DE102020125534B3 - Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop und zugehöriges Verfahren mit schnellem Autofokus um einen einstellbaren Arbeitsabstand - Google Patents

Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop und zugehöriges Verfahren mit schnellem Autofokus um einen einstellbaren Arbeitsabstand Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop und ein zugehöriges Verfahren mit schnellem Autofokus um einen einstellbaren Arbeitsabstand. Vorgeschlagen wird eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse sowie weitere schnelle Korrekturmittel, um eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung, der Position, des Landewinkels und der Rotation von Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf eine Waferoberfläche während der Waferinspektion einzustellen. Die schnelle Autofokus-Korrekturlinse kann insbesondere durch elektrostatische Elemente realisiert sein, die an speziell ausgewählten Positionen im teilchenoptischen Strahlengang angeordnet sind. In analoger Weise kann eine schnelle Autofokussierung im Sekundärpfad des Teilchenstrahlsystems erfolgen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskope zur Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen.
  • Stand der Technik
  • Mit der kontinuierlichen Entwicklung immer kleinerer und komplexerer Mikrostrukturen wie Halbleiterbauelementen besteht ein Bedarf an der Weiterentwicklung und Optimierung von planaren Herstellungstechniken und von Inspektionssystemen zur Herstellung und Inspektion kleiner Abmessungen der Mikrostrukturen. Die Entwicklung und Herstellung der Halbleiterbauelemente erfordert beispielsweise eine Überprüfung des Designs von Testwafern, und die planaren Herstellungstechniken benötigen eine Prozessoptimierung für eine zuverlässige Herstellung mit hohem Durchsatz. Darüber hinaus wird neuerdings eine Analyse von Halbleiterwafern für das Reverse Engineering und eine kundenspezifische, individuelle Konfiguration von Halbleiterbauelementen gefordert. Es besteht deshalb ein Bedarf an Inspektionsmitteln, die mit hohem Durchsatz zur Untersuchung der Mikrostrukturen auf Wafern mit hoher Genauigkeit eingesetzt werden können.
  • Typische Siliziumwafer, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden, haben Durchmesser von bis zu 300 mm. Jeder Wafer ist in 30 bis 60 sich wiederholende Bereiche („Dies“) mit einer Größe von bis zu 800 mm2 unterteilt. Eine Halbleitervorrichtung umfasst mehrere Halbleiterstrukturen, die durch planare Integrationstechniken in Schichten auf einer Oberfläche des Wafers hergestellt sind. Aufgrund der Herstellungsprozesse weisen Halbleiterwafer typischerweise eine ebene Oberfläche auf. Die Strukturgröße der integrierten Halbleiterstrukturen erstreckt sich dabei von wenigen µm bis zu den kritischen Abmessungen (engl. „critical dimensions“, CD) von 5 nm, wobei in naher Zukunft die Strukturgrößen sogar noch kleiner werden; man rechnet zukünftig mit Strukturgrößen oder kritische Abmessungen (CD) unter 3 nm, beispielsweise 2 nm, oder sogar unter 1 nm. Bei den oben genannten kleinen Strukturgrößen müssen Defekte in der Größe der kritischen Abmessungen in kurzer Zeit auf einer sehr großen Fläche identifiziert werden. Für mehrere Anwendungen ist die Spezifikationsanforderung für die Genauigkeit einer von einem Inspektionsgerät bereitgestellten Messung sogar noch höher, beispielsweise um den Faktor zwei oder eine Größenordnung. Beispielsweise muss eine Breite eines Halbleitermerkmals mit einer Genauigkeit unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, gemessen werden, und eine relative Position von Halbleiterstrukturen muss mit einer Überlagerungsgenauigkeit von unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, bestimmt werden.
  • Daher ist es eine generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, das mit geladenen Teilchen arbeitet, und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben mit hohem Durchsatz bereitzustellen, das eine hochpräzise Messung von Halbleitermerkmalen mit einer Genauigkeit von unter 1 nm, unter 0,3 nm oder sogar 0,1 nm ermöglicht.
  • Eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der geladenen Teilchensysteme (engl. „charged particle microscopes“, CPM) ist das MSEM, ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop. Ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop ist beispielsweise in US 7 244 949 B2 und in US 2019/0355544 A1 offenbart. In einem Mehrstrahl-Elektronenmikroskop oder MSEM wird eine Probe mit einer Vielzahl von Einzel-Elektronenstrahlen, die in einem Feld oder Raster angeordnet sind, gleichzeitig bestrahlt. Es können beispielsweise 4 bis 10000 Einzel-Elektronenstrahlen als Primärstrahlung vorgesehen sein, wobei jeder Einzel-Elektronenstrahl durch einen Abstand von 1 bis 200 Mikrometern von einem benachbarten Einzel-Elektronenstrahl getrennt ist. Zum Beispiel hat ein MSEM ungefähr 100 getrennte Einzel-Elektronenstrahlen (engl. „beamlets“), die beispielsweise in einem hexagonalen Raster angeordnet sind, wobei die Einzel-Elektronenstrahlen durch einen Abstand von ungefähr 10 µm getrennt sind. Die Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen (Primärstrahlen) wird durch eine gemeinsame Objektivlinse auf eine Oberfläche einer zu untersuchenden Probe fokussiert. Die Probe kann zum Beispiel ein Halbleiterwafer sein, der an einem Waferhalter befestigt ist, der auf einem beweglichen Tisch montiert ist. Während der Beleuchtung der Waferoberfläche mit den geladenen primären Einzel-Teilchenstrahlen gehen Wechselwirkungsprodukte, z.B. Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen, von der Oberfläche des Wafers aus. Ihre Startpunkte entsprechen den Orten auf der Probe, auf die die Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen jeweils fokussiert ist. Die Menge und Energie der Wechselwirkungsprodukte hängt von der Materialzusammensetzung und der Topographie der Waferoberfläche ab. Die Wechselwirkungsprodukte bilden mehrere sekundäre Einzel-Teilchenstrahlen (Sekundärstrahlen), die von der gemeinsamen Objektivlinse gesammelt und durch ein Projektionsabbildungssystem des Mehrstrahlinspektionssystems auf einen Detektor treffen, der in einer Detektionsebene angeordnet ist. Der Detektor umfasst mehrere Detektionsbereiche, von denen jeder mehrere Detektionspixel umfasst, und der Detektor erfasst eine Intensitätsverteilung für jeden der sekundären Einzel-Teilchenstrahlen. Dabei wird ein Bildfeld von beispielsweise 100 µm × 100 µm erhalten.
  • Das Mehrstrahl-Elektronenmikroskop des Standes der Technik umfasst eine Folge von elektrostatischen und magnetischen Elementen. Zumindest einige der elektrostatischen und magnetischen Elemente sind einstellbar, um die Fokusposition und die Stigmation der Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen anzupassen. Das Mehrstrahl-System mit geladenen Teilchen des Standes der Technik umfasst zudem mindestens eine Überkreuzungsebene der primären oder der sekundären geladenen Einzel-Teilchenstrahlen. Des Weiteren umfasst das System des Standes der Technik Detektionssysteme, um die Einstellung zu erleichtern. Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop des Standes der Technik umfasst mindestens einen Strahlablenker (engl. „deflection scanner“) zum kollektiven Abtasten eines Bereiches der Probenoberfläche mittels der Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen, um ein Bildfeld der Probenoberfläche zu erhalten.
