DE102018124903B3

DE102018124903B3 - Method for calibrating a multi-beam particle beam microscope

Info

Publication number: DE102018124903B3
Application number: DE102018124903.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeidler
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-10-10

Abstract

Ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop ist dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, dass die Teilchenstrahlen an einer Oberfläche des Objekts Auftrefforte beleuchten, die in einem im wesentlichen regelmäßigen Gitter angeordnet sind, dessen Gitterperiode zwischen einer kleinsten Gitterperiode und einer größten Gitterperiode änderbar ist. Ein Verfahren zum Kalibrieren des Vielstrahl-Teilchenmikroskops umfasst ein Scannen der Vielzahl von Teilchenstrahlen über die Oberfläche eines Testobjekts und ein Detektieren von Signalen, die durch die auf das Testobjekt auftreffenden Teilchenstrahlen erzeugt werden; und ein Bestimmen von Kalibrierdaten, welche wenigstens eine Eigenschaft des Vielstrahl-Teilchenmikroskops repräsentieren, basierend auf den detektierten Signalen. Das Testobjekt weist eine Teststruktur auf, die nicht-periodisch ist oder eine Struktur-Periode aufweist, die kleiner ist als die kleinste Gitterperiode der Auftrefforte.A multi-beam particle microscope is configured to direct a plurality of particle beams onto an object in such a way that the particle beams on a surface of the object illuminate impact points which are arranged in a substantially regular grating, the grating period between a smallest grating period and a largest grating period is changeable. A method of calibrating the multi-beam particle microscope includes scanning the plurality of particle beams across the surface of a test object and detecting signals generated by the particle beams impinging on the test object; and determining calibration data representing at least one property of the multi-beam particle microscope based on the detected signals. The test object has a test structure that is non-periodic or has a structure period that is smaller than the smallest lattice period of the impact location.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops.The invention relates to a method for calibrating a multi-beam particle beam microscope.

Aus US 2015/0357157 A1 ist ein Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop bekannt, bei welchem eine Vielzahl von Teilchenstrahlen auf ein Objekt gerichtet wird und die Teilchenstrahlen dort fokussiert werden, so dass ein Feld von Auftrefforten an der Oberfläche des Objekts mit den Teilchenstrahlen beleuchtet wird. Die Teilchenstrahlen erzeugen Sekundärelektronen, welche sich von den Auftrefforten an dem Objekt entfernen. Ein Projektionssystem formt aus Sekundärelektronen, welche von einem jeden Auftreffort ausgehen, jeweils einen Elektronenstrahl, der einem Detektionssystem zugeführt wird. Das Detektionssystem ist dazu konfiguriert, die einzelnen Elektronenstrahlen zu detektieren. Detektionssignale eines jeden Elektronenstrahls können somit einem der Vielzahl von Auftrefforten der Teilchenstrahlen an dem Objekt zugeordnet werden. Zum Aufnehmen eines teilchenmikroskopischen Bildes wird die Vielzahl von Teilchenstrahlen parallel über die Oberfläche des Objekts gerastert bzw. gescannt, so dass ein jeder der Teilchenstrahlen eine Vielzahl von Auftrefforten beleuchtet. Die hierbei detektierten Detektionssignale können über die jeweiligen Scanpositionen somit der Vielzahl von Auftrefforten der Vielzahl von Teilchenstrahlen zugeordnet werden, um die ortsaufgelösten Bilddaten des teilchenmikroskopischen Bildes zu erzeugen.Out US 2015/0357157 A1 a multi-beam particle beam microscope is known in which a large number of particle beams are directed onto an object and the particle beams are focused there, so that a field of impact points on the surface of the object is illuminated with the particle beams. The particle beams generate secondary electrons that move away from the impact points on the object. A projection system uses secondary electrons, which emanate from each impact point, to form an electron beam, which is fed to a detection system. The detection system is configured to detect the individual electron beams. Detection signals of each electron beam can thus be assigned to one of the plurality of impact points of the particle beams on the object. To record a particle microscopic image, the multiplicity of particle beams are scanned or scanned in parallel over the surface of the object, so that each of the particle beams illuminates a multiplicity of impingement locations. The detection signals detected here can thus be assigned to the multiplicity of impingement locations of the multiplicity of particle beams via the respective scan positions in order to generate the spatially resolved image data of the particle microscopic image.

