-
Bereich der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein System zur Bearbeitung einer Probe mit mehreren
Energiestrahlen. Die mehreren Energiestrahlen können insbesondere
einen Laserstrahl, einen Elektronenstrahl und einen Ionenstrahl
umfassen. Ferner kann das System zur Untersuchung der Probe mit
einem der Energiestrahlen dienen.
-
Kurze Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
-
Bei
der Herstellung miniaturisierter Bauelemente besteht ein Bedarf
danach, eine Probe zu modifizieren, indem von dieser Material abgetragen
wird oder indem an dieser Material abgeschieden wird, wobei ein
Fortgang dieser Bearbeitung mit Hilfe eines Elektronenmikroskops
beobachtet werden soll.
-
Es
sind Systeme bekannt, bei welchen ein Elektronenmikroskop dazu eingesetzt
wird, die Probe zu untersuchen, und bei denen der von dem Elektronenmikroskop
erzeugte Strahl auch dazu eingesetzt wird, ein der Probe zugeführtes
Prozeßgas zu aktivieren, so daß das aktivierte
Prozeßgas die Probe modifiziert. Ferner sind Systeme bekannt,
welche ein Elektronenmikroskop und eine Ionenstrahlsäule
umfassen, deren Strahlen gleichzeitig auf einen Ort einer zu modifizierenden
Probe gerichtet werden können. Hierbei dient der Ionenstrahl
dazu, die Probe zu modifizieren, wobei der Fortgang dieses Prozesses gleichzeitig
mit dem Elektronenmikroskop beobachtet werden kann. Bei einem solchen
System kann zudem Prozeßgas zugeführt werden,
um die Probe ferner durch das Prozeßgas zu modifizieren,
welches durch den Elektronenstrahl oder den Ionenstrahl aktiviert
wird.
-
Ein
Problem bei derartigen Systemen liegt darin, daß zwar die
Bearbeitung mit dem Ionenstrahl und dem aktivierten Prozeßgas
mit einer sehr hohen Präzision möglich ist, andererseits
aber eine solche Bearbeitung sehr langsam ist. Wenn in einem Prozeß eine
große Menge an Material der Probe abgetragen werden soll,
so wird hierfür eine relativ lange Zeit benötigt.
-
Aus
dem Stand der Technik sind auch Systeme bekannt, bei welchen ein
Laserstrahl dazu dient, von einer Probe Material abzutragen. Ein
Materialabtrag mit einem Laserstrahl ist in vielen Fällen
wesentlich schneller möglich als mit einem Ionenstrahl
oder mit einem aktivierten Prozeßgas. Allerdings weist
die Bearbeitung mit dem Laserstrahl in der Regel eine wesentlich
geringere Präzision auf als die Bearbeitung mit einem Ionenstrahl
oder einem aktivierten Prozeßgas.
-
Es
besteht deshalb ein Bedarf nach einem System, welches die Vorteile
der vorangehend genannten Bearbeitungsmöglichkeiten einer
Probe kombiniert.
-
Überblick über
die Erfindung
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bearbeitungssysteme
vorzuschlagen, bei welchen mehrere Energiestrahlen zur Bearbeitung und/oder
Inspektion auf eine Probe gerichtet werden können.
-
Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung umfaßt ein Bearbeitungssystem eine Partikelstrahlsäule
zur Erzeugung eines auf einen ersten Bearbeitungsort gerichteten
Partikelstrahls und ein Lasersystem zur Erzeugung eines auf einen
zweiten Bearbeitungsort gerichteten Laserstrahls.
-
Gemäß spezieller
Ausführungsform hierin kann die Partikelstrahlsäule
eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule
umfassen, wobei diese Partikelstrahlsäulen beispielsweise
auch als ein Elektronenmikroskop oder ein Ionnenmikroskop konfiguriert
sein können, indem sie einen Sekundärteilchendetektor
umfassen. Der Sekundärteilchendetektor kann beispielsweise
ein Elektronendetektor oder ein Ionendetektor sein.
-
Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung fallen der erste Bearbeitungsort und der zweite Bearbeitungsort
im wesentlichen zusammen, so daß ein zu bearbeitender Ort
der Probe an den Bearbeitungsort bewegt werden kann und dort im
wesentlichen gleichzeitig mit dem Laserstrahl bearbeitet und mit dem
Partikelstrahl ebenfalls bearbeitet oder inspiziert werden kann.