  • Bei Rasterelektronenmikroskopen zur Waferinspektion ist es gewünscht, die Bildgebungsbedingungen stabil zu halten, so dass die Bildgebung mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Wiederholbarkeit durchgeführt werden kann. Der Durchsatz hängt von mehreren Parametern ab, z. B. der Geschwindigkeit des Tisches und der Neuausrichtung an neuen Messstellen sowie der gemessenen Fläche pro Erfassungszeit. Letzteres wird unter anderem durch die Verweilzeit auf einem Pixel, die Pixelgröße und die Anzahl der Einzel-Teilchenstrahlen bestimmt. Zusätzlich ist gegebenenfalls für ein Mehrstrahl-Elektronenmikroskop eine zeitaufwendige Bildnachbearbeitung erforderlich; beispielsweise muss das vom Detektionssystem des Mehrstrahl-Systems mit geladenen Teilchen erzeugte Signal digital korrigiert werden, bevor das Bildfeld aus mehreren Bildunterfeldern oder Teilbildern zusammengefügt wird (engl. „stitching“).
  • Die Rasterpositionen der Einzel-Teilchenstrahlen auf der Probenoberfläche können dabei von der idealen Rasterposition in einer ebenen Anordnung abweichen. Die Auflösung des Mehrstrahl-Elektronenmikroskops kann für jeden der Einzel-Teilchenstrahlen verschieden sein und von der individuellen Position des Einzel-Teilchenstrahles in dem Feld der Einzel-Teilchenstrahlen, mithin also von seiner konkreten Rasterposition, abhängen.
  • Mit den steigenden Anforderungen an Auflösung und Durchsatz sind herkömmliche Systeme geladener Teilchenstrahlsysteme an ihre Grenzen gestoßen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem bereitzustellen, das eine hochpräzise und hochauflösende Bildaufnahme mit hohem Durchsatz ermöglicht.
  • Ein Ansatz zur Verbesserung von Präzision und Auflösung ist die Verwendung eines sogenannten Autofokus. Dabei wird während des Abrasterns der Probenoberfläche fortwährend („on-the-fly“) die aktuelle Fokuslage der Einzel-Elektronenstrahlen in Hinblick auf die Probenoberfläche / Objektebene ermittelt und eine entsprechende Korrektur der Fokuslage vorgenommen. Beispielsweise wird die Fokussierung der Einzel-Teilchenstrahlen für jedes Bildfeld angepasst. Diesem Vorgehen liegt zum Beispiel ein Modell der Probe oder die Annahme zugrunde, dass sich die Probeneigenschaften von Bildfeld zu Bildfeld nur wenig ändern, so dass Prognosewerte für eine verbesserte Fokussierung durch Extrapolation oder Interpolation ermittelt werden können.
  • Dennoch ist das bekannte Autofokusverfahren verhältnismäßig langsam: Die Optimierung der Fokuslage wird nämlich entweder über eine Veränderung des Arbeitsabstandes (eng. „working distance“, WD) oder über eine veränderte Ansteuerung der Objektivlinse erreicht. Eine Änderung des Arbeitsabstandes durch ein Verfahren des Probentisches in der Höhe (sog. „z-Stage“) ist dabei nur mit einer bestimmten begrenzten Präzision und Geschwindigkeit möglich. Außerdem ist nicht jeder Probentisch in der Höhe verfahrbar. Erfolgt zur Variation der Fokuslage eine veränderte Ansteuerung der Objektivlinse oder anderer magnetischer Linsen, so ist diese Einstellung verhältnismäßig langsam: Im Stand der Technik werden magnetische Objektivlinsen und insbesondere Immersionslinsen eingesetzt, deren Induktivität zu hoch ist, um eine noch schnellere Anpassung zu ermöglichen. Auch in diesem Fall liegt die Zeit für die Erregungsänderung im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Millisekunden. Außerdem ist die Optik von Vielzahl-Elektronenmikroskopen weitaus komplexer als die von Einzelstrahlsystemen, da es für sinnvolle Aufnahmen erforderlich ist, die Vergrößerung in der Objektebene (gekoppelt an den Strahlabstand (engl. „pitch“) der Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene) und auch die Orientierung, d.h. die Rotation, des Arrays von Einzel-Elektronenstrahlen (Rasteranordnung) bei der Nachführung der Fokuslage unverändert zu lassen. Gleiches gilt für den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen auf der Probe. Die vorgenannten teilchenoptischen Parameter (und ggf. weitere Parameter) können in der Regel nicht unabhängig voneinander nur mittels einer einzigen Linse eingestellt werden. Eine Veränderung der Ansteuerung der magnetischen Objektivlinse zieht deshalb eine geänderte Ansteuerung von anderen teilchenoptischen Komponenten im Primärpfad nach sich. So werden typischerweise Erregungsänderungen auch an anderen magnetischen und elektrostatischen Elementen erforderlich, wobei die Einstellzeiten für die Magnetlinsen zeitlich limitierend sind und ebenfalls im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Millisekunden liegen. Analoge Erwägungen gelten für teilchenoptische Komponenten im Sekundärpfad und die Nachführung der Fokuslage für eine präzise Detektion.
  • Die bestehenden Systeme sind vor dem oben beschriebenen Hintergrund und den steigenden Anforderungen an Durchsatz/ Schnelligkeit und an die präzise Vermessung immer kleinerer Strukturen somit verbesserungswürdig. Gerade auch bei der Inspektion von Halbleiterwafern sind die Anforderungen enorm. Eine an sich sehr ebene Oberfläche eines Halbleiterwafers kann dann im Rahmen der Präzisionsinspektion nicht mehr gemeinhin als präzise flach angenommen werden. Kleinste Variationen der Waferdicke und/oder der longitudinalen Position der Waferoberfläche relativ zur Objektivlinse haben einen Einfluss auf den optimalen Fokus und somit auf die Genauigkeit der Messungen. Dies gilt insbesondere bei der Inspektion von polierten Waferoberflächen mit HV-Strukturen. Es reicht also - selbst unter der nur bedingt realistischen Annahme von fehlenden Systemdriften und Ähnlichem - nicht mehr aus, das Vielzahl-Elektronenmikroskop an einem vordefinierten Arbeitspunkt mit zugeordnetem Arbeitsabstand einmalig einzustellen. Stattdessen müssen kleinste Veränderungen des Arbeitsabstands durch eine veränderte Fokuslage korrigiert werden. Dabei gilt als weitere Voraussetzung, dass der Abbildungsmaßstab unverändert bleiben muss. Die Orientierung der Rasteranordnung auf der Proebenoberfläche muss exakt gehalten werden, da bei Halbleiterwafern mit HV-Strukturen immer exakt parallel bzw. orthogonal zu diesen Strukturen abgebildet wird. Zudem ist es unabdingbar, den Landewinkel präzise konstant zu halten. Und schließlich muss für eine exzellente Bildgebung auch die Optik im Sekundärpfad schnell und hochpräzise nachgeführt werden.
  • US 2011/0272576 A1 offenbart ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop. Die Druckschrift offenbart eine Ladungskontrolle an einer Probe im Vorfeld einer Probeninspektion.
  • DE 10 2004 055 149 A1 offenbart eine Lithographie-Vorrichtung und ein Verfahren zum Abbilden eines Mehrfach-Partikelstrahls auf ein Substrat. Zur genaueren Positionierung des Mehrfach-Partikelstrahls wird ein Höhenmesssystem in Form eines Laserwegmesssystems offenbart. Es werden Korrekturlinsen zur dynamischen Korrektur von Fokus, Bildfeldgröße und Bildfeldrotation offenbart. Es erfolgt keine Telezentriekorrektur.