Für die Genauigkeit des aufgenommenen Bildes ist es wesentlich, dass die Zuordnung von Detektionssignalen zu Auftrefforten an dem Objekt korrekt erfolgt. Die Auftrefforte der über das Objekt gescannten Teilchenstrahlen sind durch ein Scansignal charakterisiert, welches die ablenkende Wirkung von Strahlablenkern definiert, welche die Vielzahl der parallel auf das Objekt gerichteten Teilchenstrahlen zur Ausführung der Scanbewegungen ablenken. Alleine durch das Scansignal sind die Auftrefforte der einzelnen Teilchenstrahlen an dem Objekt jedoch nicht vollständig charakterisiert, da jeder Teilchenstrahl einzeln erzeugt wird und auf einem eigenen Pfad durch die Abbildungsoptik läuft. Jeder einzelne Strahl kann daher eigenen und von anderen Strahlen verschieden Verzeichnungsfehlern unterliegen, welche wiederum den Auftreffort des Teilchenstrahls an dem Objekt beeinflussen. Deshalb haben die Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf das Objekt nicht alle immer den gleichen Abstand von ihren nächsten Nachbarn.For the accuracy of the recorded image, it is essential that the detection signals are correctly assigned to the points of impact on the object. The points of impact of the particle beams scanned over the object are characterized by a scan signal which defines the deflecting effect of beam deflectors which deflect the large number of particle beams directed parallel to the object in order to carry out the scanning movements. However, the impact signal of the individual particle beams on the object is not completely characterized by the scan signal alone, since each particle beam is generated individually and runs on its own path through the imaging optics. Each individual beam can therefore be subject to distortion errors of its own and different from other beams, which in turn influence the impact of the particle beam on the object. Therefore, the particle beams do not always have the same distance from their nearest neighbors when they hit the object.

Um die Positionen der Auftrefforte der einzelnen Teilchenstrahlen an dem Objekt bei einem gegebenen Scansignal kennenzulernen, ist die Ausführung eines Kalibrierverfahrens notwendig. Bei einem derartigen Kalibrierverfahren wird ein Testobjekt verwendet, dessen Struktur mit ausreichend hoher Genauigkeit bekannt ist.In order to get to know the positions of the impact points of the individual particle beams on the object with a given scan signal, a calibration method has to be carried out. In such a calibration method, a test object is used, the structure of which is known with sufficiently high accuracy.

Beispiele derartiger Kalibrierobjekte sind aus US 2013 / 0 299 699 A1 , US 2011 / 0 210 250 A1 und US 2008 / 0 067 370 A1 bekannt.Examples of such calibration objects are from US 2013/0 299 699 A1 . US 2011/0 210 250 A1 and US 2008/0 067 370 A1 known.

Mit dem zu kalibrierenden Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop wird ein teilchenmikroskopisches Bild dieses Testobjekt aufgenommen, wobei verschiedene Teile des Bildes von verschiedenen Teilchenstrahlen abgescannt werden. Das von einem gegebenen Teilchenstrahl erzeugte Bild des Teils des Testobjekts wird hinsichtlich seiner Lage mit den von anderen Teilchenstrahlen gewonnenen Bildern und der Struktur des Testobjekt verglichen, um festzustellen, welche Auftrefforte der gegebene Teilchenstrahl bei den einzelnen Werten des Scansignals eingenommen hat. Diese Erkenntnis kann dann bei der Aufnahme von teilchenmikroskopischen Bildern, deren Struktur zunächst unbekannt ist, benutzt werden, um die Bilder hinsichtlich der Positionierung der einzelnen Teilchenstrahlen relativ zueinander zu korrigieren.With the multi-beam particle beam microscope to be calibrated, a particle microscopic image of this test object is recorded, different parts of the image being scanned by different particle beams. The position of the image of the part of the test object generated by a given particle beam is compared with the images obtained from other particle beams and the structure of the test object in order to determine what impact the given particle beam has on the individual values of the scan signal. This knowledge can then be used when taking particle microscopic images, the structure of which is initially unknown, in order to correct the images with respect to the positioning of the individual particle beams relative to one another.

Bei dem aus US 2015 / 0 357 157 A1 bekannten Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop kann die Vielzahl von Teilchenstrahlen so auf das Objekt gerichtet werden, dass die Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Objekts Auftrefforte beleuchten, die in einem im Wesentlichen regelmäßigen Gitter angeordnet sind. Hierbei ist die Gitterperiode des Gitters änderbar, das heißt der Abstand einander benachbarter auf das Objekt treffender Teilchenstrahlen kann in einem gewissen Rahmen eingestellt werden. Eine Änderung des Abstands der Strahlen voneinander ist in der Praxis wünschenswert, um für verschiedene Einsatzsituationen optimierte teilchenstrahlmikroskopische Aufnahmen gewinnen zu können.With that US 2015/0 357 157 A1 known multi-beam particle beam microscope, the plurality of particle beams can be directed onto the object in such a way that the particle beams on the surface of the object illuminate impact points which are arranged in a substantially regular grating. Here, the grating period of the grating can be changed, that is to say the distance between adjacent particle beams hitting the object can be set within a certain range. A change in the spacing of the beams from one another is desirable in practice in order to be able to obtain particle-beam microscope images that are optimized for different application situations.

