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DE102008064786B3 - Procedure for analyzing a sample - Google Patents

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DE102008064786B3
DE102008064786B3 DE102008064786.1A DE102008064786A DE102008064786B3 DE 102008064786 B3 DE102008064786 B3 DE 102008064786B3 DE 102008064786 A DE102008064786 A DE 102008064786A DE 102008064786 B3 DE102008064786 B3 DE 102008064786B3
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DE
Germany
Prior art keywords
sample
analyzed
particle beam
opening
interface
Prior art date
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Active
Application number
DE102008064786.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Ulrike Zeile
Dr. Dönitz Dietmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/32Polishing; Etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/31Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for cutting or drilling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3174Etching microareas
    • H01J2237/31745Etching microareas for preparing specimen to be viewed in microscopes or analyzed in microanalysers

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Abstract

Verfahren zur Analyse einer Probe (11, 26), die eine Probenoberfläche aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:- Identifizieren eines zu analysierenden Teils (26) der Probe (11) einschließlich Auffinden eines besonders interessierenden Orts auf der Probenoberfläche;- Erzeugen einer ersten Trennfläche (27) zwischen dem zu analysierenden Teil (26) der Probe (11) und der Probe (11) in einem Abstand von dem besonders interessierenden Ort, wobei die erste Trennfläche (27) in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht;- Erzeugen einer zweiten Trennfläche (29) zwischen dem zu analysierenden Teil (26) der Probe (11) und der Probe (11), wobei die zweite Trennfläche (29) in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht und wobei die zweite Trennfläche (29) den besonders interessierenden Ort enthält;- Polieren nur der zweiten Trennfläche (29) mittels eines Teilchenstrahls;- Trennen des zu analysierenden Teils (26) der Probe (11) von der Probe (11) durch Erzeugung weiterer Trennflächen;- Ausrichten der zweiten Trennfläche (29) senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse eines Teilchenstrahlgeräts; und- Analyse der zweiten Trennfläche (29) mithilfe der Detektion von Teilchen, die den zu analysierenden Teil (26) auf der Seite der zweiten Trennfläche (29) verlassen,- wobei zumindest der Schritt des Polierens der zweiten Trennfläche (29) und der Schritt des Analysierens der zweiten Trennfläche (29) in derselben Vakuumkammer (6) erfolgt, ohne dass der zu analysierende Teil (26) zwischen beiden Schritten aus der Vakuumkammer (6) ausgeschleust wird.A method of analyzing a sample (11, 26) having a sample surface, the method comprising the steps of:- identifying a portion (26) of the sample (11) to be analyzed including locating a location of particular interest on the sample surface;- generating a first interface (27) between the part (26) to be analyzed of the sample (11) and the sample (11) at a distance from the point of particular interest, the first interface (27) being at an angle other than 0° and 180° to the sample surface;- creating a second parting surface (29) between the part (26) of the sample (11) to be analyzed and the sample (11), the second parting surface (29) being at an angle deviating from 0° and 180° to the sample surface and wherein the second interface (29) contains the site of particular interest;- polishing only the second interface (29) by means of a particle beam;- separating the part (26) of the sample (11) to be analyzed from the sample (11) by generating further separating surfaces;- aligning the second separating surface (29) perpendicularly or substantially perpendicularly to the optical axis of a particle beam device; and- analyzing the second interface (29) by detecting particles leaving the part (26) to be analyzed on the side of the second interface (29),- wherein at least the step of polishing the second interface (29) and the step the analysis of the second parting surface (29) takes place in the same vacuum chamber (6) without the part (26) to be analyzed being discharged from the vacuum chamber (6) between the two steps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse einer Probe, insbesondere ein Verfahren, welches in einem Teilchenstrahlgerät angewendet wird.The invention relates to a method for analyzing a sample, in particular a method which is used in a particle beam device.

Insbesondere im Bereich der Materialanalyse, beispielsweise in der Halbleitertechnik, ist es erforderlich, Querschnitte einer Probe zu erstellen und diese näher zu untersuchen.In particular in the field of material analysis, for example in semiconductor technology, it is necessary to create cross sections of a sample and examine them more closely.

Hierzu ist aus dem Stand der Technik ein Verfahren bekannt, bei dem eine Probe zunächst präpariert und anschließend in einem Teilchenstrahlgerät untersucht wird. Die Präparation der Probe erfolgt in einem ersten Teilchenstrahlgerät, welches sowohl eine Elektronenstrahlsäule als auch eine lonenstrahlsäule aufweist. Mittels eines Elektronenstrahls, der durch die Elektronenstrahlsäule zur Verfügung gestellt wird, wird zunächst ein zu analysierender Teil der Probe identifiziert. Dieser zu analysierende Teil der Probe wird anschließend mittels eines lonenstrahls, der durch die lonenstrahlsäule zur Verfügung gestellt wird, präpariert und aus der Probe herausgeschnitten. Der herausgeschnittene und zu analysierende Teil der Probe wird danach aus dem ersten Teilchenstrahlgerät geschleust und anschließend in ein zweites Teilchenstrahlgerät in Form eines Transmissionselektronenmikroskops wieder eingeschleust. Mittels des zweiten Teilchenstrahlgeräts werden dann weitere Untersuchungen an dem zu analysierenden Teil der Probe durchgeführt.For this purpose, a method is known from the prior art in which a sample is first prepared and then examined in a particle beam device. The sample is prepared in a first particle beam device, which has both an electron beam column and an ion beam column. A part of the sample to be analyzed is first identified by means of an electron beam, which is made available by the electron beam column. This part of the sample to be analyzed is then prepared using an ion beam provided by the ion beam column and cut out of the sample. The part of the sample that has been cut out and to be analyzed is then channeled out of the first particle beam device and then channeled back into a second particle beam device in the form of a transmission electron microscope. Further investigations are then carried out on the part of the sample to be analyzed using the second particle beam device.

Von Nachteil bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch, dass der zu analysierende Teil der Probe aus dem ersten Teilchenstrahlgerät ausgeschleust und in das zweite Teilchenstrahlgerät eingeschleust werden muss. Dabei kann es durchaus vorkommen, dass der zu analysierende Teil der Probe derart kontaminiert wird, dass eine weitere Untersuchung mittels des zweiten Teilchenstrahlgeräts (Transmissionselektronenmikroskop) nicht mehr durchführbar ist. Darüber hinaus ist der zeitliche Aufwand aufgrund der Ausschleusung recht hoch. Ferner besteht bei einer Ausschleusung stets die Gefahr, dass der zu analysierende Teil der Probe beschädigt wird, so dass dieser nicht mehr weiter untersucht werden kann.A disadvantage of this known method, however, is that the part of the sample to be analyzed must be discharged from the first particle beam device and introduced into the second particle beam device. It is quite possible that the part of the sample to be analyzed becomes so contaminated that further examination using the second particle beam device (transmission electron microscope) can no longer be carried out. In addition, the expenditure of time is quite high due to the ejection. Furthermore, there is always the risk that the part of the sample to be analyzed will be damaged during ejection, so that it can no longer be examined further.

Zwar wäre es bei dem oben genannten Verfahren denkbar, den zu analysierenden Teil der Probe auch im ersten Teilchenstrahlgerät zu untersuchen, so dass der zu analysierende Teil der Probe aus dem ersten Teilchenstrahlgerät nicht ausgeschleust werden muss. Allerdings ist dann nur eine Untersuchung möglich, welche eine nicht befriedigende räumliche Auflösung zur Verfügung stellt. Aus geometrischen Gründen kann in dem ersten Teilchenstrahlgerät der zu analysierende Teil der Probe nur aus einem schrägen Winkel betrachtet werden. Im Grunde genommen wird also ein Teilchenstrahl dem zu analysierenden Teil der Probe in einem schrägen Winkel zugeführt. Dies verschlechtert die räumliche Auflösung durchaus. Hinzu kommt, dass es auch zu Verzerrungen einer Abbildung des zu analysierenden Teils der Probe kommen kann.With the above-mentioned method, it would be conceivable to also examine the part of the sample to be analyzed in the first particle beam device, so that the part of the sample to be analyzed does not have to be discharged from the first particle beam device. However, only one examination is then possible, which provides an unsatisfactory spatial resolution. For geometric reasons, the part of the sample to be analyzed can only be viewed from an oblique angle in the first particle beam device. Basically, a beam of particles is directed at the part of the sample to be analyzed at an oblique angle. This definitely degrades the spatial resolution. In addition, an image of the part of the sample to be analyzed can also be distorted.

Aus dem Stand der Technik ist ein weiteres Verfahren zur Analyse einer Probe bekannt, welches in einer Vakuumkammer eines einzelnen Teilchenstrahlgeräts durchgeführt wird und bei dem ein Ausschleusen und ein erneutes Einschleusen einer Probe nicht notwendig sind. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein zu analysierender Teil einer Probe aus der Probe mittels eines lonenstrahls herausgeschnitten. Nach dem Herausschneiden wird der zu analysierende Teil an einem Halter befestigt und aus der Probe herausgehoben. Der herausgehobene zu analysierende Teil der Probe wird an einem Objekthalter befestigt, um im Anschluss daran mittels eines Elektronenstrahls untersucht zu werden. Bei der Untersuchung werden durch den zu analysierenden Teil der Probe transmittierte Elektronen detektiert. Die detektierten transmittierten Elektronen werden herangezogen, um Rückschlüsse auf das Material des zu analysierenden Teils der Probe zu ziehen.A further method for analyzing a sample is known from the prior art, which is carried out in a vacuum chamber of a single particle beam device and in which it is not necessary to discharge and reinsert a sample. In this known method, a part of a sample to be analyzed is cut out of the sample by means of an ion beam. After cutting out, the part to be analyzed is attached to a holder and lifted out of the sample. The extracted part of the sample to be analyzed is attached to an object holder in order to then be examined using an electron beam. During the examination, electrons transmitted through the part of the sample to be analyzed are detected. The detected transmitted electrons are used to draw conclusions about the material of the part of the sample to be analyzed.