-
Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen hierin ist wenigstens eine Schutzvorrichtung
vorgesehen, welche Komponenten des Systems vor dem Auftreffen von
Partikeln oder vor Verunreinigung durch Partikel schützt,
welche während der Laserbearbeitung der Probe entstehen
können. Bei der Laserbearbeitung können nämlich
relativ große Mengen an Partikeln entstehen, welche von
dem Bearbeitungsort an der Probe freigesetzt werden und sich an empfindlichen
Komponenten des Systems niederschlagen können. Empfindliche
Komponenten des Systems sind beispielsweise Komponenten der Partikelstrahlsäule
und insbesondere Elektroden derselben. An Elektroden der Partikelstrahlsäule
abgeschiedene Ablagerungen können dazu führen,
daß die teilchenoptischen Eigenschaften, wie beispielsweise
Fokussierung und Abbildungsqualität, der Partikelstrahlsäule
verschlechtert werden.
-
Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen hierin umfaßt die Schutzvorrichtung
eine Aufprallfläche und einen Antrieb, durch welchen die
Aufprallfläche zwischen einer ersten Position und einer
zweiten Position hin und her bewegbar ist. In der ersten Position
ist die Aufprallfläche dann in einer zurückgezogenen
Position, in welcher sie eine Bearbeitung bzw. Inspektion der Probe
mit der Partikelstrahlsäule im wesentlichen nicht beeinträchtigt.
In der zweiten Position ist die Aufprallfläche dann so
angeordnet, daß sie während der Bearbeitung mit
dem Laserstrahl hierbei entstehende Partikel auffängt und
damit eine Verunreinigung von Komponenten der Partikelstrahlsäule verringert.
-
Gemäß weiterer
Ausführungsformen ist der erste Bearbeitungsort, auf den
der Partikelstrahl gerichtet ist, mit Abstand von dem zweiten Bearbeitungsort
angeordnet, auf welchen der Laserstrahl gerichtet ist. Bei diesen
Ausführungsformen wird eine Verunreinigung von Komponenten
der Partikelstrahlsäule dadurch verringert, daß die
Bearbeitung der Probe mit dem Laserstrahl an dem zweiten Bearbeitungsort
stattfindet, der einen größeren Abstand von der
Partikelstrahlsäule aufweist als der erste Bearbeitungsort.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen
kann auch hierbei eine Schutzvorrichtung der vorangehend erläuterten
Art zum Einsatz kommen, um das Auftreffen von bei der Laserstrahlbearbeitung entstehenden
Partikeln auf Komponenten der Partikelstrahlsäule zu reduzieren.
Im Vergleich zu der vorangehend erläuterten Ausführungsform,
wo der erste und der zweite Bearbeitungsort im wesentlichen zusammenfallen,
erlaubt es der Abstand zwischen dem ersten Bearbeitungsort und dem
zweiten Bearbeitungsort größere und mehr Raum
einnehmende Schutzvorrichtungen vor Komponenten der Partikelstrahlsäule
zu plazieren, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn ein Arbeitsabstand
der Partikelstrahlsäule, das heißt ein Abstand
zwischen dem ersten Bearbeitungsort und einer der diesem am nächsten
angeordneten Komponente der Partikelstrahlsäule, gering
ist.
-
Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen umfaßt das Bearbeitungssystem,
bei welchem der erste Bearbeitungsort mit Abstand von dem zweiten Bearbeitungsort
angeordnet ist, eine Tür, welche einen Vakuumraum, in welchem
der erste Bearbeitungsort angeordnet ist, von einem Vakuumraum trennen
kann, in welchem der zweite Bearbeitungsort angeordnet ist. Gemäß beispielhafter
Ausführungsform hierin kann die Tür eine Vakuumschleuse
umfassen, wobei an den beiden Vakuumräumen separate Anschlüsse
für Vakuumpumpen vorgesehen sind.
-
Bei
Ausführungsformen, bei denen der erste Bearbeitungsort
mit Abstand von dem zweiten Bearbeitungsort angeordnet ist, muß die
Probe zwischen den beiden Bearbeitungsorten hin und her transportiert
werden, um einen Wechsel zwischen der Bearbeitung durch den Partikelstrahl
und der Bearbeitung durch den Laserstrahl zu ermöglichen.
-
Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen ist die Probe an einer Halterung eines
Positioniertisches gehaltert, wobei die Halterung durch wenigstens
einen Antrieb relativ zu einem Sockel des Positioniertisches verlagerbar
ist. Der Positioniertisch kann dann relativ zu der Partikelstrahlsäule
positioniert werden, so daß durch Betätigen des
Antriebs verschiedene Orte der Probe an dem ersten Bearbeitungsort
des Partikelstrahls positioniert werden, ohne den Sockel des Positioniertisches
hierbei zu verlagern, so daß dieser auf einer Unterlage
in einer stationären ersten Position ruhen kann.