Aus US 2015/0357157 A1 ist ferner ein Verfahren zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops bekannt, welches speziell gestaltete Testobjekte verwendet. Die Testobjekte weisen eine Vielzahl von Teilstrukturen auf, welche an dem Testobjekt nebeneinander als Gitter angeordnet sind, dessen Gitterperiode genau der Gitterperiode der auf das Objekt auftreffenden Teilchenstrahlen entspricht. Wenn der Abstand der Teilchenstrahlen somit auf einen gewünschten Wert eingestellt ist und das Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop kalibriert werden soll, wird aus einer Vielzahl von Testobjekten das ausgewählt, dessen Teststrukturen mit einer Periode angeordnet sind, die der Gitterperiode der Teilchenstrahlen entspricht. Dies bedeutet, dass dann, wenn es gewünscht wird, mit einer Vielzahl verschiedener Abstände der Teilchenstrahlen voneinander zu arbeiten, eine entsprechende Vielzahl von Teststrukturen auf Vorrat gehalten werden muss.Out US 2015/0357157 A1 a method for calibrating a multi-beam particle beam microscope is also known which uses specially designed test objects. The test objects have a large number of substructures, which are arranged on the test object next to one another as a grid, the grid period of which corresponds exactly to the grid period of the particle beams hitting the object. If the distance between the particle beams is thus set to a desired value and the multi-beam particle beam microscope is to be calibrated, one is selected from a multiplicity of test objects whose test structures are arranged with a period which corresponds to the grating period of the particle beams. This means that if it is desired to work with a large number of different distances of the particle beams from one another, a corresponding large number of test structures must be kept in stock.

Ferner hatte sich gezeigt, dass durch den Beschuss mit den Teilchenstrahlen, der für die Aufnahme der teilchenmikroskopischen Aufnahmen der Teststrukturen zum Kalibrieren des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops unvermeidbar ist, die Teststrukturen selbst geschädigt werden, so dass die Testobjekte nach einer bestimmten Benutzungsdauer nicht mehr verwendbar sind und durch neu hergestellte Testobjekte ersetzt werden müssen. Furthermore, it had been shown that the bombardment with the particle beams, which is inevitable for the recording of the particle microscopic images of the test structures for calibrating the multi-beam particle beam microscope, damages the test structures themselves, so that the test objects can no longer be used after a certain period of use and must be replaced by newly manufactured test objects.

Die hiermit einhergehende Notwendigkeit, eine große Anzahl verschiedener Testobjekte bereitzuhalten und gegebenenfalls neu herzustellen wurde als störend empfunden, ebenso wie die Erwartung, dass bei einer in der Praxis zukünftig möglicherweise auftretenden Einsatzsituation es wünschenswert sein wird, einen Abstand der Teilchenstrahlen voneinander einzustellen, für welchen keine angepasste Teststruktur vorhanden ist.The associated need to keep a large number of different test objects available and, if necessary, to recreate them was perceived as disturbing, as was the expectation that, in the case of a possible future use in practice, it would be desirable to set a distance between the particle beams for which none customized test structure is available.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops vorzuschlagen, welches eine einfache Kalibrierung des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops für jeden einstellbaren Abstand der Teilchenstrahlen voneinander ermöglicht.Accordingly, it is an object of the present invention to propose a method for calibrating a multi-beam particle beam microscope, which enables simple calibration of the multi-beam particle beam microscope for each adjustable distance of the particle beams from one another.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops vorgesehen, welches dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, dass die Teilchenstrahlen an einer Oberfläche des Objekts Auftrefforte beleuchten, die in einem im Wesentlichen regelmäßigen Gitter angeordnet sind, dessen Gitterperiode zwischen einer kleinsten Gitterperiode und einer größten Gitterperiode änderbar ist.According to exemplary embodiments of the invention, a method for calibrating a multi-beam particle beam microscope is provided, which is configured to direct a multiplicity of particle beams onto an object in such a way that the particle beams on a surface of the object illuminate impact points which are in a substantially regular grating are arranged, the grating period between a smallest grating period and a largest grating period can be changed.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Scannen der Vielzahl von Teilchenstrahlen über die Oberfläche eines Testobjekts und ein Detektieren von Signalen, die durch die auf das Testobjekt auftreffenden Teilchenstrahlen erzeugt werden. Dieses Scannen erfolgt bei einer gegebenen Einstellung der Gitterperiode des Gitters von Auftrefforten der Teilchenstrahlen an dem Objekt.According to exemplary embodiments, the method comprises scanning the plurality of particle beams over the surface of a test object and detecting signals that are generated by the particle beams impinging on the test object. This scanning is done at a given setting of the grating period of the grating from the impact points of the particle beams on the object.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen von Kalibrierdaten basierend auf den detektierten Signalen. Die Kalibrierdaten können hierbei wenigstens eine Eigenschaft des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops repräsentieren.According to exemplary embodiments, the method further comprises determining calibration data based on the detected signals. The calibration data can represent at least one property of the multi-beam particle beam microscope.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen weist das Testobjekt eine Teststruktur auf, die nicht-periodisch ist oder eine Struktur-Periode aufweist, die kleiner ist als die kleinste Gitterperiode der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt.According to exemplary embodiments, the test object has a test structure that is non-periodic or has a structure period that is smaller than the smallest grating period of the point of impact of the particle beams on the object.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass es für eine ausreichende Kalibrierung des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops nicht notwendig ist, Testobjekte zu verwenden, deren Teststrukturen Teilstrukturen aufweisen, welche mit den gleichen Abständen voneinander angeordnet sind wie die Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt. Möglich ist dies dann, wenn die Teststruktur des Testobjekts keine feststellbare Struktur-Periode aufweist und somit nicht-periodisch ist, oder wenn die Teststruktur dann, wenn sie periodisch ist und eine Strukturperiode aufweist, die Strukturperiode kleiner ist als die kleinste Gitterperiode der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt.The inventors have found that it is not necessary for adequate calibration of the multi-beam particle beam microscope to use test objects whose test structures have substructures which are arranged at the same distances from one another as the point of impact of the particle beams on the object. This is possible if the test structure of the test object has no detectable structure period and is therefore non-periodic, or if the test structure if it is periodic and has a structure period, the structure period is smaller than the smallest lattice period of the point of impact of the particle beams on the object.