Hinsichtlich des vorgenannten Standes der Technik wird auf die US 6 963 068 B2 verwiesen.With regard to the aforementioned prior art is on the U.S. 6,963,068 B2 referred.

Ferner wird auf die Veröffentlichung von GNAUCK, P; HOFFROGGE, P. mit dem Titel „New SEM/FIB crossbeam inspection tool for high-resolution materials and device characterization“ in Proceedings of SPIE, 2003, Band 4980 (1), S. 106-113 (ISBN 9780819447807), auf die Veröffentlichung von LANGFORD, Richard M. mit dem Titel „Focused ion beams techniques for nanomaterials characterization“ in Microscopy research and technique, Band 69, 2006, S. 538-549 (ISSN 0741-0581), die US 6 570 170 B2 , die DE 10 2007 026 847 A1 , die US 7 408 178 B2 , die US 6 664 552 B2 , die US 6 570 170 B2 , die US 6 188 068 B1 sowie die US 5 270 552 A verwiesen.Reference is also made to the publication by GNAUCK, P; HOFFROGGE, P. with the title "New SEM/FIB crossbeam inspection tool for high-resolution materials and device characterization" in Proceedings of SPIE, 2003, volume 4980 (1), pp. 106-113 (ISBN 9780819447807), to the publication von LANGFORD, Richard M. entitled "Focused ion beams techniques for nanomaterials characterization" in Microscopy research and technique, Vol. 69, 2006, pp. 538-549 (ISSN 0741-0581), the U.S. 6,570,170 B2 , the DE 10 2007 026 847 A1 , the U.S. 7,408,178 B2 , the U.S. 6,664,552 B2 , the U.S. 6,570,170 B2 , the U.S. 6,188,068 B1 as well as the U.S. 5,270,552 A referred.

Die oben beschriebenen bekannten Verfahren haben gemeinsam, dass die Analyse der Probe jeweils in Transmission erfolgt. Dadurch ist die Herstellung der Probe bzw. des zu analysierenden Teils der Probe sehr aufwendig, da die Probe in Form einer dünnen Probenlammelle mit einer Dicke von nur wenigen nm hergestellt werden muss, die dann aber auch noch den gerade interessierenden Teil der Probe enthalten muss.The known methods described above have in common that the sample is analyzed in transmission. As a result, the production of the sample or the part of the sample to be analyzed is very complex, since the sample has to be produced in the form of a thin sample lamella with a thickness of only a few nm, which must then also contain the part of the sample that is currently of interest.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine einfachere Herstellung des zu analysierenden Teils der Probe erlaubt und eine vereinfachte Analyse ermöglicht.It is therefore the object of the invention to specify a method which allows simpler production of the part of the sample to be analyzed and enables simplified analysis.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by means of a method having the features of claim 1.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.Further features of the invention result from the following description, the following claims and/or the attached figures.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Probe bereitgestellt, welche aus mindestens einem Probenmaterial zusammengesetzt ist. Zunächst wird ein zu analysierender Teil der Probe identifiziert. Anschließend wird eine Öffnung in das Probenmaterial mittels eines Teilchenstrahls derart eingebracht, dass die Öffnung an den zu analysierenden Teil der Probe zumindest teilweise angrenzt. Ferner wird die Öffnung dabei derart ausgestaltet, dass mindestens eine Fläche des zu analysierenden Teils der Probe vollständig in der Öffnung aufnehmbar ist. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial mittels des Teilchenstrahls. Der zu analysierende Teil der Probe kann anschließend näher untersucht werden.In the method according to the invention, a sample is provided which is composed of at least one sample material. First, a portion of the sample to be analyzed is identified. An opening is then made in the sample material by means of a particle beam in such a way that the opening at least partially adjoins the part of the sample to be analyzed. Furthermore, the opening is designed in such a way that at least one surface of the part of the sample to be analyzed can be completely accommodated in the opening. Furthermore, the method according to the invention comprises separating the part of the sample to be analyzed from the sample material by means of the particle beam. The part of the sample to be analyzed can then be examined more closely.

Bei einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann ein zu analysierender und aus der Probe entfernter Teil der Probe dadurch analysiert werden, dass die von dem zu analysierenden Teil der Probe zurück gestreuten Teilchen oder von dem zu analysierenden Teil der Probe emittierten Teilchen detektiert werden. Unter vom zu analysierenden Teil der Probe emittierte Teilchen sind dabei solchen Teilchen zu verstehen, die sich zumindest hinsichtlich ihrer kinetischen Energie wesentlich von der kinetischen Energie der Teilchen in dem auf den zu analysierenden Teil der Probe auftreffenden Teilchenstrahl unterscheiden, insbesondere eine kinetische Energie unter 100 eV aufweisen. Beim Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, zur Analyse des zu analysierenden Teils der Probe nur solche Teilchen zu detektieren, die im wesentlichen auf der Seite des zu analysierenden Teils der Probe austreten, auf den der Teilchenstrahl auftrifft. Dadurch kann der zu analysierende Teil der Probe eine deutlich größere Dicke aufweisen als bei Verfahren, bei denen die durch die Probe transmittierten Teilchen detektiert werden. Dadurch ist die Herstellung des zu analysierenden Teils der Probe mit dem interessierenden Querschnitt der Probe unkritischer und einfacher.In a method according to the present invention, a portion of the sample to be analyzed and removed from the sample can be analyzed by detecting the particles backscattered from the portion of the sample to be analyzed or particles emitted from the portion of the sample to be analyzed. Particles emitted by the part of the sample to be analyzed are to be understood as meaning particles that differ significantly from the kinetic energy of the particles in the particle beam impinging on the part of the sample to be analyzed, at least with regard to their kinetic energy, in particular a kinetic energy below 100 eV exhibit. With the method according to the invention it is possible, for the analysis of the part of the sample to be analyzed, to detect only those particles which emerge essentially on the side of the part of the sample to be analyzed on which the particle beam impinges. As a result, the part of the sample to be analyzed can have a significantly greater thickness than in methods in which the particles transmitted through the sample are detected. This makes the production of the part of the sample to be analyzed with the cross-section of the sample of interest less critical and simpler.

Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Analyse des zu analysierenden Teils der Probe in derselben Probenkammer oder Vakuumkammer erfolgen, in der auch das Bearbeiten und damit das Entfernen des zu analysierenden Teils der Probe aus der Probe erfolgt.Furthermore, in a method according to the invention, the part of the sample to be analyzed can be analyzed in the same sample chamber or vacuum chamber in which the processing and thus the removal of the part of the sample to be analyzed from the sample also takes place.

Die Erfindung weist demnach den Vorteil auf, dass der zu analysierende Teil der Probe nach seiner Trennung von dem Probenmaterial nicht aus dem Teilchenstrahlgerät ausgeschleust werden muss, um weiter untersucht zu werden. Somit wird vermieden, dass der zu analysierende Teil der Probe vor einer Untersuchung kontaminiert wird. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem eine Ausschleusung vorgesehen ist, ist auch ein geringerer zeitlicher Aufwand notwendig. Darüber hinaus verringert sich die Gefahr, dass der zu analysierende Teil der Probe beschädigt wird, was bei einem Ausschleusevorgang durchaus vorkommen kann. Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, dass von dem zu analysierenden Teil der Probe zurück gestreute Teilchen und/oder emittierte Teilchen detektiert und zur Analyse herangezogen werden können. Insbesondere werden zurück gestreute Elektronen (Rückstreuelektronen) und/oder emittierte Elektronen (Sekundärelektronen) detektiert. Darüber hinaus ist der zu analysierende Teil der Probe stets derart mit einem Teilchenstrahl zur Untersuchung des zu analysierenden Teiles bestrahlbar, dass eine senkrechte Zuführung oder eine im wesentlichen senkrechte Zuführung des Teilchenstrahls auf den zu analysierenden Teil der Probe durchführbar ist. Der zu analysierende Teil der Probe muss nicht gekippt angeordnet werden und steht auch nicht in einem schrägen Winkel zum einfallenden Teilchenstrahl. Auf diese Weise wird eine hohe räumliche Auflösung erzielt. Ferner werden Bildverzerrungen, die oben bereits beschrieben wurden, vermieden.The invention therefore has the advantage that the part of the sample to be analyzed does not have to be discharged from the particle beam device after it has been separated from the sample material in order to be examined further. This avoids contaminating the part of the sample to be analyzed before an examination. In contrast to the prior art, in which an ejection is provided, less time is required. In addition, there is less risk of the part of the sample to be analyzed being damaged, which can certainly happen during a discharge process. Furthermore, it is advantageous in the method according to the invention that particles scattered back from the part of the sample to be analyzed and/or emitted particles can be detected and used for the analysis. In particular, backscattered electrons (backscattered electrons) and/or emitted electrons (secondary electrons) are detected. In addition, the part of the sample to be analyzed can always be irradiated with a particle beam for examining the part to be analyzed in such a way that the particle beam can be applied perpendicularly or essentially perpendicularly to the part of the sample to be analyzed. The part of the sample to be analyzed does not have to be tilted and is not at an angle to the incident particle beam. In this way, a high spatial resolution is achieved. Furthermore, image distortions, which have already been described above, are avoided.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Teilchenstrahl, welcher zum Herstellen der Öffnung bereitgestellt wird, als ein erster Teilchenstrahl bereitgestellt. Ferner wird der zu analysierende Teil der Probe an einem Probenhalter angeordnet. Anschließend erfolgt eine Untersuchung des zu analysierenden Teils der Probe mittels eines zweiten Teilchenstrahls. Hierzu wird der Probenhalter beispielweise derart bewegt, dass der zweite Teilchenstrahl senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht auf den zu analysierenden Teil der Probe trifft. Zusätzlich ist vorgesehen, bei Bedarf den zu analysierenden Teil der Probe vor einer Untersuchung weiter zu bearbeiten, beispielsweise mittels des ersten Teilchenstrahls. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, den zu analysierenden Teil der Probe zunächst an einer Manipulationsvorrichtung anzuordnen, mit welcher der zu analysierende Teil der Probe aus dem Probenmaterial herausgehoben wird. Im Anschluss daran erfolgt die Anordnung an den Probenhalter.In a first embodiment of the method according to the invention, the particle beam that is provided to produce the opening is provided as a first particle beam. Furthermore, the part of the sample to be analyzed is placed on a sample holder. The part of the sample to be analyzed is then examined using a second particle beam. For this purpose, the sample holder is moved, for example, in such a way that the second particle beam hits the part of the sample to be analyzed perpendicularly or essentially perpendicularly. In addition, it is provided, if necessary, to further process the part of the sample to be analyzed before an examination, for example by means of the first particle beam. In yet another embodiment, provision is made for the part of the sample to be analyzed to first be arranged on a manipulation device, with which the part of the sample to be analyzed is lifted out of the sample material. This is followed by the arrangement on the sample holder.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ebenfalls vorgesehen, den zum Herstellen der Öffnung verwendeten Teilchenstrahl als einen ersten Teilchenstrahl auszubilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt ein Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung im Probenmaterial. Im Anschluß hieran erfolgt ein Untersuchen des zu analysierenden Teils der Probe mittels eines zweiten Teilchenstrahls. Die Anordnung des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung erfolgt dabei derart, dass eine Oberfläche des zu analysierenden Teils der Probe, die einer Querschnittsfläche der Probe entspricht, das heißt einer Schnittfläche entspricht, die im wesentlichen senkrecht zur Probenoberfläche ausgerichtet ist, in der Öffnung im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Probe ausgerichtet ist. Aufgrund dieser Anordnung in der Öffnung wird erreicht, dass dem zu analysierenden Teil der Probe der Teilchenstrahl bei der Analyse des zu analysierenden Teils der Probe derart zugeführt werden kann, dass der Teilchenstrahl senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht auf die der Querschnittsfläche der Probe entsprechende Oberfläche des zu analysierenden Teils der Probe einfallen kann.In a further embodiment of the method according to the invention, provision is also made for the particle beam used to produce the opening to be in the form of a first particle beam. In this embodiment, a Placing the part of the sample to be analyzed in the opening in the sample material. This is followed by an examination of the part of the sample to be analyzed using a second particle beam. The part of the sample to be analyzed is arranged in the opening in such a way that a surface of the part of the sample to be analyzed that corresponds to a cross-sectional area of the sample, i.e. corresponds to a cut surface that is oriented essentially perpendicular to the sample surface, in the opening is oriented substantially parallel to the surface of the sample. Due to this arrangement in the opening, the particle beam can be fed to the part of the sample to be analyzed during the analysis of the part of the sample to be analyzed in such a way that the particle beam is perpendicular or essentially perpendicular to the surface of the sample that corresponds to the cross-sectional area of the sample analyzed part of the sample can occur.

Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass als erster Teilchenstrahl ein lonenstrahl und/oder als zweiter Teilchenstrahl ein Elektronenstrahl verwendet wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass mittels des lonenstrahls die Öffnung in das Probenmaterial eingebracht wird und dass der zu analysierende Teil der Probe aus dem Probenmaterial getrennt wird. Mittels des Elektronenstrahls wird dann der zu analysierende Teil der Probe näher untersucht. Die durch eine Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit dem Probenmaterial entstehenden Sekundärteilchen, insbesondere vom Probenmaterial zurück gestreute Elektronen oder emittierte Elektronen, werden detektiert.Furthermore, the method according to the invention provides for an ion beam to be used as the first particle beam and/or an electron beam to be used as the second particle beam. In particular, it is provided that the opening is made in the sample material by means of the ion beam and that the part of the sample to be analyzed is separated from the sample material. The part of the sample to be analyzed is then examined more closely by means of the electron beam. The secondary particles produced by an interaction of the electron beam with the sample material, in particular electrons scattered back from the sample material or electrons emitted, are detected.

Es wird explizit darauf hingewiesen, dass der erste Teilchenstrahl und der zweite Teilchenstrahl nicht zwingend unterschiedlich zueinander ausgebildet sein müssen. Vielmehr sind auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, bei dem der erste Teilchenstrahl und der zweite Teilchenstrahl identisch ausgebildet sind, beispielsweise als lonenstrahl. Bei dieser Ausführungsform wird die Öffnung in dem Probenmaterial mittels des lonenstrahls hergestellt und der zu analysierende Teil der Probe aus dem Probenmaterial mittels des lonenstrahls getrennt. Durch Zuführen des lonenstrahls auf den zu analysierenden Teil der Probe werden Sekundärionen erzeugt, die beispielsweise anschließend massenspektrometrisch untersucht werden, um Rückschlüsse auf das Material der Probe zu ziehen.It is explicitly pointed out that the first particle beam and the second particle beam do not necessarily have to be designed differently from one another. Rather, embodiments of the method according to the invention are also provided in which the first particle beam and the second particle beam are configured identically, for example as an ion beam. In this embodiment, the opening in the sample material is made by means of the ion beam and the part of the sample to be analyzed is separated from the sample material by means of the ion beam. By directing the ion beam to the part of the sample to be analyzed, secondary ions are generated, which are then analyzed by mass spectrometry, for example, in order to draw conclusions about the material of the sample.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Identifizieren des zu analysierenden Teils der Probe mittels des zweiten Teilchenstrahls. Im Falle, dass der zweite Teilchenstrahl als Elektronenstrahl ausgebildet ist, können mittels der detektierten zurück gestreuten Elektronen oder der emittierten Elektronen Bilder der Probe berechnet und dargestellt werden, anhand derer das Identifizieren erfolgen kann.In a further embodiment of the method according to the invention, the part of the sample to be analyzed is identified by means of the second particle beam. If the second particle beam is in the form of an electron beam, images of the sample can be calculated and displayed using the detected backscattered electrons or the emitted electrons, on the basis of which the identification can take place.