-
Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen hierin umfaßt das Bearbeitungssystem
eine Transportvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, den Positioniertisch
zwischen der ersten Position und einer zweiten Position hin und
her zu transportieren. Die zweite Position des Positioniertisches
ist hierbei eine Position des Positioniertisches, in der die an
der Halterung des Positioniertisches gehalterte Probe in der Nähe
des zweiten Bearbeitungsortes des Laserstrahls positioniert ist.
Bei dieser Ausführungsform kann somit die Probe zwischen
dem ersten und dem zweiten Bearbeitungsort hin und her transportiert werden,
ohne die Probe aus der Halterung des Positioniertisches zu entfernen,
indem der Positioniertisch zusammen mit der Probe durch die Transportvorrichtung
von dessen erster Position in dessen zweite Position transportiert
wird. Gemäß beispielhafter Ausführungsformen
hierin umfaßt die Transportvorrichtung einen Aktuator,
welcher eine Translation des Positioniertisches auslöst,
sowie einen Träger, welcher den Positioniertisch während
dessen Translation gegen die Schwerkraft abstützt.
-
Gemäß weiterer
Ausführungsformen des Bearbeitungssystems, bei dem der
erste und zweite Bearbeitungsort mit Abstand voneinander angeordnet sind,
umfaßt eine Transportvorrichtung einen Greifer, der dazu
konfiguriert ist, die Probe zu ergreifen und zwischen einem ersten
Positioniertisch und einem zweiten Positioniertisch hin und her
zu transportieren, wobei der erste Positioniertisch die Probe während
der Bearbeitung durch den Partikelstrahl haltert und der zweite
Positioniertisch die Probe während der Bearbeitung durch
den Laserstrahl haltert.
-
Bei
Ausführungsformen des Bearbeitungssystems, bei denen eine
Transportvorrichtung die Probe zwischen dem ersten und dem zweiten
Bearbeitungsort hin und her transportiert, kann ein Aktuator zum
Auslösen der Hin- und Herbewegung ein Gestänge
umfassen, welches einen Vakuummantel des Systems durchsetzt. Gemäß beispielhafter
Ausführungsformen hierin ist eine Vakuumdurchführung
für das Gestänge durch den Vakuummantel mit einem größeren
Abstand von dem ersten Bearbeitungsort angeordnet als von dem zweiten
Bearbeitungsort.
-
Ausführungsbeispiele
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
Hierbei zeigt:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Probenhalterung von vorne, welche
gemäß Ausführungsformen der Erfindung
zur Halterung einer Probe für deren Bearbeitung durch einen
Partikelstrahl eingesetzt werden kann,
-
2 eine
schematische Detailansicht von der Seite der in 1 gezeigten
Probenhalterung,
-
3 eine
der 2 entsprechende schematische Darstellung gemäß einer
weiteren Ausführungsform eines Probenhalters,
-
4 eine
schematische Darstellung von der Seite eines Bearbeitungssystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
-
5 eine
schematische Darstellung von der Seite eines Bearbeitungssystems
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, und
-
6 eine
schematische Darstellung von der Seite eines Bearbeitungssystems
gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
-
Nachfolgend
werden Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang
mit den Figuren erläutert. Hierbei werden Komponenten,
die sich hinsichtlich ihrer Struktur und Funktion entsprechen, mit Bezugszeichen
versehen, die gleiche Ziffern aufweisen, zur Unterscheidung jedoch
mit einem zusätzlichen Buchstaben ergänzt sind.
Zur Erläuterung der Komponenten wird deshalb auch auf die
gesamte jeweils vorangehende und nachfolgende Beschreibung Bezug
genommen.
-
1 ist
eine schematische Darstellung von vorne von einem Teil eines Bearbeitungssystems 1 und
dient zur Erläuterung einer Funktionalität einer Probenhalterung 3,
welche gemäß Ausführungsformen der Erfindung
zur Halterung einer Probe 5 vor einer Partikelstrahlsäule 7 eingesetzt
werden kann. Die Partikelstrahlsäule 7 ist bei
dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel eine
Elektronenstrahlsäule zur Erzeugung eines auf einen ersten
Bearbeitungsort 9 gerichteten Elektronenstrahls 11.
Die Probenhalterung 3 ist dazu konfiguriert, eine Oberfläche
der Probe 5 an dem Bearbeitungsort 9 anzuordnen
und sowohl in eine x-Richtung und in eine y-Richtung zu verlagern
und um eine parallel zu der y-Richtung orientierte Achse 13 zu
verschwenken, welche nahe dem Bearbeitungsort 9 angeordnet
ist oder diesen durchsetzt. Hierbei ist die Probe 5 durch
eine Halterung 15 eines Positioniertisches 17 gehaltert.