Dieses Testobjekt ist für sämtliche Einstellungen der Gitterperiode des Gitters der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt als Testobjekt geeignet. Darüber hinaus muss das Testobjekt zur Durchführung der Kalibrierung nicht auf besondere Weise relativ zu dem Teilchenstrahlmikroskop positioniert werden. Insbesondere kann das Testobjekt in beliebiger Orientierung relativ zu dem Teilchenstrahlmikroskop angeordnet werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem herkömmlichen Testobjekt, welches relativ zu dem Teilchenstrahlmikroskop so positioniert werden muss, dass das Gitter der Teilstrukturen des Testobjekts relativ zu dem Gitter der Auftrefforte sowohl hinsichtlich seiner lateralen Position als auch hinsichtlich seiner Orientierung korrekt ausgerichtet ist.This test object is suitable for all settings of the grating period of the grating of the point of impact of the particle beams on the object as a test object. In addition, the test object does not have to be positioned in a special way relative to the particle beam microscope in order to carry out the calibration. In particular, the test object can be arranged in any orientation relative to the particle beam microscope. This is a significant advantage over the conventional test object, which has to be positioned relative to the particle beam microscope in such a way that the lattice of the substructures of the test object is correctly aligned relative to the lattice of the impact location both with regard to its lateral position and with regard to its orientation.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die Strukturperiode der Teststruktur wesentlich kleiner als die Gitterperiode der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt. Insbesondere kann die Strukturperiode mehr als fünfmal kleiner und insbesondere mehr als zehnmal kleiner sein als die Gitterperiode der Auftrefforte.According to exemplary embodiments, the structure period of the test structure is significantly smaller than the lattice period of the point of impact of the particle beams on the object. In particular, the structure period can be more than five times smaller and in particular more than ten times smaller than the lattice period of the impact location.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen weist die Teststruktur des Testobjekts eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Teilstrukturen auf, welche wenigstens eine Gruppe von Teilstrukturen aufweist, die paarweise voneinander verschiedene Strukturen aufweisen. Dies erleichtert es, in einem zur Kalibrierung des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops aufgenommenen Bild der Teststruktur die verschiedenen Teilstrukturen zu erkennen und voneinander zu unterscheiden, wodurch es dann erleichtert ist, die Zuordnung einzelner Positionen des Bildes zu einzelnen Auftrefforten an dem Objekt korrekt zu ermitteln.According to exemplary embodiments, the test structure of the test object has a multiplicity of substructures arranged next to one another, which has at least one group of substructures which have structures which are different from one another in pairs. This makes it easier to recognize the different substructures in an image of the test structure recorded for calibration of the multi-beam particle beam microscope and to distinguish them from one another, which then makes it easier to correctly determine the assignment of individual positions of the image to individual points of impact on the object.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen repräsentieren die Kalibrierdaten tatsächliche Auftrefforte der Teilchenstrahlen auf dem Testobjekt.According to exemplary embodiments, the calibration data represent actual impact points of the particle beams on the test object.

Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen hierin repräsentieren die Kalibrierdaten die tatsächlichen Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Testobjekt in einem Koordinatensystem des Testobjekts.According to further exemplary embodiments herein, the calibration data represent the actual point of impact of the particle beams on the test object in a coordinate system of the test object.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Testobjekt gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Draufsicht auf ein Testobjekt gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
3 eine schematische Draufsicht auf ein Testobjekt gemäß einer dritten Ausführungsform.

Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to figures. Here shows:

1 a schematic plan view of a test object according to a first embodiment;
2 a schematic plan view of a test object according to a second embodiment; and
3 is a schematic plan view of a test object according to a third embodiment.

1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Testobjekt zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops. Das zu kalibrierende Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop ist dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, dass die Teilchenstrahlen an einer Oberfläche des Objekts Auftrefforte beleuchten, die in einem im Wesentlichen regelmäßigen Gitter angeordnet sind, dessen Gitterperiode zwischen einer kleinsten Gitterperiode und einer größten Gitterperiode änderbar ist. Das Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop kann einen Aufbau und eine Konfiguration aufweisen, wie das in US 2015/0357157 A1 beschriebene Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop, wobei die Offenbarung dieser Schrift vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die kleinste einstellbare Gitterperiode und die größte einstellbare Gitterperiode sind durch die Bauart des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops vorgegeben. 1 is a schematic top view of a test object for calibrating a multi-beam particle beam microscope. The multi-beam particle beam microscope to be calibrated is configured to direct a plurality of particle beams onto an object in such a way that the particle beams on a surface of the object illuminate impact points which are arranged in a substantially regular grating, the grating period of which is between a smallest grating period and one largest grid period is changeable. The multi-beam particle beam microscope may have a structure and a configuration as that in US 2015/0357157 A1 described multi-beam particle beam microscope, the disclosure of this document is fully incorporated into the present application. The smallest adjustable grating period and the largest adjustable grating period are determined by the design of the multi-beam particle beam microscope.

Das in 1 gezeigte Testobjekt 1 weist eine Oberfläche 3 auf, an welcher eine Teststruktur 5 vorgesehen ist. Die Teststruktur 5 ist beispielsweise durch lithographische Mikrostrukturierung hergestellt, indem die Oberfläche 3 des Testobjekts 1 mit einer Metallschicht versehen wurde, die selektiv weggeätzt wurde, so dass die Metallschicht lediglich bereichsweise in dem in 1 dargestellten Muster an der Oberfläche 3 des Testobjekts 1 verblieben ist. Dieses Muster ist in einem mit dem Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop erzeugten teilchenmikroskopischen Bild sichtbar, da die Rate, mit der Sekundärelektronen erzeugt werden, wenn ein Teilchenstrahl auf einen Oberflächenbereich gerichtet wird, der mit der Metallschicht versehen ist, wesentlich größer ist, als wenn der Teilchenstrahl auf einen Bereich der Oberfläche 3 des Testobjekts 1 gerichtet wird, der nicht mit der Metallschicht versehen ist. Alternativ kann das Testobjekt Strukturen aufweisen, welche senkrecht zur Oberfläche des Testobjekts ausgedehnt sind und deren Kanten Kontraste in dem teilchenmikroskopischen Bild erzeugen. Entsprechende Strukturen können beispielsweise durch selektives Ätzen hergestellt werden.This in 1 shown test object 1 has a surface 3 on which a test structure 5 is provided. The test structure 5 is made, for example, by lithographic microstructuring by the surface 3 of the test object 1 was provided with a metal layer that was selectively etched away, so that the metal layer only partially in the in 1 illustrated pattern on the surface 3 of the test object 1 remained. This pattern is visible in a particle microscope image generated with the multi-beam particle beam microscope, since the rate at which secondary electrons are generated when a particle beam is directed onto a surface region which is provided with the metal layer is significantly higher than when the particle beam is on an area of the surface 3 of the test object 1 is directed, which is not provided with the metal layer. Alternatively, the test object can have structures which are perpendicular to the surface of the test object and whose edges produce contrasts in the particle microscopic image. Corresponding structures can be produced, for example, by selective etching.