Das Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung im Probenmaterial erfolgt beispielsweise zumindest teilweise aufgrund der Schwerkraft. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht dabei von der Überlegung aus, dass das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe von dem Probenmaterial derart durchgeführt werden kann, dass der zu analysierende Teil der Probe aufgrund der Schwerkraft von selbst in die im Probenmaterial hergestellte Öffnung fällt. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf eine Anordnung des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung mittels Schwerkraft nicht eingeschränkt ist. Vielmehr kann der zu analysierende Teil der Probe auf jede Weise in der Öffnung der Probe angeordnet werden, welche hierzu geeignet ist. Beispielsweise ist es bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der zu analysierende Teil der Probe mittels einer Manipulatorvorrichtung in die im Probenmaterial hergestellte Öffnung gestoßen wird.The arrangement of the part of the sample to be analyzed in the opening in the sample material takes place, for example, at least partly due to the force of gravity. This embodiment of the method according to the invention is based on the consideration that the part of the sample to be analyzed can be separated from the sample material in such a way that the part of the sample to be analyzed falls into the opening made in the sample material by itself due to gravity. However, it is explicitly pointed out that the invention is not restricted to an arrangement of the part of the sample to be analyzed in the opening by means of gravity. Rather, the part of the sample to be analyzed can be arranged in the opening of the sample in any way that is suitable for this purpose. For example, in a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that the part of the sample to be analyzed is pushed into the opening made in the sample material by means of a manipulator device.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe von der Öffnung aus erfolgt. Anschließend wird der zu analysierende Teil der Probe in der Öffnung angeordnet bzw. fällt in die Öffnung. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zu analysierende Teil der Probe im Anschluss daran an dem bereits oben genannten Probenhalter angeordnet wird. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, ist es bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, mehrere Öffnungen in das Probenmaterial einzubringen. Beispielsweise ist es vorgesehen, eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung in das Probenmaterial einzubringen. Die erste Öffnung ist dabei zur Aufnahme des zu analysierenden Teils der Probe ausgebildet. Die zweite Öffnung ist kleiner als die erste Öffnung ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe von der ersten Öffnung aus. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, sowohl die erste Öffnung als auch die zweite Öffnung im Wesentlichen identisch zu dimensionieren. Bei dieser Ausführungsform kann man auswählen, ob der zu analysierende Teil der Probe in der ersten Öffnung oder in der zweiten Öffnung aufgenommen wird. Das Trennen erfolgt bei dieser Ausführungsform von derjenigen Öffnung aus, in welcher der zu analysierende Teil der Probe angeordnet werden soll.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that the part of the sample to be analyzed is separated from the opening. Then the part of the sample to be analyzed is placed in the opening or falls into the opening. In addition, it can be provided that the part of the sample to be analyzed is then arranged on the sample holder already mentioned above. As will be explained in more detail below, one embodiment of the invention provides for several openings to be made in the sample material. For example, it is provided to introduce a first opening and a second opening in the sample material. The first opening is designed to accommodate the part of the sample to be analyzed. The second opening is formed smaller than the first opening. In this embodiment, the part of the sample to be analyzed is separated from the first opening. A further embodiment provides for the dimensions of both the first opening and the second opening to be essentially identical. In this embodiment one can select whether the part of the sample to be analyzed is received in the first opening or in the second opening. In this embodiment, the separation takes place from that opening in which the part of the sample to be analyzed is to be arranged.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial mindestens eine Schnittfläche erzeugt, welche zunächst senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche der Probe angeordnet ist. Die Schnittfläche wird beim Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe derart in der Öffnung eingebracht, dass die Schnittfläche parallel oder im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Probe angeordnet ist. Auf diese Weise ist es dann einfach möglich, die Schnittfläche mittels des Teilchenstrahls zu untersuchen. Insbesondere ist es möglich, die Schnittfläche unter senkrechter Bestrahlung mittels des Teilchenstrahls zu untersuchen. Bei Verwendung eines ersten Teilchenstrahls und eines zweiten Teilchenstrahls wird beispielsweise die Schnittfläche mittels des zweiten Teilchenstrahls untersucht. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, vor dem Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung die Schnittfläche mittels des Teilchenstrahls zu präparieren, insbesondere zu polieren. Die Schnittfläche ist während der Präparation im Wesentlichen parallel zum einfallenden Teilchenstrahl ausgerichtet. Bei Verwendung eines ersten Teilchenstrahls und eines zweiten Teilchenstrahls wird beispielsweise der erste Teilchenstrahl zur Präparation verwendet.In a further embodiment of the method according to the invention by separating the part of the sample to be analyzed from the Sample material produces at least one cut surface, which is initially arranged perpendicularly or substantially perpendicularly to a surface of the sample. When the part of the sample to be analyzed is arranged in the opening, the cut surface is introduced in such a way that the cut surface is arranged parallel or essentially parallel to the surface of the sample. In this way it is then easily possible to examine the cut surface by means of the particle beam. In particular, it is possible to examine the cut surface under perpendicular irradiation by means of the particle beam. When using a first particle beam and a second particle beam, the cut surface is examined by means of the second particle beam, for example. In a further exemplary embodiment, provision is made for the cut surface to be prepared, in particular polished, by means of the particle beam before the part of the sample to be analyzed is arranged in the opening. During the preparation, the cut surface is aligned essentially parallel to the incident particle beam. When using a first particle beam and a second particle beam, the first particle beam is used for the preparation, for example.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial mindestens eine Schnittfläche erzeugt wird. Die Schnittfläche wird dann nach Anordnen des zu analysierenden Teils an dem Probenhalter derart positioniert, dass der Teilchenstrahl senkrecht auf die Schnittfläche einfällt. Bei Verwendung eines ersten Teilchenstrahls und eines zweiten Teilchenstrahls fällt beispielsweise der zweite Teilchenstrahl senkrecht auf die Schnittfläche ein. Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, die Schnittfläche vor einem Aufbringen des Teilchenstrahls auf die Schnittfläche zu präparieren, insbesondere zu polieren.In a further embodiment of the invention, at least one cut surface is produced by separating the part of the sample to be analyzed from the sample material. After arranging the part to be analyzed on the sample holder, the cut surface is then positioned in such a way that the particle beam is incident perpendicularly on the cut surface. When using a first particle beam and a second particle beam, for example, the second particle beam falls perpendicularly onto the cut surface. In this embodiment of the invention, too, provision can be made for the cut surface to be prepared, in particular polished, before the particle beam is applied to the cut surface.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Trennen des zu analysierenden Teils der Probe derart erfolgt, dass der zu analysierende Teil der Probe eine erste Ausdehnung in einer ersten Richtung, eine zweite Ausdehnung in einer zweiten Richtung und eine dritte Ausdehnung in einer dritten Richtung aufweist. Die erste und zweite Richtung erstrecken sich dabei parallel zu einer Oberfläche der Probe, die dritte Richtung erstreckt sich senkrecht zu dieser Oberfläche. Die erste und die dritte Ausdehnung bilden dabei die Länge und die Breite des zu analysierenden Teils der Probe. Beispielsweise beträgt die zweite Ausdehnung in der zweiten Richtung 1 µm bis 20 µm, oder aber auch 5 µm bis 15 µm. Die zweite Ausdehnung entspricht der Dicke des zu analysierenden Teils der Probe. Sie ist derart ausgebildet, dass bei einer Bestrahlung mit einem Teilchenstrahl keine Wechselwirkungsteilchen durch die Probe transmittiert werden und die Probe derart stabil ist, dass sie nicht leicht zerbricht. Überlegungen haben ergeben, dass das zu analysierende Teil der Probe eine Länge von ungefähr 10 µm bis ungefähr 200 µm, eine Breite von ungefähr 5 µm bis ungefähr 100 µm und eine Dicke von ungefähr 0,5 µm bis 20 µm aufweist. Die Erfindung ist aber nicht auf die vorgenannten Ausdehnungen des zu analysierenden Teils der Probe eingeschränkt. Vielmehr ist jede Ausdehnung verwendbar, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Auch ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, durch die Probe transmittierte Wechselwirkungsteilchen ebenfalls zu detetkieren und auszuwerten.In a further embodiment of the invention, it is provided that the part of the sample to be analyzed is separated in such a way that the part of the sample to be analyzed has a first extension in a first direction, a second extension in a second direction and a third extension in one third direction. The first and second directions extend parallel to a surface of the sample, and the third direction extends perpendicularly to this surface. The first and the third dimension form the length and the width of the part of the sample to be analyzed. For example, the second extent in the second direction is 1 μm to 20 μm, or else 5 μm to 15 μm. The second dimension corresponds to the thickness of the part of the sample to be analyzed. It is designed in such a way that no interaction particles are transmitted through the sample when it is irradiated with a particle beam and the sample is so stable that it does not break easily. Consideration has shown that the part of the sample to be analyzed has a length of about 10 μm to about 200 μm, a width of about 5 μm to about 100 μm and a thickness of about 0.5 μm to 20 μm. However, the invention is not limited to the aforementioned extensions of the part of the sample to be analyzed. Rather, any expansion that is suitable for carrying out the method according to the invention can be used. One embodiment of the invention also provides for the detection and evaluation of interaction particles transmitted through the sample.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt bei einem Ausführungsbeispiel das Herstellen der Öffnung in dem Probenmaterial derart, dass die Öffnung eine erste Öffnungsausdehnung in der ersten Richtung, eine zweite Öffnungsausdehnung in der zweiten Richtung und eine dritte Öffnungsausdehnung in der dritten Richtung aufweist. Die erste Richtung und zweite Richtung erstrecken sich dabei wiederum parallel zu einer Oberfläche der Probe, die dritte Richtung erstreckt sich senkrecht zu dieser Oberfläche. Die erste Öffnungsausdehnung ist dabei größer oder gleich der ersten Ausdehnung des zu analysierenden Teils der Probe ausgebildet. Ferner ist die zweite Öffnungsausdehnung größer als die zweite Ausdehnung des zu analysierenden Teils der Probe ausgebildet. Die dritte Öffnungsausdehnung ist wiederum größer oder gleich als die dritte Ausdehnung des zu analysierenden Teils der Probe ausgebildet. Die vorgenannten Öffnungsausdehnungen sind stets derart gewählt, dass der zu analysierende Teil der Probe problemlos in die Öffnung in der Probe aufgenommen werden kann. Insbesondere ist die erste Öffnungsausdehnung auch größer als die dritte Ausdehnung des zu analysierenden Teils der Probe. Der zu analysierende Teil der Probe kann dann ausreichend gut untersucht werden. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der zu analysierende Teil der Probe vollständig in der Öffnung im Probenmaterial aufgenommen.In one embodiment of the method according to the invention, the opening is produced in the sample material in such a way that the opening has a first opening extent in the first direction, a second opening extent in the second direction and a third opening extent in the third direction. The first direction and second direction in turn extend parallel to a surface of the sample, the third direction extends perpendicularly to this surface. The first opening extent is greater than or equal to the first extent of the part of the sample to be analyzed. Furthermore, the second opening dimension is formed larger than the second dimension of the part of the sample to be analyzed. The third opening extent is in turn greater than or equal to the third extent of the part of the sample to be analyzed. The aforementioned opening dimensions are always selected in such a way that the part of the sample to be analyzed can be accommodated in the opening in the sample without any problems. In particular, the first opening dimension is also larger than the third dimension of the part of the sample to be analyzed. The part of the sample to be analyzed can then be examined sufficiently well. In a further embodiment, the part of the sample to be analyzed is received entirely in the opening in the sample material.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mehrere Öffnungen vorgesehen. So ist die bereits oben beschriebene Öffnung als eine erste Öffnung ausgebildet, welche an einer ersten Seite des zu analysierenden Teils der Probe angrenzt. Zusätzlich wird beim Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial auch eine zweite Öffnung hergestellt, wobei die zweite Öffnung an einer zweiten Seite des zu analysierenden Teils der Probe angeordnet wird, welche der ersten Seite des zu analysierenden Teils der Probe gegenüberliegt. Ferner ist es vorgesehen, dass die zweite Seite des zu analysierenden Teils der Probe nach dem Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung zu dem einfallenden Teilchenstrahl bzw. zweiten Teilchenstrahl zugewandt ist. Im Grunde wird also die zweite Seite, welche mittels des Teilchenstrahls bzw. zweiten Teilchenstrahls näher untersucht wird, erst relativ spät freigelegt. Somit wird das Risiko, dass die zweite Seite kontaminiert wird, verringert. Die zweite Seite kann der oben genannten Schnittfläche entsprechen.In a further embodiment of the method according to the invention, a plurality of openings are provided. Thus, the opening already described above is designed as a first opening which borders on a first side of the part of the sample to be analyzed. Additionally, in separating the sample portion to be analyzed from the sample material, a second opening is also made, the second opening being positioned on a second side of the sample portion to be analyzed, opposite the first side of the sample portion to be analyzed. It is also envisaged that the second side of the to be analyzed or second particle beam, respectively. Basically, the second side, which is examined in more detail by means of the particle beam or the second particle beam, is only uncovered relatively late. Thus, the risk of the second side becoming contaminated is reduced. The second side can correspond to the above cut surface.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Analyse einer Probe, bei dem eine Probe bereitgestellt wird, welche aus mindestens einem Probenmaterial zusammengesetzt ist. Zunächst wird ein zu analysierender Teil der Probe identifiziert. Anschließend wird eine Öffnung in das Probenmaterial mittels eines ersten Teilchenstrahls derart eingebracht, dass die Öffnung an den zu analysierenden Teil der Probe zumindest teilweise angrenzt. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial mittels des ersten Teilchenstrahls. Nach dem Trennen erfolgt ein Anordnen des zu analysierenden Teils der Probe in der Öffnung im Probenmaterial. Anschließend erfolgt eine Untersuchung des zu analysierenden Teils der Probe mittels eines zweiten Teilchenstrahls. Das vorstehend beschriebene Verfahren geht von demselben Grundgedanken wie das bereits weiter oben beschriebene Verfahren aus. Ferner ist es mit jedem der weiter oben genannten Merkmale oder Merkmalskombinationen kombinierbar.The invention also relates to a method for analyzing a sample, in which a sample is provided which is composed of at least one sample material. First, a portion of the sample to be analyzed is identified. An opening is then introduced into the sample material by means of a first particle beam in such a way that the opening at least partially adjoins the part of the sample to be analyzed. Furthermore, the method according to the invention includes separating the part of the sample to be analyzed from the sample material by means of the first particle beam. After the separation, the part of the sample to be analyzed is placed in the opening in the sample material. The part of the sample to be analyzed is then examined using a second particle beam. The method described above is based on the same basic idea as the method already described above. It can also be combined with any of the features or combinations of features mentioned above.

Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät zur Durchführung eines Verfahrens, das eines der oben genannten Merkmale oder eine Kombination der oben genannten Merkmale aufweist. Das Teilchenstrahlgerät weist eine Probe auf, welche aus mindestens einem Probenmaterial zusammengesetzt ist. Ferner ist mindestens ein Mittel zum Identifizieren eines zu analysierenden Teils der Probe vorgesehen. Das Mittel umfasst beispielsweise eine Elektronenstrahlsäule, die einen Elektronenstrahl zur Verfügung stellt. Durch Detektion der durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit dem Probenmaterial erzeugten Teilchen ist eine Oberfläche der Probe bildlich darstellbar. The invention also relates to a particle beam device for carrying out a method, which has one of the features mentioned above or a combination of the features mentioned above. The particle beam device has a sample composed of at least one sample material. At least one means for identifying a part of the sample to be analyzed is also provided. The means includes, for example, an electron beam column that provides an electron beam. A surface of the sample can be imaged by detecting the particles generated by the interaction of the electron beam with the sample material.

Darüber hinaus ist bei dem Teilchenstrahlgerät mindestens ein Mittel zum Herstellen einer Öffnung in dem Probenmaterial mittels eines ersten Teilchenstrahls vorgesehen, wobei die Öffnung an dem zu analysierenden Teil der Probe zumindest teilweise angrenzt. Ferner ist mindestens ein Mittel zum Trennen des zu analysierenden Teils der Probe aus dem Probenmaterial mittels des ersten Teilchenstrahls vorgesehen. Auch ist mindestens ein Mittel zum Untersuchen des zu analysierenden Teils der Probe mittels eines zweiten Teilchenstrahls vorgesehen.In addition, at least one means for producing an opening in the sample material by means of a first particle beam is provided in the particle beam device, the opening at least partially adjoining the part of the sample to be analyzed. Furthermore, at least one means is provided for separating the part of the sample to be analyzed from the sample material by means of the first particle beam. At least one means for examining the part of the sample to be analyzed by means of a second particle beam is also provided.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Analyse einer Probe, die eine Probenoberfläche aufweist. Das Verfahren umfasst dabei den Schritt des Identifizierens eines zu analysierenden Teils der Probe einschließlich Auffinden eines besonders interessierenden Orts auf der Probenoberfläche. Ferner ist ein Erzeugen einer ersten Trennfläche zwischen dem zu analysierenden Teil der Probe und der Probe in einem Abstand von dem besonders interessierenden Ort vorgesehen, wobei die erste Trennfläche in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht. Auch ist ein Erzeugen einer zweiten Trennfläche zwischen dem zu analysierenden Teil der Probe und der Probe vorgesehen, wobei die zweite Trennfläche in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht und wobei die zweite Trennfläche den besonders interessierenden Ort enthält. Das Verfahren umfasst auch den Schritt des Polierens nur der zweiten Trennfläche mittels eines Teilchenstrahls und den Schritt des Trennens des zu analysierenden Teils der Probe von der Probe durch Erzeugung weiterer Trennflächen. Bei dem Verfahren ist es auch vorgesehen, die zweite Trennfläche senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse eines Teilchenstrahlgeräts auszurichten. Ferner ist bei dem Verfahren eine Analyse der zweiten Trennfläche mithilfe der Detektion von Teilchen, die den zu analysierenden Teil auf der Seite der zweiten Trennfläche verlassen, vorgesehen. Zumindest der Schritt des Polierens der zweiten Trennfläche und der Schritt des Analysierens der zweiten Trennfläche erfolgt in derselben Vakuumkammer, ohne dass der zu analysierende Teil zwischen beiden Schritten aus der Vakuumkammer ausgeschleust wird.The invention also relates to a method for analyzing a sample that has a sample surface. The method includes the step of identifying a part of the sample to be analyzed including finding a particularly interesting location on the sample surface. Provision is also made for creating a first interface between the part of the sample to be analyzed and the sample at a distance from the site of particular interest, with the first interface being at an angle to the sample surface that differs from 0° and 180°. A second interface is also created between the part of the sample to be analyzed and the sample, the second interface being at an angle to the sample surface that differs from 0° and 180° and the second interface containing the location of particular interest. The method also comprises the step of polishing only the second interface by means of a particle beam and the step of separating the part of the sample to be analyzed from the sample by creating further interfaces. The method also provides for the second separating surface to be aligned perpendicularly or essentially perpendicularly to the optical axis of a particle beam device. Furthermore, the method provides for an analysis of the second interface using the detection of particles which leave the part to be analyzed on the side of the second interface. At least the step of polishing the second parting surface and the step of analyzing the second parting surface takes place in the same vacuum chamber without the part to be analyzed being discharged from the vacuum chamber between the two steps.

Bei einer weiteren Ausführungsform des vorgenannten Verfahrens ist es vorgesehen, dass zur Analyse der zweiten Trennfläche diese mit einem fokussierten Teilchenstrahl abgerastert wird. Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird als fokussierter Teilchenstrahl ein Elektronenstrahl oder ein lonenstrahl verwendet. Der fokussierte Teilchenstrahl stellt eine räumliche Auflösung senkrecht zu seiner Strahlrichtung von weniger als 5nm, insbesondere weniger als 1nm bereit.In a further embodiment of the aforementioned method, provision is made for the second separating surface to be scanned with a focused particle beam in order to analyze it. In a further embodiment of the method, an electron beam or an ion beam is used as the focused particle beam. The focused particle beam provides a spatial resolution perpendicular to its beam direction of less than 5 nm, in particular less than 1 nm.

Marktübliche Rasterelektronenmikroskope ermöglichen Elektronensonden, deren Durchmesser so klein sind, dass die erzielbaren Auflösungen senkrecht zur Einfallsrichtung eines Elektronenstrahls kleiner als 5 nm, teilweise sogar unter 1 nm sind, insbesondere dann, wenn die zu analysierende Probe mit ihrer Oberfläche senkrecht zur optischen Achse des Geräts ausgerichtet ist und in einem hinreichend kleinen Arbeitsabstand von wenigen (1-5) mm vom Objektiv des Rasterelektronenmikroskops positioniert werden kann. Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren können deshalb ohne Probleme mit üblichen Rasterelektronenmikroskopen durchgeführt werden.Commercially available scanning electron microscopes allow electron probes whose diameters are so small that the achievable resolution perpendicular to the direction of incidence of an electron beam is less than 5 nm, sometimes even below 1 nm, especially when the surface of the sample to be analyzed is aligned perpendicular to the optical axis of the device and can be positioned at a sufficiently small working distance of a few (1-5) mm from the objective of the scanning electron microscope. The inventive method described above can therefore without Problems can be performed with conventional scanning electron microscopes.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts zur Durchführung eines Verfahrens zur Analyse einer Probe;
  • 1A eine weitere schematische Darstellung des Teilchenstrahlgeräts nach 1;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Probe;
  • 4 eine weitere schematische Darstellung der Probe gemäß 3, wobei die Probe eine Öffnung aufweist;
  • 5 eine weitere schematische Darstellung der Probe gemäß 3, wobei die Probe zwei Öffnungen aufweist;
  • 6 eine weitere schematische Darstellung der Probe gemäß 3, wobei ein zu analysierender Teil der Probe zur Trennung von der Probe vorbereitet ist;
  • 7 eine weitere schematische Darstellung der Probe gemäß 3, wobei der zu analysierende Teil der Probe in der Öffnung angeordnet ist;
  • 8A,B eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrens zur Analyse einer Probe; sowie
  • 9 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts zur Durchführung eines Verfahrens zur Analyse einer Probe.
The invention will now be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments using figures. show it
  • 1 a schematic representation of a particle beam device for carrying out a method for analyzing a sample;
  • 1A a further schematic representation of the particle beam device 1 ;
  • 2 a flowchart of an embodiment of the method;
  • 3 a schematic representation of a sample;
  • 4 a further schematic representation of the sample according to FIG 3 , wherein the sample has an aperture;
  • 5 a further schematic representation of the sample according to FIG 3 , wherein the sample has two openings;
  • 6 a further schematic representation of the sample according to FIG 3 wherein a portion of the sample to be analyzed is prepared for separation from the sample;
  • 7 a further schematic representation of the sample according to FIG 3 wherein the portion of the sample to be analyzed is placed in the aperture;
  • 8A,B a schematic representation of a further method for analyzing a sample; as well as
  • 9 a schematic representation of a further particle beam device for carrying out a method for analyzing a sample.

1 und 1a zeigen eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts, welches ein lonenstrahlgerät 1 und ein Elektronenstrahlgerät 24 aufweist, die an einer Probenkammer 6 (Vakuumkammer) angeordnet sind. Mit dem dargestellten Teilchenstrahlgerät wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt, welches weiter unten noch näher erläutert wird. Zunächst wird das Teilchenstrahlgerät näher erläutert. 1 and 1a show a schematic representation of a particle beam device, which has an ion beam device 1 and an electron beam device 24, which are arranged on a sample chamber 6 (vacuum chamber). The method according to the invention, which is explained in more detail further below, is carried out with the particle beam device shown. First, the particle beam device is explained in more detail.