  • US 9 922796 B1 offenbart ein Multi-Säulen-Mikroskop, das zur Inspektion schräger oder geneigter Proben eingesetzt wird. Zur individuellen Fokussierung der Einzel-Teilchenstrahlen auf die Probe durchsetzen diese ein Objektiv-Linsen-Array, so dass jeder Einzel-Teilchenstrahl individuell auf die Probenoberfläche fokussiert werden kann.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Vielzahl-Teilchenstrahlsystem für die Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben bereitzustellen. Dieses soll schnell und hochpräzise arbeiten.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem für die Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben bereitzustellen, das an einem Arbeitspunkt mit vorgegebenem Arbeitsabstand eine zusätzliche schnelle Autofokussierung des Systems ermöglicht. Dabei sollen andere teilchenoptische Parameter wie die Vergrößerung, die Telezentrie und die Rotation mit hoher Präzision konstant gehalten werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem zur Halbleiterinspektion, das Folgendes aufweist:
    • einen Vielstrahl-Teilchengenerator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen;
    • eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Waferoberfläche in der Objektebene abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf die Waferoberfläche treffen, die ein zweites Feld bilden;
    • ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen, die ein drittes Feld bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen, die von den Auftrefforten im zweiten Feld ausgehen, auf das dritte Feld der Detektionsbereiche des Detektionssystems abzubilden;
    • eine magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse, insbesondere eine magnetische und/ oder elektrostatische Immersionslinse, durch die sowohl die ersten als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen hindurchtreten;
    • eine Strahlweiche, die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Objektivlinse angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Detektionssystem angeordnet ist;
    • einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion;
    • ein Autofokus-Messglied, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen;
    • eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse; und
    • eine Steuerung;
    • wobei die Steuerung für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert ist, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden,
    • wobei die Steuerung für eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert ist, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern,
    • wobei der erste Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene definiert werden, und
    • wobei die Steuerung des Weiteren konfiguriert ist, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am ersten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten.
  • Bei den geladenen Teilchen kann es sich z.B. um Elektronen, Positronen, Myonen oder Ionen oder andere geladene Partikel handeln. Bevorzugt handelt es sich um Elektronen, die z.B. mit Hilfe einer thermischen Feldemissionsquelle (TFE) erzeugt werden. Aber auch andere Teilchenquellen können Verwendung finden.
  • Die Anzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen ist dabei variabel wählbar. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Zahl der Teilchenstrahlen 3n (n-1) +1, mit n einer beliebigen natürlichen Zahl, beträgt. Dies erlaubt eine hexagonale Rasteranordnung der Detektionsbereiche. Andere Rasteranordnungen der Detektionsbereiche, z.B. in einem quadratischen oder rechteckigen Raster, sind ebenfalls möglich. Beispielsweise beträgt die Anzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen mehr als 5, mehr als 60 oder mehr als 100 Einzel-Teilchenstrahlen.
  • Der Vielstrahl-Teilchengenerator kann mehrere reale Teilchenquellen umfassen, die jeweils einen Einzel-Teilchenstrahl oder auch jeweils mehrere Einzel-Teilchenstrahlen emittieren. Der Vielstrahl-Teilchengenerator kann aber auch eine einzelne Teilchenquelle sowie im weiteren teilchenoptischen Strahlengang eine Multiaperturplatte in Kombination mit einem Multilinsen-Array oder/oder einem Multideflektor-Array umfassen. Durch den Vielstrahl-Teilchengenerator wird dann die Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen erzeugt und auf eine Zwischenbildebene abgebildet. Bei dieser Zwischenbildebene kann es sich um eine reelle Zwischenbildebene oder um eine virtuelle Zwischenbildebene handeln. In beiden Fällen ist es so, dass die Orte der Einzel-Teilchenstrahlen in dem Zwischenbild als virtuelle Teilchenquellen und somit als Ursprünge für die weitere teilchenoptische Abbildung mit dem ersten teilchenoptischen Strahlengang angesehen werden können. Die virtuellen Teilchenquellen in dieser Zwischenbildebene werden somit abgebildet auf die Waferoberfläche bzw. in die Objektebene und der zu inspizierende Wafer kann mit der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen abgerastert werden.
  • Umfasst das Objektivlinsensystem eine magnetische Objektivlinse, so kann diese ein schwaches oder ein starkes Magnetfeld bereitstellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Objektivlinse eine magnetische Immersionslinse. Dabei kann es sich um eine schwache Immersionslinse oder um eine starke Immersionslinse handeln. Magnetische Immersionslinsen können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Bohrung im unteren (probenzugewandten) Polschuh der Linse einen größeren Durchmesser aufweist als die Bohrung im oberen (probenabgewandten) Polschuh der Linse. Im Gegensatz zu Objektivlinsen, welche am Objekt nur ein geringes Magnetfeld bereitstellen, haben Immersionslinsen den Vorteil, geringere sphärische und chromatische Aberrationen erreichen zu können, sowie den Nachteil größerer außeraxialer Aberrationen. Im Magnetfeld der Linse erfahren die durch sie hindurchtretenden Einzel-Teilchenstrahlen (sowohl im Primärpfad als auch im Sekundärpfad) eine Larmor-Drehung.
  • Erfindungsgemäß ist einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass der Probentisch einen Mechanismus zur Höhenverstellbarkeit (z.B. z-Stage) aufweist, um einen Arbeitsabstand einzustellen. Es ist aber auch möglich, dass eine Höhenverstellbarkeit nicht gegeben ist. Dann dient der Probentisch nur zum Halten des Wafers, nicht zu seiner Positionierung in z-Richtung. Es ist dabei in beiden Fällen möglich, aber nicht zwingend erforderlich, dass der Probentisch entlang einer Achse (z.B. x-Achse, y-Achse) oder in einer Ebene (z.B. x-y-Ebene) bewegbar ist.
  • Es ist des Weiteren ein Autofokus-Messglied vorgesehen, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen. Die Autofokus-Istdaten beschreiben dabei direkt oder indirekt die aktuelle Fokuslage relativ zur Waferoberfläche. Autofokus-Messglieder sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der US 9 530 613 B2 und in der US 2017/0117114 A1 beschrieben, deren Offenbarungen vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen sind. Es kann zum Beispiel ein Höhensensor (z-Sensor) eingesetzt werden. Grundsätzlich wird zur Ermittlung der Fokuslage mittels einer Messung auf die aktuelle Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen relativ zur Waferoberfläche rückgeschlossen (Rückschluss auf Autofokus-Istdaten). Idealerweise liegen sämtliche Foki exakt auf der Waferoberfläche. Die Fokuslage eines Einzel-Teilchenstrahles ist dabei durch die Position der Strahltaille eines Strahles definiert.
  • Die US 9 530 613 B2 offenbart die Verwendung von astigmatischen Hilfsstrahlen zur Fokuseinstellung. Je nach vorliegender Fokussierung verändert sich das bekannte astigmatische (z.B. elliptische) Strahlprofil bei der Abbildung. Diese Veränderung erlaubt Rückschlüsse auf den Fokus und damit auf notwendige Fokus-Korrekturen an den stigmatischen Strahlen.