Die Abmessungen der Strukturen des Testobjekts können für das hier beschriebene Kalibrierverfahren als vorbestimmt und bekannt vorausgesetzt werden. Die Abmessungen können hierbei durch das Herstellungsverfahren für das Testobjekt vorgegeben sein. Falls die Genauigkeit des Herstellungsverfahrens nicht ausreichend ist und die tatsächlichen Abmessungen der Strukturen des hergestellten Testobjekts von erwarteten Abmessungen abweichen, können die Abmessungen der Strukturen des Testobjekts in einem separaten Verfahren gemessen werden.The dimensions of the structures of the test object can be assumed to be predetermined and known for the calibration method described here. The dimensions can be predetermined by the manufacturing process for the test object. If the accuracy of the manufacturing process is not sufficient and the actual dimensions of the structures of the test object produced differ from the expected dimensions, the dimensions of the structures of the test object can be measured in a separate method.

Die Teststruktur 3 weist eine Vielzahl von Teilstrukturen 7 auf, wobei eine jede der Teilstrukturen 7 eine Positionsmarkierung 9 und eine Informationsmarkierung 11 umfasst. Die Teilstrukturen 7 sind in einem regelmäßigen Gitter angeordnet. Die Gitterperiode dieser Anordnung ist in der horizontalen Richtung der 1 gleich a und in der vertikalen Richtung der 1 gleich b. Die Informationsmarkierungen 11 sind beispielsweise nach Art eines Barcodes gestaltet und unterscheiden sich in der horizontalen Richtung, während Informationsstrukturen 11, welche Teilstrukturen 7 angehören, die in 1 übereinander angeordnet sind, gleiche Strukturen aufweisen. Die Teilstrukturen 9, welche in einer (in 1 horizontalen) Reihe angeordnet sind, bilden somit eine Gruppe von Teilstrukturen 7, die paarweise voneinander verschiedene Strukturen aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass sämtliche Teilstrukturen paarweise voneinander verschiedene Strukturen aufweisen und somit jede Teilstruktur über ihre Struktur ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Positionsinformation im Bild eindeutig identifizierbar ist.The test structure 3 has a variety of substructures 7 on, with each of the substructures 7 a position marker 9 and an information marker 11 includes. The substructures 7 are arranged in a regular grid. The lattice period of this arrangement is in the horizontal direction 1 equal to a and in the vertical direction of the 1 equal to b. The information markers 11 are designed for example in the manner of a barcode and differ in the horizontal direction, while information structures 11 what substructures 7 belong to those in 1 are arranged one above the other, have the same structures. The substructures 9 which in a (in 1 horizontal) row are arranged, thus form a group of substructures 7 which have different structures in pairs. However, it is also possible for all substructures to have structures which are different from one another in pairs, and thus each substructure can be uniquely identified via its structure without the aid of additional position information in the image.

In 1 bezeichnen Rechtecke 13 jeweils Felder an der Oberfläche 3 des Testobjekts 1, welche von einem einzigen Teilchenstrahl abgescannt werden können. Diese Felder 13 sind ebenfalls in einem Gitter angeordnet, wobei einander unmittelbar benachbarte Felder 13 etwas überlappen.In 1 denote rectangles 13 fields on the surface 3 of the test object 1 which can be scanned by a single particle beam. These fields 13 are also arranged in a grid, with immediately adjacent fields 13 overlap somewhat.

Eine Gitterperiode der Felder 13 ist in einer in 1 nach rechts unten orientierten Richtung gleich A und in einer orthogonal hierzu orientierten Richtung gleich B, wobei B kleiner ist als A. In einem anderen Beispiel können A und B gleich sein.A grid period of the fields 13 is in one in 1 towards the bottom right direction A and the same in a direction orthogonal to this B , in which B is less than A , In another example, you can A and B be equal.

Die Gitterperioden A und B der Felder 13 entsprechen den Gitterperioden des im Wesentlichen regelmäßigen Gitters der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt. Beispielhafte Werte für die Gitterperioden A, B sind 13 µm und 11 µm. Die Gitterperioden A und B können durch Änderung der Einstellung des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops verändert werden. Beispielsweise liegt ein Verhältnis zwischen der größten einstellbaren Gitterperiode A und der kleinsten einstellbaren Gitterperiode A in einem Bereich von 1,05 bis 10. Somit können die Gitterperioden A, B der Auftrefforte der Teilchenstrahlen zwischen einer kleinsten Gitterperiode und einer größten Gitterperiode im Wesentlichen stufenlos eingestellt werden.The lattice periods A and B of the fields 13 correspond to the lattice periods of the substantially regular lattice of the point of impact of the particle beams on the object. Exemplary values for the grid periods A . B are 13 µm and 11 µm. The lattice periods A and B can be changed by changing the setting of the multi-beam particle beam microscope. For example, there is a ratio between the largest adjustable grid period A and the smallest adjustable grating period A in a range from 1.05 to 10. Thus the grating periods A . B the point of impact of the particle beams between a smallest grating period and a largest grating period can be set essentially continuously.