Die Probe 5 kann an der Halterung an Anschlägen
anliegen und durch Haftung oder Klemmung ausreichend fixiert sein.
-
Die
Positioniervorrichtung 17 umfaßt einen Sockel 19,
relativ zu welchem eine Zwischenkomponente 21 in y-Richtung
durch einen in 1 nicht dargestellten Antrieb
hin und her verlagerbar ist, wie dies durch einen Pfeil 23 angedeutet
ist. Die Halterung 15 ist relativ zu der Zwischenkomponente 21 in x-Richtung
durch einen in 1 nicht gezeigten Antrieb hin
und her verlagerbar, wie dies durch einen Pfeil 25 in 2 schematisch
angedeutet ist.
-
Der
Sockel 19 ruht auf einem Träger 27, welcher
an einer Basis 29 des Probenhalters 3 durch ein Schwenklager 31 getragen
und um die Achse 13 verschwenkbar ist. Zusätzlich
kann die Positioniervorrichtung 17 noch eine weitere Zwischenkomponente umfassen,
um die Probe 5 relativ zu der Basis 29 in z-Richtung
zu verlagern.
-
Die
Verschwenkbarkeit um die Achse 13 ist in 2 durch
einen Pfeil 24 angedeutet.
-
4 ist
eine schematische Übersichtsdarstellung des Bearbeitungssystems 1,
wobei allerdings die anhand der 1 erläuterte
Basis 29 der Probenhalterung 3 nicht gezeigt ist.
-
Das
Bearbeitungssystem 1 umfaßt zwei Partikelstrahlsäulen,
nämlich die Elektronenstrahlsäule 7 zur
Erzeugung des Elektronenstrahls 11 und eine Ionenstrahlsäule 41 zur
Erzeugung eines Ionenstrahls 43, welcher wie der Elektronenstrahl 11 auf
den Bearbeitungsort 9 gerichtet ist.
-
Die
Elektronenstrahlsäule 7 umfaßt eine Elektronenquelle 45 mit
einer Kathode 47, einer Suppressorelektrode 49',
einer Extraktorelektrode 49'' und einer Anodenelektrode 49''',
ein Kondensorlinsensystem 51 zur Erzeugung des Strahls 11,
einen beispielsweise innerhalb der Säule 7 angeordneten Sekundärelektronendetektor 53,
eine Objektivlinse 54, um den Elektronenstrahl 11 an
dem Bearbeitungsort 9 zu fokussieren. Strahlablenker 55 sind
vorgesehen, um den Auftreffort des Elektronenstrahls 11 auf
die Probe 5 zu variieren und beispielsweise einen Bereich
der Probenoberfläche abzurastern und dabei erzeugte oder
freigesetzte Teilchen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Sekundärelektronen, mit dem Detektor 53 zu detektieren,
um ein elektronenmikroskopisches Bild der Probe 5 in dem
abgerasterten Bereich an dem Bearbeitungsort 9 zu gewinnen.
Neben dem innerhalb der Säule 7 angeordneten Detektor 53 können
beispielsweise zusätzlich oder alternativ hierzu ein oder
mehrere Sekundärteilchendetektoren, wie beispielsweise
ein Elektronendetektor 57 oder eine Ionendetektor, neben
der Säule 7 innerhalb einer Vakuumkammer 59 nahe
dem Bearbeitungsort 9 vorgesehen sein, um ebenfalls Sekundärteilchen zu
detektieren.
-
Die
Ionenstrahlsäule 41 umfaßt eine Ionenquelle 61 und
Elektroden 63 zur Formung und Beschleunigung des Ionenstrahls 43 sowie
Strahlablenker 65 und Fokussierspulen oder Fokussierelektroden 67,
um ebenfalls den Ionenstrahl 43 an dem Bearbeitungsort 9 zu
fokussieren und dort über einen Bereich der Probe 5 zu
rastern.
-
Eine
Gaszuführungssystem 69 umfaßt ein Reservoir 71 für
ein Prozeßgas, welches über eine Leitung 73,
die nahe dem Bearbeitungsort endet, beispielsweise durch ein Ventil 75 gesteuert,
der Probe 5 zugeführt werden kann. Das Prozeßgas
kann durch den Ionenstrahl oder den Elektronenstrahl aktiviert werden,
um an der Probe 5 Material abzutragen oder dort Material
zu deponieren. Der Fortgang dieser Bearbeitung kann durch das Elektronenmikroskop 7 beobachtet
werden. Ein Materialabtrag kann auch alleine durch Bearbeitung mit
dem Ionenstrahl und ohne Zuführung von Prozeßgas
erreicht werden.