  • Die US 2017/0117114 A1 offenbart einen Autofokus „on-the-fly“. Dabei wird während des Abscannens einer Probenoberfläche aus Daten eines Bildfeldes (gemessene Intensitäten) auf die aktuelle Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen rückgeschlossen und eine fortwährende/ „on-the-fly“-Einstellung des Fokus erfolgt für das nachfolgende Bildfeld. Es ist dabei insbesondere nicht notwendig, denselben Probenbereich mehrfach abzutasten. Durch die Messung wird dabei jeweils ggf. indirekt eine Objekteigenschaft bestimmt. Diese Objekteigenschaft kann beispielsweise ein Höhenprofil der Probenoberfläche sein. Aus dem ermittelten Höhenprofil wird dann für die nachfolgende Bildaufnahme ein Prognosewert für die Höhe ermittelt und eine andere, besser angepasste Fokuslage relativ zur Probenoberfläche eingestellt.
  • Das erfindungsgemäße Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist eine Steuerung auf. Die Steuerung ist konfiguriert, teilchenoptische Komponenten im ersten und/ oder im zweiten teilchenoptischen Strahlengang anzusteuern. Bevorzugt handelt es sich bei der Steuerung um eine zentrale Steuerung für das gesamte Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, dies muss aber nicht der Falls sein. Die Steuerung kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sowie funktional untergliedert sein.
  • Die Steuerung ist für eine statische oder niederfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden, und sie ist für eine hochfrequente Anpassung konfiguriert, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die mindestens eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern. Zur hochfrequenten Anpassung wird dabei eine Ansteuerung der Objektivlinse vorzugsweise nicht geändert, eine Erregungsänderung der Objektivlinse erfolgt regelmäßig nur bei einer statischen oder niederfrequenten Anpassung der Fokuslage. Dabei umfasst die Objektivlinse mindestens eine magnetische und/ oder mindestens eine elektrostatische Objektivlinse; die Objektivlinse kann also in Form eines entsprechenden Objektivlinsensystems ausgebildet sein.
  • Die Steuerung steuert also zweierlei verschiedene fokale Einstellungen an einem Arbeitspunkt, der - ggf. neben anderen Parametern - durch einen zugehörigen Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert ist: Zum einen steuert sie mit großem Hub die Fokussierung über eine Ansteuerung der Objektivlinse und gegebenenfalls weiterer Linsen und/ oder über eine Ansteuerung eines Aktuators zum Verfahren des Probentisches. Diese Stellglieder reagieren auf das Steuerungssignal verhältnismäßig langsam; eine Anpassung benötigt hier typischerweise einige zehn bis einige hundert Millisekunden und ist insbesondere beim erstmaligen Anfahren eines Arbeitspunktes mit gewähltem Arbeitsabstand erforderlich, zum Beispiel bei einem Waferwechsel. Der Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes kann zum Beispiel +/- 100, +/-200 µm oder +/-300µm betragen.
  • Zum anderen steuert die Steuerung erfindungsgemäß auch die fokale Einstellung mittels Ansteuerung der erfindungsgemäßen schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Diese Linse kann unterschiedlich ausgebildet sein, sie kann beispielsweise als schnelle elektrostatische Linse ausgebildet sein. Verschiedene Ausführungsvarianten und mögliche Positionierungen der Autofokus-Korrekturlinse im Strahlengang werden weiter unten noch eingehender beschrieben. Auch ist es möglich, mehrere Autofokus-Korrekturlinsen vorzusehen und diese individuell anzusteuern. In jedem Fall kann eine Autofokus-Korrekturlinse für eine schnelle Einstellung verwendet werden und wirkt auf die Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen, wobei diese Wirkung stark oder weniger stark ausgeprägt sein kann. Auch ist es möglich, dass die Autofokus-Korrekturlinse neben der Wirkung auf den Fokus auch eine Wirkung auf andere teilchenoptische Parameter ausübt. Schnell bedeutet hier, dass die Erregung der Autofokus-Korrekturlinse eine hochfrequente Anpassung der Fokuslage erlaubt; eine Anpassungszeit TA liegt im Bereich von µs, zum Beispiel TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Der Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes beträgt typischerweise einige µm, zum Beispiel +/- 20 µm, +/- 15µm und/ oder +/- 10 µm.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Anpassungszeit TA für die hochfrequente Anpassung mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100 oder 1000, kürzer ist als die Anpassungszeit TA für die niederfrequente oder statische Anpassung. Des Weiteren kann ein Hub für die Einstellung des Arbeitsanstandes für die niederfrequente oder statische Anpassung mindestens um den Faktor 5, bevorzugt mindestens um den Faktor 8 und/ oder 10, größer sein als der Hub für die hochfrequente Anpassung.
  • Bei beiden Einstellungsvarianten des Fokus kann es notwendig sein, auch andere teilchenoptische Komponenten des Systems nachzustellen. Auch für diese Korrekturen kann die Steuerung entsprechende Steuerungssignale bereitstellen. Im Falle der niederfrequenten oder statischen Anpassung können die Stellglieder ebenfalls langsam einstellbare Stellglieder sein oder sie können schnell einstellbare Stellglieder sein. Die zeitlich limitierenden Elemente sind dabei die Magnetlinsen, zu denen zum Beispiel magnetische Feldlinsen sowie auch die magnetische Objektivlinse zählen, und/ oder die Zeit zum Verfahren des Probentisches in z-Richtung. Im Falle der hochfrequenten Anpassung ist es erforderlich, dass auch die übrigen Stellglieder im Wesentlichen schnell einstellbar sind. Ihre jeweiligen Anpassungszeiten liegen dabei bevorzugt in derselben Größenordnung wie die Anpassungszeit der schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Sie können beispielsweise maximal um den Faktor 2 langsamer sein. Sie können aber auch schneller sein als die Anpassungszeit der schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Bei den schnellen zusätzlichen Stellgliedern kann es sich zum Beispiel um elektrostatische Linsen, elektrostatische Deflektoren und/ oder elektrostatische Stigmatoren handeln. Auch Luftspulen mit nur wenigen Windungen können als schnelle Korrektoren verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Arbeitspunkt zumindest durch einen zweiten Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert, wobei sich der zweite Arbeitsabstand vom ersten Arbeitsabstand des ersten Arbeitspunktes unterscheidet. Dann ist die Steuerung konfiguriert, um bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt eine niederfrequente Anpassung durchzuführen und zumindest die magnetische Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches am zweiten Arbeitspunkt derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im zweiten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden. Ein Wechsel des Arbeitspunktes erfolgt zum Beispiel bei einem Waferwechsel; die Wafer können dabei unterschiedlich dick sein. Ein Waferwechsel ist ein vergleichsweise langsamer Vorgang, so dass hier eine langsame Anpassung ausreichend ist. Es ist beispielsweise aber auch möglich, den Arbeitspunkt bzw. den Arbeitsabstand zu verändern, weil die Inspektionsaufgabe eine andere ist.
  • Bevorzugt ist die Steuerung konfiguriert, um am zweiten Arbeitspunkt mit dem zweiten Arbeitsabstand während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am zweiten Arbeitspunkt anzusteuern. Im Übrigen gilt für die Einstellung des schnellen Autofokus am zweiten Arbeitspunkt mit zweitem Arbeitsabstand alles, was oben schon im Zusammenhang mit dem ersten Arbeitspunkt bei erstem Arbeitsabstand ausgesagt worden ist.