Die Struktur-Perioden a und b des Gitters der Anordnung der Teilstrukturen 7 sind wesentlich kleiner als die kleinere Gitterperiode B der Gitterperioden A und B der Teilchenstrahlen an der Oberfläche 3 des Testobjekts 1. Hierdurch ist gewährleistet, dass innerhalb eines jeden von einem einzigen der Teilchenstrahlen aufgenommenen Feld 13 eine Vielzahl von Teilstrukturen angeordnet ist, welche insbesondere auch wenigstens teilweise voneinander eindeutig unterscheidbar sind. Hierdurch ist es möglich, in dem mit dem zu kalibrierenden Teilchenmikroskop aufgenommenen teilchenmikroskopischen Bild der Teststruktur 5 des Testobjekts 1 zunächst die Abbilder der einzelnen Teilstrukturen 7 eindeutig zu identifizieren. Sodann kann die Position eines jeden Bildes der identifizierten Teilstruktur 7 mit der bekannten Position beispielsweise in einem Koordinatensystem der Oberfläche 3 des Testobjekts 1 verglichen werden. Das Koordinatensystem der Oberfläche 3 des Testobjekts 1 ist in 1 durch Pfeile x und y repräsentiert. Durch Analyse der Positionen der Teilstrukturen 7 der Teststruktur in dem aufgenommenen Bild können die Positionen der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Testobjekt 1 bestimmt werden. Aus den Positionen der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Testobjekt 1 können dann die Abstände zwischen den Teilchenstrahlen bestimmt werden. Hieraus wiederum ist es möglich, die tatsächliche Gitterperiode der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt und Abweichungen der tatsächlichen Auftrefforte von den Orten eines idealen regelmäßigen Gitters zu bestimmen.The structure periods a and b of the grid of the arrangement of the substructures 7 are much smaller than the smaller grid period B of the lattice periods A and B the particle beams on the surface 3 of the test object 1 , This ensures that within each field recorded by a single one of the particle beams 13 a plurality of substructures is arranged, which in particular can also be clearly distinguished from one another at least in part. This makes it possible in the particle microscopic image of the test structure recorded with the particle microscope to be calibrated 5 of the test object 1 first the images of the individual substructures 7 clearly identify. Then the position of each image of the identified substructure 7 with the known position, for example in a coordinate system of the surface 3 of the test object 1 be compared. The coordinate system of the surface 3 of the test object 1 is in 1 represented by arrows x and y. By analyzing the positions of the substructures 7 The test structure in the recorded image can show the positions of the impact point of the particle beams on the test object 1 be determined. From the positions of the point of impact of the particle beams on the test object 1 the distances between the particle beams can then be determined. From this in turn it is possible to determine the actual grating period of the point of impact of the particle beams on the object and deviations of the actual point of impact from the locations of an ideal regular grid.

Hierdurch ist es beispielsweise möglich, Abweichungen der Positionen der Felder 13 und damit der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt von der exakten Anordnung im regelmäßigen Gitter zu bestimmen. Diese Abweichungen führen dazu, dass die Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt nicht exakt in dem regelmäßigen Gitter angeordnet sind, sondern, da Abweichungen hiervon auftreten können, lediglich im Wesentlichen in dem regelmäßigen Gitter angeordnet sind. Diese Abweichungen zu bestimmen ist das Ziel des Verfahrens zum Kalibrieren des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops. Die Kalibrierdaten repräsentieren deshalb insbesondere diese Abweichungen und die tatsächlichen Auftrefforte der Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Testobjekts, beispielsweise in dessen Koordinatensystem.This makes it possible, for example, to deviate the positions of the fields 13 and thus to determine the point of impact of the particle beams on the object from the exact arrangement in the regular grid. These deviations mean that the impact points of the particle beams on the object are not arranged exactly in the regular grid, but, since deviations from this can occur, are only essentially arranged in the regular grid. Determining these deviations is the aim of the method for calibrating the multi-beam particle beam microscope. The calibration data therefore represent in particular these deviations and the actual point of impact of the particle beams on the surface of the test object, for example in its coordinate system.

Es ist darüber hinaus möglich, die Teststrukturen 13 unregelmäßig anzuordnen.It is also possible to use the test structures 13 to be arranged irregularly.