-
Die
Vakuumkammer 59 ist durch einen Vakuummantel 79 begrenzt,
welcher einen mit einer Vakuumpumpe verbundenen Pumpstutzen 81 aufweist und
welcher über einen Stutzen 83 belüftet
werden kann. Um die Elektronenquelle 45 permanent unter ausreichend
gutem Vakuum halten zu können, auch wenn in dem Vakuumraum 59 Prozeßgas
eingeführt wird, umfaßt die Elektronensäule 7 eine
Druckblende 84 und einen weiteren Pumpstutzen 85,
um den Bereich der Elektronenquelle 45 durch eine separate Vakuumpumpe
abzupumpen.
-
Hintergrundinformation
zu Systemen, welche mehrere Partikelstrahlen zur Bearbeitung einer Probe
einsetzen, kann beispielsweise aus
US 2005/0184251 A1 ,
US 6,855,938 und
DE 10 2006 059 162
A1 gewonnen werden, wobei die Offenbarung dieser Veröffentlichung
vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen
wird.
-
Das
Bearbeitungssystem 1 umfaßt ferner ein Lasersystem 91,
welches dazu konfiguriert ist, einen Laserstrahl 93 an
einen zweiten Bearbeitungsort 95 zu richten. Hierzu umfaßt
das Lasersystem 91 einen Laser 97 und eine Kollimationsoptik 99,
um den Laserstrahl 93 zu formen. Der Laserstrahl 93 wird über einen
oder mehrere Spiegel 101 oder Lichtleiter zu einem Ort
nahe der Vakuumkammer 79 geleitet und trifft dort auf einen
Schwenkspiegel 103, der den Strahl hin zu dem zweiten Bearbeitungsort 95 richtet und
dabei, wie durch einen Pfeil 105 angedeutet, verschwenkbar
ist, so daß der Strahl 93 einen Bereich auf einer
an dem Bearbeitungsort 95 angeordneten Probe abrastern
kann, wenn diese an dem zweiten Bearbeitungsort 95 angeordnet
ist.
-
Hierbei
tritt der Laserstrahl 93 über ein Fester 107 in
einen Vakuumraum 109 ein, der ebenfalls durch die Kammerwand 79 begrenzt
ist, von dem Vakuumraum 59 allerdings durch eine öffenbare
Tür 111 separierbar ist. 4 zeigt
eine Verschlußplatte 113 der Tür 111 in
durchgezogener Linie in geöffnetem Zustand der Tür
und in unterbrochener Linie in geschlossenem Zustand der Tür 111.
Eine Aktuatorstange 114 der Tür dient dazu, die
Verschlußplatte 113 zu verlagern, um die Tür
von ihrem geöffneten Zustand in ihren geschlossenen Zustand überzuführen.
Die Tür 111 kann hierbei als Vakuumverschluß ausgebildet
sein, indem sie gegenüber der Kammerwand 79 abgedichtet
ist, um in den Vakuumräumen 59 und 109 unterschiedliche
Vakuumdrücke aufrechtzuerhalten. Hierbei wird der Vakuumraum 109 über einen
mit einer Vakuumpumpe verbundenen Pumpstutzen evakuiert und kann über
einen weiteren Stutzen 116 belüftet werden.
-
Die
Probe 5 kann durch eine Transportvorrichtung 121 zwischen
dem Bearbeitungsort 9 und dem Bearbeitungsort 95 hin
und her transportiert werden. Hierzu umfaßt die Transportvorrichtung 121 ein
Gestänge 123, welches durch eine Vakuumdurchführung 125 in
den Vakuumraum 109 eintritt. Die Vakuumdurchführung 125 ist
somit näher an dem Bearbeitungsort 95 angeordnet
als an dem Bearbeitungsort 9. An einem Ende des Gestänges 123 ist eine
Kupplung 127 vorgesehen, welche an den Sockel 19 des
Positioniertisches 17 gekoppelt ist.
-
In 4 befindet
sich der Positioniertisch 17 in einer solchen Position,
daß die Probe 5 an dem Bearbeitungsort 9 zur
Inspektion oder Bearbeitung mit dem Elektronenstrahl 11 bzw.
dem Ionenstrahl 43 angeordnet ist. In gestrichelter Darstellung
ist der Positioniertisch 17 in 4 in einer
solchen Position dargestellt, daß die Probe 5 an
dem Bearbeitungsort 95 zur Bearbeitung durch den Laserstrahl 93 angeordnet
ist. Durch die Transportvorrichtung 21 kann der Positioniertisch 17 mitsamt
der Probe 5 zwischen diesen beiden Positionen hin und her
bewegt werden. Hierzu umfaßt die Transportvorrichtung 121 eine
Schiene 131, um den Positioniertisch 17 während
des Transports und während seiner Positionierung an dem
Bearbeitungsort 95 gegen seine Schwerkraft abzustützen.