  • Erfindungsgemäß bzw. gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der erste und/ oder der zweite Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene definiert. Die Steuerung ist dann konfiguriert, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am ersten und/ oder zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten. Die Begriff Rasteranordnung umfasst dabei den Abstand zwischen den Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen-Anordnung; die Rastanordnung kann beispielsweise in Form des oben erwähnten Hexagon-Bildfeldes vorliegen. Somit wird bei einem Konstanthalten der Rasteranordnung sowohl die Vergrößerung, die an den Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen gekoppelt ist, als auch die Orientierung des zweiten Feldes von Auftreffpunkten der Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene konstant gehalten. Die Vergrößerung wird dabei bevorzugt auf etwa 50ppm, 20ppm, 10ppm, 1ppm oder besser konstant gehalten (z.B. 50nm, 20nm, 10nm, 1nm oder besser auf 100 µm Bildfeldgröße). Die maximale Winkelabweichung vom gewünschten Landewinkel auf der Waferoberfläche beträgt maximal +/- 0,1 °, +/-0.01 ° oder +/-0.005°.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung konfiguriert, den Landewinkel und die Rasteranordnung auch bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten. Hier geht es also um ein Konstanthalten der genannten Parameter auch bei einer niederfrequenten Anpassung des Fokus. Die Vergrößerung wird dabei bevorzugt auf etwa 50ppm, 20ppm, 10ppm, 1ppm oder besser konstant gehalten (z.B. 50nm, 20nm, 10nm, 1nm oder besser auf 100 µm). Die maximale Winkelabweichung vom gewünschten Landewinkel auf der Waferoberfläche beträgt maximal +/- 0,1°, +/-0.01° oder +/-0.005°.
  • Die Stellglieder für eine Anpassung und insbesondere ein Konstanthalten von teilchenoptischen Parametern wie z.B. Landewinkel und Rasteranordnung (Position bzw. Vergrößerung und Rotation) können für die niederfrequente Anpassung ganz oder teilweise dieselben sein wie für die hochfrequente Anpassung. Sind es jedoch ganz oder teilweise dieselben Stellglieder, so müssen diese Stellglieder zwingend auch für eine hochfrequente Anpassung geeignet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Autofokus-Korrekturlinse eine elektrostatische Linse oder sie besteht aus einer elektrostatischen Linse. Einstellungen von elektrostatischen Linsen können grundsätzlich wesentlich schneller geändert werden als Einstellungen von Magnetlinsen, bei denen Hysterese-Effekte, Wirbelströme und Eigen- und Gegeninduktivitäten eine schnelle Anpassung verhindern. Eine elektrostatische Linse kann erfindungsgemäß als vollständige Linse, z.B. als Rohrlinse, vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass als Autofokus-Korrekturlinse nur ein zusätzliches Bauelement in Form einer zusätzlichen Elektrode vorgesehen ist, die im Zusammenwirken mit anderen Bauelementen oder sie umgebende Spannungen ihre elektrostatische Linsenwirkung entfaltet.
  • Die schnelle Autofokus-Korrekturlinse kann im ersten teilchenoptischen Strahlengang an verschiedenen Positionen angeordnet sein, die unterschiedliche Vorteile und Nachteile bieten. Zu berücksichtigen ist zum einen der zur Verfügung stehende Bauraum im Gesamtsystem, zum anderen aber auch die Wirkung der Autofokus-Korrekturlinse auf andere teilchenoptische Parameter als den Fokus. Wie bereits eingangs ausgeführt, wirkt bei Vielzahl-Teilchenstrahlsystemen eine Linse normalerweise nicht nur auf einen einzigen teilchenoptischen Parameter, die Wirkungen von teilchenoptischen Komponenten sind in der Regel nicht orthogonal zueinander. Die Erfinder haben diese Zusammenhänge genauer untersucht und haben dabei herausgefunden, dass es im teilchenoptischen Strahlengang von Vielzahl-Teilchenstrahlsystemen einige Positionen gibt, die besondere Eigenschaften aufweisen: Normalerweise ist im primären Strahlengang eines erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ein Überkreuzungspunkt bzw. eine Überkreuzungsebene (engl. „Crossover“) vorgesehen, in der sich die Einzel-Teilchenstrahlen überlagern oder überkreuzen. Diese Überkreuzungsebene befindet sich normalerweise nahe vor der Objektivlinse. Umfangreiche Berechnung haben gezeigt, dass eine zusätzliche Linse am Cross-over im Wesentlichen auf den Fokus der ersten Einzel-Teilchenstrahlen wirkt und (wenn überhaupt) nur schwach auf andere teilchenoptische Parameter wie Position, Telezentrie oder Rotation. Somit ist es allgemein vorteilhaft, die Autofokus-Korrekturlinse am Cross-over bzw. in der Überkreuzungsebene der ersten Einzel-Teilchenstrahlen anzuordnen. In der Praxis ist der Cross-over aber kein singulärer Punkt, sondern hat eine räumliche Ausdehnung, so dass oft nur eine Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse nahe des Cross-overs / nahe der Cross- over-Ebene erreicht werden kann. Dafür gibt es erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten:
    • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse in einer Strahlrohrverlängerung, die in die Objektivlinse vom oberen Polschuh her hineinragt, angeordnet. Allgemein ist es so, dass die Einzel-Teilchenstrahlen innerhalb eines Strahlrohres geführt werden. Dieses ist evakuiert. Das Strahlverlängerungsröhrchen ist dabei genau der Bereich des Strahlrohres, der vom oberen Polschuh aus ein Stück weit in die magnetische Objektivlinse hineinragt. Das Strahlrohr liegt auf Erdpotential, so dass die Autofokus-Korrekturlinse bzw. eine dazugehörige Elektrode innerhalb der Strahlrohrverlängerung gut angeordnet werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse vorgesehen, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse als Offset am Strahlablenksystem realisiert ist. Typischerweise wird ein Strahlablenksystem (eng. „deflection scanner“ oder „scan deflector“) durch zwei oder mehr im Strahlengang hintereinander angeordnete Deflektoren realisiert. An allen an der Deflektion beteiligten Elektroden wird nun die Offset-Spannung bereitgestellt. Die Linsenwirkung entsteht dabei durch die Überlagerung des Deflektionsfelds mit einem Einzellinsenfeld. Die beschriebene Ausführungsform bietet den Vorteil, dass an der Hardware des Systems keine weiteren Änderungen erforderlich sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind, und wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem oberen Ablenker und dem unteren Ablenker angeordnet ist. Auch diese Ausführungsform ist einfach zu realisieren, da nur geringe Veränderungen an der Hardware bestehender Systeme vorgenommen werden müssen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind, und wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem unteren Ablenker und dem oberen Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsvariante befindet sich die Autofokus-Korrekturlinse in der Nähe der Überkreuzungsebene.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse zwischen der Waferoberfläche und einem unteren Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet. Diese Position befindet sich zwar nicht mehr in der Nähe des Cross-overs und die Wirkung der Linse erstreckt sich nicht mehr nur ganz überwiegend auf den Fokus; aber diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Autofokus-Korrekturlinse nur geringe Folgeaberrationen aufweist, da sie normalerweise die letzte Linse direkt vor der Waferoberfläche ist.