JP3921347B2 - 標本の表面構造の検査および／または変更の方法 - Google Patents

Description

本願発明は、標本の表面構造上に衝突するビームの手段で、標本の表面構造上の少なくともビームの衝突領域にガスが供給される場合に、標本の表面構造を検査および／または変更する方法に関する。
W. H. BruengerとK. T. Kohlmannの“E-beam Induced Fabrication of Microstructures”，Micro Electro Mechanical Systems '92は、１９９２年２月４日から７日までトラフェミュンデで催された同名の会議に関連して出版された技術文献であるが、この文献から、電子ビームに誘導される製造方法に基づいて微細構造を生成することが既に公知である。そのような方法については、電子ビームに誘導される蒸着に、改良された走査型電子顕微鏡が典型的に用いられる。処理されるべき標本は、電子ビームの衝突領域内のチャンバに配置され、その標本は、たとえば２×１０^-2ｍｂａｒの圧力でサブチャンバの内部に保たれる有機金属プリカーサガスに取り巻かれる。電子ビームは孔部を通じてサブチャンバに入り、サブチャンバは顕微鏡内の基本圧力を１０^-5ｍｂａｒに維持している。
蒸着プロセスにおいて蒸着率を増すために、この文献は付加的に、サブチャンバの設備を省くこと、およびプリカーサガスが標本上の電子ビームの衝突点に連続的に供給されることを提案している。典型的な実施例において、連続的なガスの供給は、電子ビームの衝突点に非常に近接して配置された、たとえば１００マイクロメーターの小さな孔部を有するガスノズルを介して起きる。典型的な距離は、１００マイクロメーターから１ミリメーターの範囲内である。サブチャンバまたはオブジェクトチャンバをあふれさせる代わりとしての、この標本の特定の表面領域へのプリカーサガスの適用は、ビームの散乱が減少し、それによって分解能が改善されるという利点を有する。しかし、たとえガスがガスノズルの手段で特定の表面領域に連続的に供給されるとしても、電子またはその他のビームの結像粒子は、その進路の一部でガス粒子に衝突し、散らされる。
標本の表面領域へのガスの局部的な適用による前述の蒸着プロセスの更なる問題点は、蒸着率がガス流によって限定され、ガス流はシステムの最大許容チャンバ圧力及びポンプシステムの吸引力のために上限があるということである。
D. Winkler等による文献“E-beam Probe Station...”，Microelectronic Engineering 31 (1996), 第１４１〜１４７頁は、パシベーションが施された集積回路の電子誘導エッチングの方法を既に開示している。この方法の場合、ガスは、ノズルを介して、エッチングされるべき表面構造上の電子ビームの衝突領域へ供給される。エッチングガス分子は、表面上に吸着し、続いてイオンビームとの相互作用のためにガス分子の解離が起こる。これに引き続き、基板に関して生成物分子が形成され、その後すぐにエッチング生成物が脱離され、表面から除去される。また、生成物形成の間、脱離の間、及びエッチング生成物の除去の間にも、電子ビームとの相互作用が起こる。
しかし、この場合にも、電子ビームは、エッチングされる標本の表面構造にノズルを介して局部的に供給されるガス粒子に当って散らされる。
この従来技術から始まって、本願発明の目的は、改善された分解能及び／または改善された表面変更精度が達成されるところの、ビームの手段で標本の表面構造を検査または変更する方法を更に発展させることである。
この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。
本願発明は、上述の検査方法またはビームの手段で表面構造を変更するための方法の場合、連続的なガス供給の代わりに、不連続で好ましくはパルス状のガス供給が用いられるときに、改善された局部分解能が達成されるという洞察に基づく。
本願発明の１つの実施例によると、より高い圧力のガス噴射が、まず標本の表面に加えられる。ガス粒子は表面上に吸着して一定時間残留しているが、その時間やその他のパラメータは、用いられるガスの種類や標本の表面温度に依存する。粒子ビームは、パルス状のガス供給の終了後、ボリュームガス噴射が既に希薄になっており、一方で表面ガス噴射がなお頻繁に起こっているときに、標本の表面構造上に衝突させられるのが好ましい。なぜなら、そのときにビームの粒子が散乱されていない表面に到達して、表面上で化学反応または他の反応が誘発され得るからである。
しかし、当該方法は、電子ビームの手段で標本の表面を検査するにも用いられる。この場合、不連続に供給されるガスは、標本の表面上の電荷を減少させる、または防ぐのに役立つ。
本願発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照しながら以下詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
図１は、標本を検査するための走査型電子顕微鏡を示す。
図２は、電荷現象を伴うセラミック表面の電子顕微鏡写真を示す。
図３は、ガスの供給によって電荷の中立化がもたらされている状態の図２のそれに相当する電子顕微鏡写真を示す。
図４は、走査型電子顕微鏡による像走査の間にガス供給が中断された走査型電子顕微鏡写真を示す。
【発明の実施の形態】
断面概念図としての図１に示すように、概して参照番号１０によって示される改良された走査型電子顕微鏡は、衝突領域１３において標本１４の表面上に衝突するように１０^-5ｍｂａｒの基本圧力のチャンバ１２を通過する電子ビーム１１を生成する電子ビームガン（図示せず）を含む。上述のチャンバ１２の低い内部圧力は、吸引孔部１５を通じてチャンバ１２を真空にするポンプシステム（図示せず）によって達成される。
特記すべきデッドスペースを避けるために、放出ノズル１８の前面に直接マイクロバルブ１７が設けられている供給ライン１６を介して、チャンバ１２にプロセスガスが供給される。標本１４の衝突領域１３近傍の放出ノズル１８の位置は、マニピュレータ（図示せず）によって調節できる。この理由で、供給ライン１６は、封止部１９を介してチャンバ１２のたわみ領域２０に連結されている。
既に説明したように、ガスはマイクロバルブ１７を制御することにより、不連続に供給される。実施例によると、ガスの不連続な供給は、パルス状の供給または故意に一時的に制御された供給として実行される。この場合、マイクロバルブは、切り換え時間及びパルス持続時間が、各々約１００μｓから数秒、たとえば１ｍｓの範囲であるように制御される。
電子ビーム１１によって検査される標本表面の走査は、ガス噴射の終了後しばらくして起こるが、その後でも表面に吸着されたガス粒子はなお有効である。
イオンビーム、電子ビーム、Ｘ線ビームまたはレーザービーム等の使用されるビームと同様、使用されるプロセスガスに応じて、示された配置は、原則的に標本の表面上の物質の粒子ビーム誘導蒸着または粒子ビーム誘導エッチングに適している。
図２は、電荷現象がセラミック表面上で起こるように、いかなるガスも供給ライン１６を通じて導入されることなく走査電子ビームによって前記表面を走査する間のセラミック表面の走査型電子顕微鏡写真を示す。
図３は同じセラミック表面の走査型電子顕微鏡写真を示すが、これに関しては、表面電荷を中立化するガスの供給によって電荷中立化がもたらされている。
図４は、像走査の間に、およそ像の中央のレベルでガスの供給が中断される場合の走査型電子顕微鏡写真を示し、その結果、妨害されていない遷移領域が、像形成方向における像の約半分から約８０％までの領域で得られ、この遷移領域は、像形成方向から見た場合の最後尾（最低）５分の１の像において、新たな電荷形成によって再び妨害されている領域へと続く。