Wenn der Tisch in seiner Position an den Bearbeitungsort 9 angeordnet
ist, wird der Tisch, wie vorangehend beschrieben, durch den Träger 27 der
Probenhalterung 3 getragen.
-
Zwischen
dem Träger 27 und der Schiene 131 ist
in der Darstellung der 4 ein Abstand 133 vorgesehen,
um das Verschwenken des Trägers 27 um die Achse 13 ohne
Kollision mit der Schiene 131 zu ermöglichen,
nachdem das Gestänge 123 von der Kupplung 127 gelöst
und etwas (in 4 nach links) zurückgezogen
wurde. Es ist jedoch möglich, den Sockel 19 der
Positioniervorrichtung 17 über den Abstand hinweg
auf die Schiene 131 zu ziehen. Die Schiene 131 weist
ferner eine Unterbrechung 135 auf, welche die Platte 113 durchsetzt,
wenn die Tür 111 in ihrer geschlossenen Position
ist. Die Tür 111 kann dann geschlossen werden,
wenn die Transportvorrichtung 123 die Positioniervorrichtung 17 in
die Position an dem Bearbeitungsort 95 gezogen hat oder
nur das Gestänge 123 in 4 vollständig
nach links zurückgezogen ist, wobei Positioniervorrichtung in
der Position an dem Bearbeitungsort verbleibt.
-
An
dem Ort 95 findet die Bearbeitung der Probe 5 mit
dem Laserstrahl 93 statt, wobei von der Probe 5 abdampfende
oder sich von dieser ablösende Partikel das Vakuum in dem
Vakuumraum 109 verschlechtern. Dann verhindert die geschlossene Tür 111 eine
Verschlechterung des Vakuums in dem Vakuumraum 59 oder
zu einer nachhaltigen Kontamination des Vakuumraums 59,
wodurch unter anderem die Partikelstrahlsäulen 7 und 41 geschützt
werden.
-
Die
Bearbeitung der Probe 5 durch den Laserstrahl 93 wird überwacht
durch eine Endpunktdetektionsvorrichtung 141, welche beispielsweise
eine Lichtquelle 143 zur Erzeugung eines Lichtstrahls 144 und
einen Lichtdetektor 145 umfaßt. Der Lichtstrahl 144 tritt
durch ein Fenster 146 in den Vakuumraum 109 ein
und ist auf den Bearbeitungsort 95 ge richtet. Der Lichtdetektor 145 empfängt
von dem Bearbeitungsort 95 ausgehendes Licht 147 durch
ein Fenster 148. Durch Analyse des von dem Detektor 145 empfangenen
Lichts kann auf einen Bearbeitungszustand der Probe 5 durch
den Laserstrahl 93 geschlossen werden und insbesondere
kann diese Bearbeitung auch beendet werden. Nach Beendigung dieser
Bearbeitung durch den Laserstrahl wird die Türe 111 geöffnet
und die Transportvorrichtung 121 transportiert die Probe 5 mit
samt dem Positioniertisch hin zu dem Bearbeitungsort 9,
wo dann mit dem Ionenstrahl 43 und zugeführten
Prozeßgas eine weitere Bearbeitung der Probe 5 durchgeführt
wird, welche durch das Elektronenmikroskop 7 beobachtet
wird.
-
Die
Positionierung des Positioniertisches 17 auf den Träger 27 kann
mit hoher Präzision erfolgen. 2 zeigt
hierzu einen Anschlag 22, an welchen der Sockel 19 des
Positioniertisches 17 durch die Transportvorrichtung 121 gedrückt
werden kann, bevor die Kupplung 127 freigegeben wird.
-
3 stellt
hierzu eine alternative Ausführungsform dar. 3 zeigt
einen Positioniertisch 17a in einer der 2 entsprechenden
Darstellung, wobei dort eine Position eines Sockels 19a des
Positioniertisches 17a relativ zu einem Träger 27a einer
Probenhalterung 3a durch ein optisches Meßsystem 151 bestimmt
wird. Das optische Meßsystem 151 sendet einen
Lichtstrahl 152 aus, welcher von einem an dem Sockel 19a angebrachten
Spiegel 153 reflektiert wird, so daß das Meßsystem 151 einen
Abstand zu dem Sockel 19a bestimmen kann. Durch Betätigen des
Gestänges 123 ist es somit möglich, den
Positioniertisch 17a in eine vorbestimmte Position auf
dem Träger 27a vor den Partikelstrahlsäulen
zu bringen.