2 zeigt eine Draufsicht auf ein Testobjekt 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Testobjekt 1 weist an seiner Oberfläche 3 eine Teststruktur 5 auf, welche aus quadratischen Teilstrukturen 13 zusammengesetzt ist, welche gemäß einem pseudo-zufälligen Muster an der Oberfläche 3 beispielsweise metallisch und nichtmetallisch sind. Die laterale Ausdehnung der Teilstrukturen 13 ist wesentlich kleiner als die Gitterperioden A und B. Die pseudo-zufällige Verteilung des Musters gewährleistet, dass dieses, wenn überhaupt, eine Periode aufweist, welche wesentlich größer ist als die Gitterperioden A und B (vergleiche 1) der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt. 2 shows a plan view of a test object 1 according to a further embodiment. The test object 1 shows on its surface 3 a test structure 5 on which are made up of square substructures 13 is composed, which according to a pseudo-random pattern on the surface 3 for example, are metallic and non-metallic. The lateral extent of the substructures 13 is much smaller than the lattice periods A and B , The pseudo-random distribution of the pattern ensures that it has a period, if any, that is significantly larger than the lattice periods A and B (see 1 ) the point of impact of the particle beams on the object.

3 zeigt eine Draufsicht auf ein Testobjekt 1 mit einer Teststruktur 5, welche ein im Wesentlichen zufälliges Muster aufweist. Dieses Muster ist nicht-periodisch und weist deshalb keine Periode auf, die in der Größenordnung der Gitterperioden A und B (vergleiche 1) der Auftrefforte der Teilchenstrahlen an dem Objekt liegt oder kleiner ist. 3 shows a plan view of a test object 1 with a test structure 5 which has a substantially random pattern. This pattern is non-periodic and therefore has no period on the order of the lattice periods A and B (see 1 ) the point of impact of the particle beams on the object is smaller or smaller.

Die Testobjekte der 2 und 3 können zum Kalibrieren des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops verwendet werden, wie dies vorangehend anhand der 1 erläutert wurde.The test objects of the 2 and 3 can be used to calibrate the multi-beam particle beam microscope, as previously described in FIG 1 was explained.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops, wobei das Vielstrahl-Teilchenmikroskop dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, dass die Teilchenstrahlen an einer Oberfläche des Objekts Auftrefforte beleuchten, die in einem im wesentlichen regelmäßigen Gitter angeordnet sind, dessen Gitterperiode zwischen einer kleinsten Gitterperiode und einer größten Gitterperiode änderbar ist; wobei das Verfahren umfasst: Scannen der Vielzahl von Teilchenstrahlen über die Oberfläche eines Testobjekts und Detektieren von Signalen, die durch die auf das Testobjekt auftreffenden Teilchenstrahlen erzeugt werden; und Bestimmen von Kalibrierdaten, welche wenigstens eine Eigenschaft des Vielstrahl-Teilchenmikroskops repräsentieren, basierend auf den detektierten Signalen; wobei das Testobjekt eine Teststruktur aufweist, die nicht-periodisch ist oder eine Struktur-Periode aufweist, die kleiner ist als die kleinste Gitterperiode der Auftrefforte.Method for calibrating a multi-beam particle microscope, wherein the multi-beam particle microscope is configured to direct a plurality of particle beams onto an object so that the particle beams on a surface of the object illuminate impact sites arranged in a substantially regular grating, the grating period of which is between a smallest grating period and a largest Grid period is changeable; the method comprising: Scanning the plurality of particle beams across the surface of a test object and detecting signals generated by the particle beams incident on the test object; and Determining calibration data, which represent at least one property of the multi-beam particle microscope, based on the detected signals; wherein the test object has a test structure that is non-periodic or has a structure period that is smaller than the smallest lattice period of the impact location.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Teststruktur des Testobjekts eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Teilstrukturen aufweist, welche nicht-periodisch oder mit der Struktur-Periode angeordnet sind; und wobei wenigstens eine Gruppe der Teilstrukturen, welche eine Mehrzahl der Teilstrukturen umfasst, paarweise voneinander verschiedene Strukturen aufweisen.Procedure according to Claim 1 The test structure of the test object has a large number of substructures arranged next to one another. which are arranged non-periodically or with the structure period; and wherein at least one group of the substructures, which comprises a plurality of the substructures, have mutually different structures.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur-Periode mehr als fünf Mal, insbesondere mehr als zehn Mal, kleiner ist als die Gitterperiode der Auftrefforte.Procedure according to Claim 1 or 2 , the structure period being more than five times, in particular more than ten times, smaller than the lattice period of the impact location.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kalibrierdaten tatsächliche Auftrefforte der Teilchenstrahlen auf dem Testobjekt repräsentieren.Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , the calibration data representing the actual point of impact of the particle beams on the test object.

Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kalibrierdaten die tatsächlichen Auftrefforte der Teilchenstrahlen auf dem Testobjekt in einem Koordinatensystem des Testobjekts repräsentieren.Procedure according to Claim 4 , wherein the calibration data represent the actual point of impact of the particle beams on the test object in a coordinate system of the test object.