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem oberen und dem unteren Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet. Diese Ausführungsform hat ebenfalls den Vorteil, dass sie weit unten im Strahlengang realisiert wird (Autofokus-Korrekturlinse als vorletzte Linse), so dass auch hier nur geringe Folgeaberrationen entstehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von der Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt, wobei das Strahlrohr eine Unterbrechung aufweist und wobei die Autofokus-Korrekturlinse innerhalb dieser Unterbrechung angeordnet ist. Das Strahlrohr ist dabei im genannten Bereich im Wesentlichen dicht, also so ausgeführt, dass darin ein Vakuum oder Hochvakuum erzeugt werden kann. Es kann entlang des Strahlenganges unterschiedliche Querschnitte und/ oder auch Kammern aufweisen. Die Unterbrechung, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, ist dabei bevorzugt die einzige Unterbrechung des Strahlrohres. Die innere Wandung des Strahlrohres liegt bis auf die Orte der Unterbrechung, an denen sich die Autofokus-Korrekturlinse befindet, auf Erdpotential. Etwaige Verbindungsstellen/ Kontaktstellen zwischen Vakuumkammern und dem eigentlichen Strahlrohr sind dabei nicht als Unterbrechungen anzusehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, ist im Bereich der Strahlweiche zwischen den zwei Magnetsektoren vorgesehen. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem vorgesehen ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist. Dieses Feldlinsensystem kann eine oder mehrere Linsen, umfassen. Es umfasst wenigstens eine magnetische Feldlinse. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, innerhalb der einen magnetischen Feldlinse des Feldlinsensystems angeordnet. Auch in dieser Position ist verhältnismäßig viel Bauraum vorhanden. Allerdings wirkt die Autofokus-Korrekturlinse in dieser Position auf den Fokus, die Position und die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen. Gleichwohl ist vorteilhaft, dass sich eine Position und/ oder Strahlverkippungen bei dieser Ausführungsform (mit) kompensieren lassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt. Dabei ist die Autofokus-Korrekturlinse als Rohrlinse ausgebildet und innerhalb des Strahlrohres angeordnet. Das Strahlrohr weist also keine Unterbrechung oder Durchbrechung auf, was die Abdichtung/ Dichtheit des Strahlrohres vereinfacht. Für diese Ausführungsvariante existieren wiederum mehrere Realisierungsformen, von denen vier im Folgenden angegeben werden:
    • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche innerhalb des Strahlrohres angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die Autofokus-Korrekturlinse ist zwischen den zwei Magnetsektoren innerhalb des Strahlrohres vorgesehen. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem innerhalb des Strahlrohres vorgesehen ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse innerhalb einer magnetischen Feldlinse innerhalb des Strahlrohres angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse. Die Autofokus-Korrekturlinse wirkt in dieser Position zusätzlich zum Fokus auf die Position und auf die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen. Dies ermöglicht (ggf. zusätzliche) Korrekturen von Position und Landwinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse eine schnelle Magnetlinse, insbesondere eine Luftspule oder besteht aus einer schnellen Magnetlinse, insbesondere einer Luftspule. Eine solche Luftspule besitzt nur eine verhältnismäßig geringe Induktivität und kann deshalb bis zu einem gewissen Grad ebenfalls als schnelle Autofokus-Korrekturlinse eingesetzt werden. Beispielsweise besitzt eine solche Luftspule einige zehn bis einige hundert Windungen, zum Beispiel gilt für die Anzahl k der Windungen 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50, und für die Anpassungszeiten TA der Luftspule kann gelten: TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Dies gilt jedenfalls dann, wenn die Luftspule so angeordnet ist, dass kein oder zumindest kaum magnetisches Material in ihrer Nähe ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt, wobei die schnelle Magnetlinse außen um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die schnelle Magnetlinse ist zwischen den zwei Magnetsektoren um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern; wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind; und wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem oberen Ablenker und dem unteren Ablenker um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel auf, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, einen tangentialen oder radialen Telezentriefehler der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im zweiten Feld zu korrigieren, und die Steuerung des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ist eingerichtet, am jeweiligen Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Wie oben bereits ausgeführt, ist im Zuge der schnellen Autofokussierung oft auch eine schnelle Anpassung anderer teilchenoptischer Komponenten notwendig, um andere teilchenoptische Parameter konstant halten zu können. Einer dieser Parameter ist die Telezentrie bzw. der Landewinkel von ersten Einzel-Teilchenstrahlen auf der Waferoberfläche (die Begriffe Telezentrie und Landewinkel werden in dieser Patentanmeldung synonym verwendet). Dabei ist es auch bei einer Anwendung eines Elementes, welches für die Telezentrie-Korrektur vorgesehen ist so, dass dieses Element nicht zwingend ausschließlich auf die Telezentrie wirkt, sondern wiederum mit anderen teilchenoptischen Parametern wegen der Nicht-Orthogonalität der Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten wechselwirkt. Deshalb wird im Rahmen dieser Patentanmeldung definiert, dass das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel im Wesentlichen - und damit nicht zwingend ausschließlich - auf die Telezentrie wirken soll. Eine wesentliche Wirkung betrifft dann die Telezentrie. Auch ist es streng genommen möglich, dass eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse (auch) ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel ist und umgekehrt.
  • Im Folgenden wird das Zustandekommen des tangentialen Telezentriefehlers sowie eines Rotationsfehlers, welche durch eine Immersionslinse als magnetische Objektivlinse erzeugt werden, erläutert: In einer Referenzanordnung der Magnetimmersionslinse mit einem ersten Abbildungsmaßstab und einer ersten Fokusebene im Magnetfeld der Magnetimmersionslinse wird in der Objektebene eine erste Rasteranordnung mit einem ersten Strahlabstand oder Pitch der ersten Einzel-Teilchenstrahlen und in einer ersten Orientierung ausgebildet. Dabei werden geladene Teilchen im Magnetfeld der Magnetimmersionslinse auf helikale Bahnen gelenkt. Von einer Magnetimmersionslinse spricht man, wenn sich das Magnetfeld einer Objektivlinse bis zur Probe oder dem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterwafer, erstreckt. Durch die helikalen Teilchenbahnen wird auch die Rasteranordnung der Strahlfoki in der Objektebene, in der beispielsweise ein Wafer angeordnet ist, verdreht. Um eine erste Rasteranordnung in der Objektebene in einer gewünschten, vordefinierten Orientierung zu erzeugen, wird üblicherweise die Verdrehung oder Rotation der Rasteranordnung vorgehalten, beispielsweise durch Anordnung einer Erzeugungseinrichtung der Rasteranordnung (z.B. in Form einer Multiaperturplatte als Bestandteil eines Vielstrahl-Teilchengenerators) in einer vorbestimmten vorverdrehten Stellung, die der Rotation durch die Magnetimmersionslinse entgegengesetzt ist. Erste Einzel-Teilchenstrahlen erhalten auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente, die bei einer Immersionslinse dazu führt, dass die Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Probe nicht mehr senkrecht auftreffen, sondern in tangentialer Richtung verkippt oder geneigt zu einer Senkrechten zur Probenoberfläche. Insbesondere haben bei einem Vielstrahlsystem erste Einzel-Teilchenstrahlen unterschiedliche tangentiale Neigungswinkel, die mit dem Abstand von der optischen Achse der Magnetimmersionslinse in radialer Richtung zunehmen. Dieser Fehler wird als tangentialer Telezentriefehler bezeichnet. Üblicherweise kann der tangentiale Telezentriefehler kompensiert werden, in dem vor der Magnetimmersionslinse eine entsprechende tangentiale Geschwindigkeitskomponente der ersten Einzel-Teilchenstrahlen gezielt erzeugt wird, die dem tangentialen Telezentriefehler entgegen gerichtet ist und diesen an der Waferoberfläche kompensiert.