Claims (10)

1. ガスが標本の表面構造上の少なくともビームの衝突領域に供給される間に、標本の表面構造に衝突するビームの手段で標本の表面構造を検査及び／または変更する方法であって、
   ガスは前記ビームが標本の表面構造に衝突している間に不連続に供給されることを特徴とする方法。
2. 標本の表面は、電子顕微鏡の電子ビームの手段で検査され、ガスは標本の表面の荷電を減ずる、請求項１に記載の方法。
3. 標本の表面上に吸着されたガスへのビームの荷電粒子の効果によって、標本の表面は化学的に変更される、請求項１に記載の方法。
4. ビームは電子ビームである、請求項１または３に記載の方法。
5. ビームはイオンビームである、請求項１または３に記載の方法。
6. ビームはレーザービームである、請求項１に記載の方法。
7. ビームはＸ線ビームである、請求項１に記載の方法。
8. ガスは、標本の表面のビーム誘導エッチングに適するプロセスガスである、請求項３に記載の方法。
9. ガスは、標本の表面上の物質のビーム誘導蒸着に適するプロセスガスである、請求項３に記載の方法。
10. ビームは、表面上に吸着されたガス粒子がパルス状のガス供給の終了後もなお有効である時間のみ、標本の表面構造に向けられる、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。

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