Das lonenstrahlgerät 1 weist eine lonenstrahlsäule 2 auf, in welcher zahlreiche Einheiten des lonenstrahlgeräts 1 angeordnet sind. Insbesondere ist in der lonenstrahlsäule 2 eine lonenquelle 3 angeordnet. Mit der lonenquelle 3 werden Ionen erzeugt, die in der lonenstrahlsäule 2 einen lonenstrahl bilden. Die Ionen werden mittels einer Elektrode 4 auf ein vorgebbares Potential beschleunigt und anschließend durch eine Kondensorlinse 5 geführt. Der aus den Ionen gebildete lonenstrahl wird durch eine Blende 7 geführt und gelangt dann zu einer ersten Ablenkanordnung 8 und zu einer zweiten Ablenkanordnung 9, welche als Rastermittel ausgebildet sind. Mittels der ersten Ablenkanordnung 8 und der zweiten Ablenkanordnung 9 wird der aus den Ionen bestehende lonenstrahl über eine Probe 11 gerastert, die in der Probenkammer 6 angeordnet ist. Zuvor wird der lonenstrahl mittels einer Objektivlinse 10 auf die Probe 11 fokussiert.The ion beam device 1 has an ion beam column 2 in which numerous units of the ion beam device 1 are arranged. In particular, an ion source 3 is arranged in the ion beam column 2 . Ions are generated with the ion source 3 and form an ion beam in the ion beam column 2 . The ions are accelerated to a predeterminable potential by means of an electrode 4 and then passed through a condenser lens 5 . The ion beam formed from the ions is passed through a diaphragm 7 and then reaches a first deflection arrangement 8 and a second deflection arrangement 9, which are designed as raster means. The ion beam consisting of the ions is scanned over a sample 11 arranged in the sample chamber 6 by means of the first deflection arrangement 8 and the second deflection arrangement 9 . Beforehand, the ion beam is focused onto the sample 11 by means of an objective lens 10 .

Das Elektronenstrahlgerät 24 ist als Rasterelektronenmikroskop ausgebildet. Es weist eine Elektronensäule 16 auf, in der die Einheiten des Elektronenstrahlgeräts 24 angeordnet sind. So ist eine Elektronenquelle 17 vorgesehen, die Elektronen erzeugt, welche mittels einer ersten Elektrode 18 extrahiert werden. Mittels einer zweiten Elektrode 19 werden die Elektronen auf ein vorgebbares Potential beschleunigt. Die Elektronen werden anschließend durch eine Kondensorlinse 20 geführt, wodurch ein Elektronenstrahl geformt wird. Dieser wird mittels einer Objektivlinse 21 auf die Probe 11 fokussiert. An der Objektivlinse 21 angeordnete Rasterelektroden (nicht dargestellt) stellen sicher, dass der Elektronenstrahl über die Probe 11 gerastert werden kann.The electron beam device 24 is designed as a scanning electron microscope. It has an electron column 16 in which the units of the electron beam device 24 are arranged. An electron source 17 is provided, which generates electrons which are extracted by means of a first electrode 18 . The electrons are accelerated to a predeterminable potential by means of a second electrode 19 . The electrons are then passed through a condenser lens 20, forming an electron beam. This is focused onto the sample 11 by means of an objective lens 21 . Scanning electrodes (not shown) arranged on the objective lens 21 ensure that the electron beam can be scanned over the sample 11 .

Beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Probe 11 entstehen Wechselwirkungsteilchen, insbesondere Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen (vorstehend und nachstehend auch als zurück gestreute Elektronen bezeichnet). Diese werden mittels eines ersten Detektors 22 und mittels eines zweiten Detektors 23 detektiert und zur Bildgebung verwendet. Es ist somit möglich, die Oberfläche der Probe 11 abzubilden.Interaction particles, in particular secondary electrons and backscattered electrons (above and below also referred to as backscattered electrons), are formed when the electron beam impinges on the sample 11 . These are detected by a first detector 22 and by a second detector 23 and used for imaging. It is thus possible to image the surface of the sample 11.

In 2 ist schematisch der Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, das mit dem vorgenannten Teilchenstrahlgerät durchgeführt werden kann. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 die Probe 11 in eine zweite Probenposition B gebracht. In dieser zweiten Probenposition B trifft ein im Verfahrensschritt S2 erzeugter Elektronenstrahl senkrecht auf die Oberfläche der Probe 11. Hierdurch ist es möglich, eine Abbildung der Oberfläche der Probe 11 durch Detektion von Sekundärelektronen und/oder zurück gestreuten Elektronen bereitzustellen, welche aufgrund der Wechselwirkung des Probenmaterials mit dem auftreffenden Elektronenstrahl erzeugt werden (Verfahrensschritt S3).In 2 the sequence of an embodiment of the method according to the invention, which can be carried out with the aforementioned particle beam device, is shown schematically. First, the sample 11 is brought into a second sample position B in a first method step S1. In this second sample position B, an electron beam generated in method step S2 hits the surface of the sample 11 perpendicularly. This makes it possible to provide an image of the surface of the sample 11 by detecting secondary electrons and/or backscattered electrons which, due to the interaction of the sample material are generated with the impinging electron beam (method step S3).

In einem weiteren Verfahrensschritt S4 wird dann ein zu analysierender Teil 26 der Probe 11 aufgrund der Abbildung identifiziert. Insbesondere wird ein besonders interessierender Ort in dem zu analysierenden Teil 26 der Probe 11 identifiziert. Die Probe 11 ist in 3 nochmals schematisch dargestellt.In a further method step S4, a part 26 of the sample 11 to be analyzed is then identified on the basis of the image. In particular, a site of particular interest in which to be analyzed sizing part 26 of the sample 11 identified. Sample 11 is in 3 shown again schematically.

Anschließend wird die Probe 11 in eine erste Probenposition A gebracht (Verfahrensschritt S5). In der ersten Probenposition A trifft ein durch das lonenstrahlgerät 1 erzeugter lonenstrahl senkrecht auf die Probe 11. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt S6 eine erste Öffnung 25 in das Material der Probe 11 mittels des lonenstrahls eingebracht (vgl. auch 4). Hierzu wird der lonenstrahl über das Material der Probe 11 gerastert. Zusätzlich kann die Probe 11 mittels eines beweglich ausgebildeten Probentisches (nicht dargestellt) bewegt werden, auf dem die Probe 11 angeordnet ist. Die erste Öffnung 25 grenzt an eine erste Seite 27 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 an und weist eine erste Öffnungsausdehnung O1 in einer ersten Richtung, eine zweite Öffnungsausdehnung O2 in einer zweiten Richtung und eine dritte Öffnungsausdehnung O3 in einer dritten Richtung auf (vgl. 4). Die zu den einzelnen Richtungen gehörenden Richtungsvektoren stehen senkrecht zueinander. Die erste Seite 27 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 ist um die gewünschte Dicke des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 versetzt zu dem in Verfahrensschritt S4 identifizierten besonders interessierenden Ort.The sample 11 is then brought into a first sample position A (method step S5). In the first sample position A, an ion beam generated by the ion beam device 1 hits the sample 11 perpendicularly. Then, in a method step S6, a first opening 25 is made in the material of the sample 11 by means of the ion beam (cf. also 4 ). For this purpose, the ion beam is scanned over the material of the sample 11. In addition, the sample 11 can be moved by means of a movably designed sample table (not shown), on which the sample 11 is arranged. The first opening 25 is adjacent to a first side 27 of the part 26 to be analyzed of the sample 11 and has a first opening dimension O1 in a first direction, a second opening dimension O2 in a second direction and a third opening dimension O3 in a third direction (cf . 4 ). The direction vectors belonging to the individual directions are perpendicular to one another. The first side 27 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed is offset by the desired thickness of the part 26 of the sample 11 to be analyzed from the location of particular interest identified in method step S4.

In einem weiteren Verfahrensschritt S7 wird eine zweite Öffnung 28 im Probenmaterial der Probe 11 mittels des lonenstrahls eingebracht (vgl. auch 5). Die zweite Öffnung 28 ist angrenzend an eine zweite Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 angeordnet, welche der ersten Seite 27 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 gegenüberliegt. Die zweite Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 liegt möglichst nahe und enthält idealer Weise den im Verfahrensschritt S4 identifizierten besonders interessierenden Ort. In a further method step S7, a second opening 28 is made in the sample material of the sample 11 by means of the ion beam (cf. also 5 ). The second opening 28 is located adjacent a second side 29 of the portion 26 of the sample 11 to be analyzed, which is opposite the first side 27 of the portion 26 of the sample 11 to be analyzed. The second side 29 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed is as close as possible and ideally contains the location of particular interest identified in method step S4.

Die zweite Öffnung 28 weist eine Öffnungsausdehnung O4 in der ersten Richtung, eine Öffnungsausdehnung O5 in der zweiten Richtung und eine Öffnungsausdehnung O6 in der dritten Richtung auf. Die Öffnungsausdehnung O5 der zweiten Öffnung 28 ist deutlich kleiner als die zweite Öffnungsausdehnung O2 der ersten Öffnung 25. Hingegen ist die Öffnungsausdehnung O6 der zweiten Öffnung 28 etwas größer als die Öffnungsausdehnung O3 der ersten Öffnung 25 ausgebildet. Bei einer weiteren (nicht dargestellten Ausführungsform) sind die erste Öffnung 25 und die zweite Öffnung 28 identisch dimensioniert.The second opening 28 has an opening size O4 in the first direction, an opening size O5 in the second direction, and an opening size O6 in the third direction. The opening dimension O5 of the second opening 28 is significantly smaller than the second opening dimension O2 of the first opening 25. In contrast, the opening dimension O6 of the second opening 28 is slightly larger than the opening dimension O3 of the first opening 25. In another embodiment (not shown), the first opening 25 and the second opening 28 are dimensioned identically.