  • Eine Veränderung der Erregung der Magnetimmersionslinse, eine Veränderung der Fokuslage oder eine Veränderung des Abbildungsmaßstabs der ersten Rasteranordnung der Vielzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen führt zu ungewünschten, parasitären Effekten. Durch jede der genannten Änderungen wird beispielsweise ein tangentialer und/oder radialer Telezentriefehler erzeugt.
  • Durch jede der oben genannten Änderungen wird der Bruchteil eines Umlaufes der helikalen Elektronenbahnen oder der Drehwinkel der Rotation der Rasteranordnung verändert. Somit wird eine zweite Rasteranordnung der Vielzahl der primären Elektronenbündel gebildet, die gegen die ersten Rasteranordnung verdreht ist. Diese Rotation ist ungewünscht und wird erfindungsgemäß durch Mittel zur Veränderung der Rotation der Rasteranordnung kompensiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Telezentrie-Korrekturmittel ein erstes Deflektor-Array, das in einer Zwischenbildebene des ersten teilchenoptischen Strahlenganges angeordnet ist. Ein solches Deflektor-Array ist beispielsweise aus der DE 10 2018 202 421 B3 und aus der WO 2019/243349 A1 bekannt; die Offenbarung beider Druckschriften wird vollumfänglich durch Inbezugnahme mit in diese Patentanmeldung aufgenommen. Ein Deflektor-Array umfasst dabei eine Vielzahl von in einem Array angeordneten Deflektoren, wobei im Betrieb ein jeder der Deflektoren von einer Gruppe von Einzel-Teilchenstrahlen durchsetzt wird. Eine Gruppe kann dabei auch aus nur einem Einzel-Teilchenstrahl bestehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Rotations-Korrekturmittel, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, eine Verdrehung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im zweiten Feld zu korrigieren, wobei die Steuerung eingerichtet ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Rotations-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Das Rotations-Korrekturmittel wirkt nicht zwingend ausschließlich auf die Rotation, sondern wechselwirkt wiederum mit anderen teilchenoptischen Parametern wegen der Nicht-Orthogonalität der Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten. Deshalb wird im Rahmen dieser Patentanmeldung definiert, dass das schnelle Rotations-Korrekturmittel im Wesentlichen - und damit nicht zwingend ausschließlich - auf die Rotation wirken soll. Eine wesentliche Wirkung betrifft dann die Rotation. Auch ist es streng genommen möglich, dass eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse (auch) ein schnelles Rotations-Korrekturmittel ist und umgekehrt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rotations-Korrekturmittel eine Luftspule. Beispielsweise besitzt eine solche Luftspule einige zehn bis einige hundert Windungen, zum Beispiel gilt für die Anzahl k der Windungen 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50, und für Anpassungszeiten TA der Luftspule kann gelten: TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Dies gilt jedenfalls dann, wenn die Luftspule so angeordnet ist, dass kein oder zumindest kaum magnetisches Material in ihrer Nähe ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rotations-Korrekturmittel ein zweites Deflektor-Array, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array, das als schnelles Telezentrie-Korrekturmittel dient, angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es also so, dass beabstandet vor oder hinter dem Deflektor-Array zur Telezentriekorrektur ein weiteres Deflektor-Array angeordnet ist, welches durch Ablenkung einzelner Strahlen eine Veränderung der Fokusposition auf der Waferoberfläche bewirkt und damit in Summe durch entsprechende Ansteuerung eine Rotation der Rasteranordnung bewirkt. Die Öffnungen des jeweils nachgeordneten Deflektor-Arrays sind dabei entsprechend größer ausgeführt und für eine Strahlablenkung des vorangehenden Deflektor-Arrays ausgelegt. Mit zwei hintereinander angeordneten Deflektor-Arrays ist somit eine Kompensation der Rotation und des Telezentriefehlers ermöglicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rotations-Korrekturmittel ein Multi-Linsen-Array auf, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array, das als Telezentrie-Korrekturmittel dient, derart angeordnet ist, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen das Multi-Linsen-Array außeraxial durchsetzen. Somit entsteht neben einer fokussierenden Wirkung auch eine ablenkende Wirkung. Durch Versatz eines Einzel-Teilchenstrahls in tangentialer Richtung zu einer Achse einer Mikrolinse wird der Einzel-Teilchenstrahl in tangentialer Richtung abgelenkt. Der tangentiale Strahlversatz kann beispielsweise durch ein vorangehendes Deflektor-Array eingestellt werden, oder durch eine Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays zur Rasteranordnung. Eine Veränderung der tangentialen Strahlablenkung kann durch ein aktives Deflektor-Array vor dem Multi-Linsen-Array erzeugt werden, oder durch ein Multi-Linsen-Array mit variabler Brechkraft. Mit der Änderung der Brechkraft ändert sich dann auch der Ablenkwinkel. Die Änderung der Brechkraft kann durch eine weitere elektrostatische Linse, die beispielsweise auf sämtliche Einzel-Teilchenstrahlen wirkt, ausgeglichen werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine aktive Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays um wenige mrad. Da die Ablenkung durch die Linsenwirkung verstärkt wird, kann ein Drehwinkel zur Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays kleiner ausfallen als der Drehwinkel der Rotation der Rasteranordnung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Vielstrahl-Teilchengenerator das schnelle Rotations-Korrekturmittel und das Rotationskorrekturmittel wird durch das Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal aktiv verdreht. Der Vielstrahl-Teilchengenerator enthält beispielsweise mindestens ein Deflektor-Array oder mindestens ein Multi-Linsen-Array. Durch entsprechende aktive Verdrehung des gesamten Vielstrahl-Teilchengenerators bzw. der gesamten Erzeugungseinrichtung der Rasteranordnung oder aktive Verdrehung einzelner Arraykomponenten kann eine Verdrehung der Rasteranordnung bewirkt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das schnelle Rotations-Korrekturmittel eine erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein erstes schwaches Magnetfeld und eine zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein zweites schwaches Magnetfeld, wobei die erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine positive Drehrichtung und die zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine negative Drehrichtung von der Steuerung mittels des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals angesteuert wird. Da eine Kompensation der Drehung oder Rotation der Rasteranordnung im Zusammenspiel mit einem schnellen Autofokus sehr schnell sein muss, sind einzelne magnetische Elemente dafür ungeeignet. Die Erfinder haben aber herausgefunden, dass mit mindestens zwei magnetischen Elementen eine schnelle Verdrehung einer Rasteranordnung zusammen mit einer Veränderung der Fokusposition erreicht werden kann, in dem man jedes der magnetischen Elemente nur zur Verdrehung in einer Richtung einsetzt. Durch zwei magnetische Komponenten, die jeweils nur in einer Richtung betrieben werden, wird die Hysterese vermieden und somit eine schnelle Rotation der Rasteranordnung in zwei Drehrichtungen ermöglicht. Beide Komponenten können in kurzen Pausen zwischen Inspektionsaufgaben, beispielsweise während der Positionierung des Wafers von einer ersten Inspektionsstelle zu einer zweiten Inspektionsstelle zurückgesetzt werden. So kann beispielsweise ein axiales Magnetfeld zur Drehung in die positive Richtung mit einer Magnetimmersionslinse