-
5 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform eines Bearbeitungssystems 1b,
welches einen ähnlichen Aufbau aufweist, wie das anhand
der 4 erläuterte Bearbeitungssystem. Im Unterschied
zu dem anhand der 4 erläuterten Bearbeitungssystem
weist das Bearbeitungssystem 1b eine Transportvorrichtung 121b zum
Hin- und Hertransportieren einer Probe 5b zwischen einem Bearbeitungsort 9b zur
Bearbeitung durch Partikelstrahlen 11b und 43b und
einen Bearbeitungsort 95b zur Bearbeitung durch einen Laserstrahl 93b auf, welche
ein Gestänge 123b umfaßt, an dessen einem Ende
ein Greifer 127b angebracht ist, welcher die Probe 5b lösbar
ergreifen kann. Somit wird bei der in 5 dargestellten
Ausführungsform die Probe 5b zwischen den beiden
Bearbeitungsorten 9b und 95b hin und her transportiert,
ohne hierbei einen Positioniertisch 17b zu bewegen. Der
Positioniertisch 17b verbleibt bei dem Transport an dem
Bearbeitungsort 9b.
-
An
dem Bearbeitungsort 95b wird die Probe 5b durch
den Greifer 127b auf einem separaten Positioniertisch 18b abgelegt.
Der Positioniertisch 18b kann eine einfachere Ausführung
aufweisen als der Positioniertisch 17b. Insbesondere muß der
Positioniertisch 18b eine Verschwenkung der Probe um eine Achse
nicht ermöglichen, und er kann auch um weniger Achsen translatorisch
verlagerbar sein, da der Laserstrahl 93b durch einen Schwenkspiegel 103b über
einen Bereich der Oberfläche der Probe 5b gerastert
werden kann, welcher größer ist als ein Bereich, über
den der Elektronenstrahl 11b oder der Ionenstrahl 43b gerastert
werden können. Hierbei kann auch eine Positionierung der
Probe in z-Richtung unterbleiben, wenn beispielsweise die Kollimationsoptik 99b in
z-Richtung verlagerbar ist.
-
6 ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
eines Bearbeitungssystems 1c, welches einen ähnlichen
Aufbau aufweist wie die anhand der 4 und 5 erläuterten Bearbeitungssysteme.
Im Unterschied zu diesen vorangehend erläuterten Bearbeitungssystemen
ist das Bearbeitungssystem 1c jedoch derart konfiguriert, daß ein
Bearbeitungsort 9c zur Bearbeitung durch einen Partikelstrahl,
wie etwa einen Elektronenstrahl 11c und einen Ionenstrahl 43c,
und ein Bearbeitungsort 95c zur Bearbeitung durch einen
Laserstrahl 93c im wesentlichen zusammenfallen. Die Bearbeitungsorte 9c und 95c sind
in einem gemeinsamen Vakuumraum 59c angeordnet. Deshalb
umfaßt das Bearbeitungssystem 1c auch keine Transportvorrichtung
zum Transportieren der Probe zwischen den beiden Bearbeitungsorten.
Allerdings umfaßt das Bearbeitungssystem 1c eine
Schutzvorrichtung 161, welche eine becherartig geformte
Aufprallfläche 163 umfaßt, welche in
der in 6 gezeigten Position Komponenten einer Elektronenstrahlsäule 7c teilweise
umgreift. Ferner umfaßt die Schutzvorrichtung 161 eine
becherartig geformte Aufprallfläche 165, welche
Komponenten einer Ionenstrahlsäule 41c teilweise
umgreift. Die in dieser Position angeordneten Aufprallflächen 163 und 165 schützen
die Komponenten der Elektronenstrahlsäule 7c und
der Ionenstrahlsäule 41c während der
Bearbeitung einer Probe 5c durch einen Laserstrahl 93c.
Nach Beendigung der Bearbeitung durch den Laserstrahl 93c können die
Aufprallflächen 163 und 165, welche an
einem Gestänge 167 befestigt sind, in eine Position
zurückgezogen werden, in der sie die Bearbeitung durch den
Elektronenstrahl 11c und den Ionenstrahl 43c nicht
beeinträchtigen. Hierdurch durchsetzt das Gestänge 167 eine
Vakuumwand 79b eines Vakuumraums 59b durch eine
Vakuumdurchführung 169. Das Gestänge
kann durch einen motorischen Antrieb oder von Hand bewegt werden,
um die Aufprallflächen 163 und 165 in
die zurückgezogene Position zu bewegen.
-
Hierbei
kann auch vorgesehen sein, einen oder mehrere Teilchendetektoren,
welche in dem Vakuumraum angeordnet sind, durch die Schutzvorrichtung
abzudecken.