In einem weiteren Verfahrensschritt S8 wird die zweite Seite 29 durch Polieren mittels des lonenstrahls präpariert. Anschließend wird die Probe 11 in eine dritte Probenposition C gebracht (Verfahrensschritt S9), in der die Probe 11 bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 10° bis 20° von der Vertikalen gekippt angeordnet ist (vgl. 1). In einem weiteren Verfahrensschritt S10 wird dann eine untere Fläche 31 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 von dem Probenmaterial getrennt (vgl. 6). Hierzu wird der lonenstrahl aus Richtung der ersten Öffnung 25 zu dem zu analysierenden Teil 26 geführt und der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 getrennt.In a further method step S8, the second side 29 is prepared by polishing using the ion beam. The sample 11 is then brought into a third sample position C (method step S9), in which the sample 11 is in the in 2 illustrated embodiment is arranged tilted about 10 ° to 20 ° from the vertical (cf. 1 ). In a further method step S10, a lower surface 31 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed is then separated from the sample material (cf. 6 ). For this purpose, the ion beam is guided from the direction of the first opening 25 to the part 26 to be analyzed and the part 26 of the sample 11 to be analyzed is separated.

Anschließend wird die Probe 11 wieder in die erste Probenposition A gebracht (Verfahrensschritt S11). In dieser ersten Probenposition A erfolgt nun das Trennen des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 an dessen Seitenflächen 30 vom Probenmaterial der Probe 11 (vgl. 6). Hierzu wird wiederum der lonenstrahl verwendet (Verfahrensschritt S12).The sample 11 is then returned to the first sample position A (method step S11). In this first sample position A, the part 26 of the sample 11 to be analyzed is now separated at its side surfaces 30 from the sample material of the sample 11 (cf. 6 ). The ion beam is used again for this purpose (method step S12).

Durch die Schwerkraft fällt der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 in die erste Öffnung 25 (Verfahrensschritt S13). Alternativ hierzu kann der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 auch mittels einer Manipulatorvorrichtung in die erste Öffnung 25 gestoßen werden. Die Anordnung des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 erfolgt bei beiden Alternativen dabei derart, dass die zweite Seite 29 nicht bedeckt ist und mit einem Teilchenstrahl untersucht werden kann. Die zweite Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 liegt dabei um etwa 90° gekippt in der ersten Öffnung 25 gegenüber der ursprünglichen Orientierung der zweiten Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11. Dadurch liegt eine Oberfläche des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11, die einer Querschnittsfläche durch die Probe 11 entspricht, parallel zur Probenoberfläche und kann dadurch mithilfe eines senkrecht oder nahezu senkrecht auf diese Querschnittsfläche einfallenden Teilenchenstrahls analysiert werden (vgl. 7). Von Vorteil ist, dass die zweite Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 relativ spät freigelegt wird. Somit wird das Risiko, dass die zweite Seite 29 kontaminiert wird, verringert.The part 26 of the sample 11 to be analyzed falls into the first opening 25 by gravity (method step S13). As an alternative to this, the part 26 of the sample 11 to be analyzed can also be pushed into the first opening 25 by means of a manipulator device. In both alternatives, the part 26 of the sample 11 to be analyzed is arranged in such a way that the second side 29 is not covered and can be examined with a particle beam. The second side 29 of the part 26 to be analyzed of the sample 11 is tilted by about 90° in the first opening 25 compared to the original orientation of the second side 29 of the part 26 to be analyzed of the sample 11. As a result, a surface of the part 26 to be analyzed is located of the sample 11, which corresponds to a cross-sectional area through the sample 11, parallel to the sample surface and can thus be analyzed using a particle beam incident perpendicularly or almost perpendicularly on this cross-sectional area (cf. 7 ). It is advantageous that the second side 29 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed is exposed relatively late. Thus, the risk of the second side 29 becoming contaminated is reduced.

Der mit dem oben genannten Verfahren hergestellte zu analysierende Teil 26 weist eine Dimensionierung auf, wie sie bereits weiter oben erwähnt wurde. Der bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugte zu analysierende Teil 26 der Probe 11 weist die Form einer Lamelle auf. Die vorgenannten Ausdehnungen des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 sind derart groß, dass dieser einfach mittels des lonenstrahls hergestellt werden kann. Ferner sind sie derart dimensioniert, dass der zu analysierende Teil 26 in der ersten Öffnung 25 aufgenommenen werden kann. Darüber hinaus werden keine Wechselwirkungsteilchen durch den zu analysierenden Teil 26 der Probe 11 transmittiert. Vielmehr wird eine andere Untersuchungsmethode angewandt, wie nachfolgend erläutert.The part 26 to be analyzed produced using the above-mentioned method has a dimensioning as already mentioned above. The portion 26 of the sample 11 to be analyzed produced in this embodiment is in the form of a lamella. The aforesaid dimensions of the part 26 of the sample 11 to be analyzed are so large that it can easily be produced by means of the ion beam. Furthermore, they are dimensioned in such a way that the part 26 to be analyzed can be accommodated in the first opening 25 . Furthermore, no interaction particles are transmitted through the part 26 of the sample 11 to be analyzed. Rather, another Investigation method applied as explained below.

Zur Untersuchung der zweiten Seite 29 wird die Probe 11 in die zweite Probenposition B gebracht, in welcher der Elektronenstrahl senkrecht auf die zweite Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 fallen kann (Verfahrensschritte S14 und S15). Durch die Wechselwirkung des Probenmaterials und des Elektronenstrahls entstehen Sekundärelektronen und zurück gestreute Elektronen, die detektiert werden. Die durch die Detektion erhaltenen Signale werden in einem weiteren Verfahrensschritt S16 analysiert und ausgewertet, insbesondere zur Bildgebung.To examine the second side 29, the sample 11 is brought into the second sample position B, in which the electron beam can fall perpendicularly onto the second side 29 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed (method steps S14 and S15). The interaction of the sample material and the electron beam creates secondary electrons and backscattered electrons that are detected. The signals obtained by the detection are analyzed and evaluated in a further method step S16, in particular for imaging.

Wie das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, erfolgt eine senkrechte Zuführung oder eine im Wesentlichen senkrechte Zuführung des Elektronenstrahls auf den zu analysierenden Teil 26 der Probe 11. Der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 steht demnach nicht in einem schrägen Winkel zum einfallenden Elektronenstrahl. Auf diese Weise wird eine hohe räumliche Auflösung erzielt. Ferner werden Bildverzerrungen, die oben bereits beschrieben wurden, vermieden.As the exemplary embodiment of the method according to the invention shows, the electron beam is fed perpendicularly or essentially perpendicularly onto the part 26 of the sample 11 to be analyzed. The part 26 of the sample 11 to be analyzed is therefore not at an oblique angle to the incident electron beam. In this way, a high spatial resolution is achieved. Furthermore, image distortions, which have already been described above, are avoided.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist es zusätzlich vorgesehen, dass der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 mittels der Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) untersucht wird. Hierzu wird beispielsweise nach dem Verfahrensschritt S16 ein weiterer Verfahrensschritt eingeführt. In diesem weiteren Verfahrensschritt wird die Probe 11 wieder in die erste Probenposition A gebracht. Beim Auftreffen des lonenstrahls auf der Oberfläche des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 werden Sekundärionen erzeugt, welche massenspektrometrisch untersucht werden. Hierzu ist ein lonenmassenanalysator 12 vorgesehen, der ein Massenspektrum erzeugt. Das erzeugte Massenspektrum wird dann mit einer Vielzahl von Massenspektren verglichen, welche in einer Speichereinheit 14 einer Kontrolleinheit 13 gespeichert sind. Der Vergleich des erzeugten Massenspektrums mit den gespeicherten Massenspektren wird mittels des Prozessors 15 der Kontrolleinheit 13 durchgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, das Material, aus dem die Probe 11 zusammengesetzt ist, zu bestimmen.In a further embodiment of the method, it is additionally provided that the part 26 of the sample 11 to be analyzed is examined by means of secondary ion mass spectroscopy (SIMS). To this end, a further method step is introduced after method step S16, for example. In this further method step, the sample 11 is brought back into the first sample position A. When the ion beam impinges on the surface of the part 26 of the sample 11 to be analyzed, secondary ions are generated which are analyzed by mass spectrometry. For this purpose, an ion mass analyzer 12 is provided, which generates a mass spectrum. The generated mass spectrum is then compared with a large number of mass spectra which are stored in a storage unit 14 of a control unit 13 . The comparison of the generated mass spectrum with the stored mass spectra is carried out using the processor 15 of the control unit 13 . In this way it is possible to determine the material from which the sample 11 is composed.

Die 8A und 8B zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches mit dem zuvor beschriebenen Teilchenstrahlgerät durchgeführt werden kann. Das nun beschriebene Ausführungsbeispiel beruht auf dem Verfahren, das in 2 schematisch dargestellt ist sowie auf der Probe, welche in den 3 bis 7 dargestellt ist. Dabei entsprechen die Verfahrensschritte S1 bis S7 der 8A und 8B den Verfahrensschritten S1 bis S7 des Verfahrens gemäß der 2, so dass hinsichtlich dieser Verfahrensschritte auf die oben gemachten Erläuterungen verwiesen wird.The 8A and 8B show a further embodiment of the method according to the invention, which can be carried out with the particle beam device described above. The exemplary embodiment now described is based on the method described in 2 is shown schematically and on the sample, which in the 3 until 7 is shown. The method steps S1 to S7 correspond to the 8A and 8B the method steps S1 to S7 of the method according to 2 , so that reference is made to the explanations given above with regard to these method steps.

Im Unterschied zum Verfahren gemäß der 2 folgt nach dem Verfahrenschritt S7 der Verfahrensschritt S17, bei dem die Probe 11 in die dritte Probenposition C gebracht wird. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt S18 eine untere Fläche 31 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 von dem Probenmaterial getrennt. Hierzu wird der lonenstrahl aus Richtung der ersten Öffnung 25 zu dem zu analysierenden Teil 26 geführt und der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 getrennt. Danach wird die Probe 11 in die erste Probenposition A gebracht (Verfahrensschritt S19).In contrast to the method according to the 2 After method step S7, method step S17 follows, in which the sample 11 is brought into the third sample position C. Subsequently, in a further method step S18, a lower surface 31 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed is separated from the sample material. For this purpose, the ion beam is guided from the direction of the first opening 25 to the part 26 to be analyzed and the part 26 of the sample 11 to be analyzed is separated. Thereafter, the sample 11 is brought to the first sample position A (step S19).

In einem weiteren Verfahrensschritt S20 wird der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 an einer Manipulationsvorrichtung angeordnet. Die Manipulationsvorrichtung ist beispielsweise als Mikromanipulator ausgebildet. Die Anordnung des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 erfolgt beispielsweise mittels einer Gasdeposition oder mittels mechanischer Klemmen. Anschließend werden die Seitenflächen 30 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 mittels des lonenstrahls von dem Probematerial getrennt (Verfahrensschritt S21) und der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 aus dem Probenmaterial gehoben (Verfahrensschritt S22).In a further method step S20, the part 26 of the sample 11 to be analyzed is arranged on a manipulation device. The manipulation device is designed, for example, as a micromanipulator. The part 26 of the sample 11 to be analyzed is arranged, for example, by means of gas deposition or by means of mechanical clamps. The side surfaces 30 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed are then separated from the sample material by means of the ion beam (method step S21) and the part 26 of the sample 11 to be analyzed is lifted out of the sample material (method step S22).

Der zu analysierende Teil 26 der Probe 11 wird nun zu einem Probenhalter gebracht und an diesem angeordnet (Verfahrensschritt S23). Die Anordnung des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 an dem Probenhalter erfolgt hier mittels Gasdeposition oder mittels mechanischer Klemmen. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt S24 wird nun die Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 durch Polieren präpariert, welche im weiteren Verfahren mittels des Elektronenstrahls untersucht werden soll.The part 26 of the sample 11 to be analyzed is now brought to a sample holder and arranged on it (method step S23). The part 26 of the sample 11 to be analyzed is arranged on the sample holder here by means of gas deposition or by means of mechanical clamps. In a subsequent method step S24, the side 29 of the part 26 to be analyzed of the sample 11, which is to be examined in the further method by means of the electron beam, is now prepared by polishing.

Der Probenhalter ist beweglich ausgestaltet, so dass er den nun am Probenhalter befestigten zu analysierenden Teil 26 der Probe 11 positionieren kann (Verfahrensschritt S25). Die Positionierung erfolgt dabei derart, dass ein im Verfahrensschritt S26 erzeugter Elektronenstrahl senkrecht bzw. zumindest im Wesentlichen senkrecht auf die Seite 29 des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 fällt. Die dabei entstehenden Sekundärelektronen und zurück gestreuten Elektronen werden detektiert. Die durch die Detektion erhaltenen Signale werden in einem weiteren Verfahrensschritt S27 analysiert und ausgewertet, insbesondere zur Bildgebung. Gegebenfalls werden die Verfahrensschritte S25 bis S27 wiederholt. Dies wird im Verfahrensschritt S28 überprüft.The sample holder is designed to be movable so that it can position the part 26 of the sample 11 to be analyzed that is now attached to the sample holder (method step S25). The positioning is carried out in such a way that an electron beam generated in method step S26 strikes the side 29 of the part 26 of the sample 11 to be analyzed perpendicularly or at least essentially perpendicularly. The resulting secondary electrons and backscattered electrons are detected. The signals obtained by the detection are analyzed and evaluated in a further method step S27, in particular for imaging. If necessary, method steps S25 to S27 are repeated. This is checked in method step S28.

9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Teilchenstrahlgeräts, mit dem das oben beschriebene Verfahren durchführbar ist. Es unterscheidet sich im Grunde von dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 nur dadurch, dass das lonenstrahlgerät 1 und das Elektronenstrahlgerät 24 parallel zueinander und jeweils vertikal angeordnet sind. 9 shows a further embodiment of a particle beam device with which the method described above can be carried out. It basically differs from the embodiment according to FIG 1 only in that the ion beam device 1 and the electron beam device 24 are arranged parallel to one another and in each case vertically.

Die Probe 11 wird hier zwischen einer ersten Probenposition A unter dem lonenstrahlgerät 1 und einer zweiten Probenposition B unter dem Elektronenstrahlgerät 24 hin und her bewegt. Zur Herstellung des zu analysierenden Teils 26 der Probe 11 ist die Probe 11 in der ersten Probenposition A derart gelagert, dass sie gekippt werden kann.The sample 11 is moved back and forth between a first sample position A below the ion beam device 1 and a second sample position B below the electron beam device 24 . In order to produce the part 26 of the sample 11 to be analyzed, the sample 11 is mounted in the first sample position A in such a way that it can be tilted.

BezugszeichenlisteReference List

11
lonenstrahlgerätion beam device
22
lonenstrahlsäuleion beam column
33
lonenquelleion source
44
Elektrodeelectrode
55
Kondensorlinsecondenser lens
66
Probenkammer/Vakuumkammersample chamber/vacuum chamber
77
Blendecover
88th
erste Ablenkanordnungfirst deflection arrangement
99
zweite Ablenkanordnungsecond deflection arrangement
1010
Objektivlinseobjective lens
1111
Probesample
1212
lonenmassenanalysatorion mass analyzer
1313
Kontrolleinheitcontrol unit
1414
Speichereinheitstorage unit
1515
Prozessorprocessor
1616
Elektronensäuleelectron column
1717
Elektronenquelleelectron source
1818
erste Elektrodefirst electrode
1919
zweite Elektrodesecond electrode
2020
Kondensorlinsecondenser lens
2121
Objektivlinseobjective lens
2222
erster Detektorfirst detector
2323
zweiter Detektorsecond detector
2424
Elektronenstrahlgerätelectron beam device
2525
erste Öffnungfirst opening
2626
zu analysierender Teilpart to be analyzed
2727
erste Seitefirst page
2828
zweite Öffnungsecond opening
2929
zweite Seitesecond page
3030
Seitenflächenside faces
3131
untere Fläche lower surface
O1O1
Öffnungsausdehnung erste Öffnung in erster RichtungOpening expansion first opening in first direction
O2O2
Öffnungsausdehnung erste Öffnung in zweiter RichtungOpening extension first opening in second direction
O3O3
Öffnungsausdehnung erste Öffnung in dritter RichtungOpening expansion first opening in third direction
O4O4
Öffnungsausdehnung zweite Öffnung in erster RichtungOpening extension second opening in first direction
O5O5
Öffnungsausdehnung zweite Öffnung in zweiter RichtungOpening expansion second opening in second direction
O6O6
Öffnungsausdehnung zweite Öffnung in dritter Richtung Opening extension second opening in third direction
AA
erste Probenpositionfirst sample position
BB
zweite Probenpositionsecond sample position
CC
dritte Probenpositionthird sample position

Claims (3)

Verfahren zur Analyse einer Probe (11, 26), die eine Probenoberfläche aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Identifizieren eines zu analysierenden Teils (26) der Probe (11) einschließlich Auffinden eines besonders interessierenden Orts auf der Probenoberfläche; - Erzeugen einer ersten Trennfläche (27) zwischen dem zu analysierenden Teil (26) der Probe (11) und der Probe (11) in einem Abstand von dem besonders interessierenden Ort, wobei die erste Trennfläche (27) in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht; - Erzeugen einer zweiten Trennfläche (29) zwischen dem zu analysierenden Teil (26) der Probe (11) und der Probe (11), wobei die zweite Trennfläche (29) in einem von 0° und 180° abweichenden Winkel zur Probenoberfläche steht und wobei die zweite Trennfläche (29) den besonders interessierenden Ort enthält; - Polieren nur der zweiten Trennfläche (29) mittels eines Teilchenstrahls; - Trennen des zu analysierenden Teils (26) der Probe (11) von der Probe (11) durch Erzeugung weiterer Trennflächen; - Ausrichten der zweiten Trennfläche (29) senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse eines Teilchenstrahlgeräts; und - Analyse der zweiten Trennfläche (29) mithilfe der Detektion von Teilchen, die den zu analysierenden Teil (26) auf der Seite der zweiten Trennfläche (29) verlassen, - wobei zumindest der Schritt des Polierens der zweiten Trennfläche (29) und der Schritt des Analysierens der zweiten Trennfläche (29) in derselben Vakuumkammer (6) erfolgt, ohne dass der zu analysierende Teil (26) zwischen beiden Schritten aus der Vakuumkammer (6) ausgeschleust wird.A method of analyzing a sample (11, 26) having a sample surface, the method comprising the steps of: - identifying a portion (26) of the sample (11) to be analyzed including locating a location of particular interest on the sample surface; - creating a first interface (27) between the part (26) to be analyzed of the sample (11) and the sample (11) at a distance from the point of particular interest, the first interface (27) being at one of 0° and 180° ° deviating angle to the sample surface; - Creating a second interface (29) between the part (26) of the sample (11) to be analyzed and the sample (11), the second interface (29) being at an angle deviating from 0° and 180° to the sample surface and wherein the second interface (29) contains the point of interest; - Polishing only the second parting surface (29) by means of a particle beam; - Separating the part (26) of the sample (11) to be analyzed from the sample (11) by generating further separating surfaces; - Aligning the second separating surface (29) perpendicularly or substantially perpendicularly to the optical axis of a particle beam device; and - analyzing the second interface (29) by detecting particles leaving the part (26) to be analyzed on the side of the second interface (29), - wherein at least the step of polishing the second interface (29) and the step of analysis Sierens the second separating surface (29) in the same vacuum chamber (6), without the part (26) to be analyzed being discharged from the vacuum chamber (6) between the two steps. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Analyse der zweiten Trennfläche (29) diese mit einem fokussierten Teilchenstrahl abgerastert wird.procedure after claim 1 , in which the analysis of the second interface (29) this is scanned with a focused particle beam. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als fokussierter Teilchenstrahl ein Elektronenstrahl oder ein lonenstrahl verwendet wird und bei dem der fokussierte Teilchenstrahl eine räumliche Auflösung senkrecht zu seiner Strahlrichtung von weniger als 5nm, insbesondere weniger als 1nm bereitstellt.procedure after claim 2 , in which an electron beam or an ion beam is used as the focused particle beam and in which the focused particle beam provides a spatial resolution perpendicular to its beam direction of less than 5 nm, in particular less than 1 nm.
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