-
In
den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfaßt
die Partikelstrahlsäule jeweils eine Elektronenstrahlsäule
und eine Ionenstrahlsäule. Es ist jedoch auch gemäß weiterer
Ausführungsformen ebenfalls vorgesehen, daß die
Partikelstrahlsäule lediglich eine einzige Partikelstrahlsäule
umfaßt. Dies kann beispielsweise eine einzige elektronenoptische
Säule oder eine einzige ionenoptische Säule sein,
welche in ein System zur Bearbeitung einer Probe mit einem Laserstrahl
integriert ist.
-
In
den vorangehend anhand der 4 und 5 beschriebenen
Ausführungsformen sind die beiden Bearbeitungsorte zur
Bearbeitung mit einem Partikelstrahl einerseits und zur Bearbeitung
mit einem Laserstrahl andererseits mit einem relativ großen
Abstand voneinander angeordnet, und es ist jeweils eine Tür
vorgesehen, welche zwischen den beiden Bearbeitungsorten eingeführt
werden kann, um Vakuumräume der beiden Bearbeitungsorte
voneinander zu separieren. Es ist jedoch auch möglich,
zwischen den beiden Bearbeitungsorten lediglich eine Aufprallplatte
für bei der Laserbearbeitung entstehende oder freigesetzte
Partikel einzuführen, um die Partikelstrahlsäule
vor diesen bei der Laserstrahlbearbeitung entstehenden oder freigesetzten
Partikel zu schützen. Hierbei ist es nicht notwendig, daß diese
Aufprallplatte die Funktion einer vakuumdichten Tür bzw.
einer Vakuumschleuse hat. Hierbei ist es dann insbesondere möglich,
daß die beiden Bearbeitungsorte in einem gemeinsamen Vakuumraum
angeordnet sind, welcher durch eine oder mehrere Vakuumpumpen gemeinsam
evakuiert wird.
-
Andererseits
ist es auch möglich, daß die beiden Bearbeitungsorte
in separaten Vakuumräumen angeordnet sind und diese durch
eine Vakuumschleuse voneinander separiert sind, welche mehrere Türen
hintereinander umfaßt, so daß die Probe beim Transport
von einem Bearbeitungsort zu dem anderen Bearbeitungsort zunächst
durch eine geöffnete Türe in einen Zwischen-Vakuumraum
transportiert wird, sodann diese Türe geschlossen wird
und erst dann eine nachfolgende Türe geöffnet
wird, um die Probe vor dem Zwischen-Vakuumraum in den Vakuumraum
des anderen Bearbeitungsorts zu transportieren.
-
Bei
den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ist das
Lasersystem jeweils so dargestellt, daß der Laserstrahl
durch ein Fenster in den Vakuumraum eingestrahlt wird und eine Rastervorrichtung
für den Laserstrahl außerhalb des Vakuumraums
angeordnet ist. Gemäß weiterer Ausführungsform
ist ebenfalls vorgesehen, eine solche Rastervorrichtung wie beispielsweise
einen Rasterspiegel, innerhalb des Vakuumraums anzuordnen, wobei
die Zuführung des Lichts in den Vakuumraum ebenfalls wieder
durch ein Fenster erfolgen kann. Andererseits ist es auch möglich,
den Laserstrahl auf eine andere Weise, wie beispielsweise einen
Lichtleiter, in den Vakuumraum zu leiten. Auch die Kollimationsoptik kann
außerhalb oder innerhalb des Vakuumraumes angeordnet sein.
-
Bei
den vorangehend erläuterten Ausführungsformen
umfaßt eine Endpunktdetektionsvorrichtung für
die Laserbearbeitung eine Lichtquelle und einen entsprechenden Detektor.
Es ist gemäß weiterer Ausführungsformen
hierbei auch vorgesehen, ein Ende der Bearbeitung durch den Laserstrahl auf
eine andere Weise zu erfassen. Beispielsweise kann ohne separate
Lichtquelle vorzusehen, Strahlung des Laserstrahls durch einen Detektor
erfaßt werden und aus einem dann detektierten Signal das Ende
der Laserbearbeitung ermittelt werden. Ferner ist es möglich,
das durch den Laserstrahl hervorgerufene Laser-induzierte Plasma
zu detektieren oder durch eine separate Plasmaquelle gezielt ein
Plasma zu ge nerieren, in welchem Ladungsträgerrekombinationen
stattfinden, die für die Art des bearbeiteten Materials
charakteristisch sind und durch einen Detektor erfaßt werden
können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2005/0184251
A1 [0038]
- - US 6855938 [0038]
- - DE 102006059162 A1 [0038]