am Austritt des Büschels der Primärstrahlen aus der Erzeugungseinrichtung zur Drehung in die negative Richtung kombiniert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Magnetfeld axial ausgelegt und in einem konvergenten oder divergenten Büschel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet. Derartige Anordnungen und die zugrunde liegenden physikalischen Effekte werden beispielsweise in der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht offengelegten deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2020 123 567.4 beschrieben, eingereicht am 9. September 2020, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt eine maximale Abweichung eines jeden Einzel-Teilchenstrahles von einer gewünschten Landeposition auf der Waferoberfläche maximal 10nm, 5nm, 2nm, 1nm oder 0.5nm. Diese maximale Abweichung ist absolut - sie gilt für jede beliebige Richtung auf der (planaren oder als planar approximierten) Waferoberfläche und kann insbesondere mittels dem / der oben beschriebenen Mittel zur Telezentrie-Korrektur und / oder zur Rotations-Korrektur und/ oder zur Positions-Korrektur sichergestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung eingerichtet, das Ermitteln des Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals und/ oder des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals und/ oder des Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf den Autofokus-Istdaten unter Verwendung einer invertierten Sensitivitätsmatrix durchzuführen, die den Einfluss von Erregungsänderungen von teilchenoptischen Komponenten auf teilchenoptische Parameter, die die teilchenoptische Abbildung am jeweiligen Arbeitspunkt charakterisieren, beschreibt. Eine solche invertierte Sensitivitätsmatrix ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 008 383 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollständig durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird. Die Änderung der Wirkung lediglich einer teilchenoptischen Komponente in einer Vielstrahl-Teilchenoptik führt dazu, dass sich mehrere Parameter ändern, welche die teilchenoptische Abbildung charakterisieren. In der Praxis ist es jedoch gewünscht, Einstellungen der Teilchenoptik so zu ändern, dass sich durch die Änderung der Einstellung lediglich ein Parameter ändert, welcher die teilchenoptische Abbildung charakterisiert, während die übrigen Parameter unverändert bleiben. Hierzu ist es notwendig, die Einstellungen von Wirkungen von mehreren teilchenoptischen Komponenten gemeinsam zu ändern. Um zu bestimmen, welche Einstellungen zur Veränderung nur eines Parameters wie geändert werden müssen, können beispielsweise aus m x n Messungen die Einträge einer Matrix A bestimmt werden, die diese Einstellungsänderungen beschreibt. Dabei entspricht n der Anzahl der teilchenoptischen Komponenten und m entspricht der Anzahl der Parameter, die die teilchenoptische Abbildung charakterisieren. Nach Ermittlung der Einträge kann diese Matrix dann invertiert werden und es kann bestimmt werden, welche Erregungsänderungen an welchen teilchenoptischen Komponenten vorgenommen werden müssen, um genau einen Parameter, der die teilchenoptische Abbildung beschreibt, zu verändern.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems des Weiteren für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung im zweiten teilchenoptischen Strahlengang konfiguriert, um am jeweiligen Arbeitspunkt mit dem dazugehörigen Arbeitsabstand teilchenoptische Komponenten im zweiten teilchenoptischen Strahlengang derart anzusteuern, dass die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, die von der im jeweiligen Arbeitsabstand befindlichen Waferoberfläche ausgehen, auf die Detektionsbereiche im dritten Feld fokussiert werden. Bei den teilchenoptischen Komponenten, die zur Einstellung des Fokus und/oder weiterer teilchenoptischer Parameter, die die teilchenoptische Abbildung im zweiten teilchenoptischen Strahlengang beschreiben, kann es sich zum Beispiel um ein Projektivlinsensystem handeln. Die teilchenoptischen Komponenten und insbesondere das Projektionslinsensystem können/ kann auch eine Magnetlinse oder mehrere Magnetlinsen umfassen, deren Wirkung(en) durch die Steuerung verhältnismäßig langsam einstellbar ist/ sind. Auch andere und/ oder weitere magnetische und/ oder elektrostatische Linsen, Ablenker und/ oder Stigmatoren können zur Einstellung des Fokus und/ oder anderer Parameter wie der Vergrößerung (Abstand der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen in der Detektionsebene, Position), der Rotation und/ oder der Telezentrie am jeweiligen Arbeitspunkt mit vorgegebenem Arbeitsabstand von der Steuerung angesteuert werden. Es ist möglich, dass die Ansteuerung einiger oder aller Komponenten schnell und nicht langsam (niederfrequent) erfolgt; eine schnelle Ansteuerung ist für die grundsätzliche Justage am ersten Arbeitspunkt im Sekundärpfad aber nicht erforderlich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel auf, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld vorzunehmen. Dabei ist die Steuerung konfiguriert, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel anzusteuern. Das Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen wird insbesondere dann erzeugt, wenn das Projektionspfad-Korrekturmittel mehrteilig ist und seine Komponenten separat angesteuert werden.
  • Die hochfrequenten Anpassungen im Sekundärpfad sind insbesondere dann notwendig, wenn die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, die von der Waferoberfläche ausgehen, auch die schnelle Autofokus-Korrekturlinse durchsetzen. Dann nämlich hat diese auch einen Einfluss auf die Bahn der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen. Aber auch, wenn die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen die schnelle Autofokus-Korrekturlinse nicht durchsetzen, ist es möglich, dass eine Neueinstellung des Fokus und/ oder anderer Parameter, die die teilchenoptische Abbildung im Sekundärpfad beschreiben, im Sekundärpfad erfolgt oder notwendig ist. Im Sekundärpfad ist es normalerweise gewünscht, dass die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen fokussiert und mit vorbestimmten Landewinkeln, insbesondere telezentrisch, sowie mit einer vorbestimmten Rasteranordnung (Abstand der Auftrefforte und Orientierung der Auftrefforte im dritten Feld) auf die Detektionsbereiche auftreffen. Auch im Sekundärpfad ist deshalb eine hochfrequente Anpassung von schnellen teilchenoptischen Komponenten vorteilhaft. Die Art und Weise der Anpassung kann dabei im Wesentlichen analog zu der Vorgehensweise im Primärpfad erfolgen. Auch hier können teilchenoptische Komponenten, die oben in Zusammenhang mit den Primärstrahlen beschrieben worden sind, oder auch andere Komponenten, dafür eingesetzt werden - ggf. nach entsprechender Orthogonalisierung - schnelle/ hochfrequente Korrekturen im Strahlverlauf der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen vorzunehmen. Es kann zum Beispiel im (reinen) Sekundärpfad, also zwischen der Strahlweiche und der Detektionseinheit, eine weitere schnelle Autofokus-Korrekturlinse angeordnet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine schnelle elektrostatische Linse oder um eine schnelle magnetische Linse, insbesondere in Form einer Luftspule mit nur wenigen Windungen, handeln. Diese zweite Autofokus-Korrekturlinse kann beispielsweise im Bereich einer Cross-over-Ebene im Sekundärpfad angeordnet sein. Eine solche Cross-over-Ebene im Sekundärpfad ist zum Beispiel im Bereich des Projektionslinsensystems im Sekundärpfad angeordnet. Aber auch eine andere Anordnung der zweiten Autofokus-Korrekturlinse im Sekundärpfad ist möglich. Im Sekundärpfad kann zum Beispiel auch das in Zusammenhang mit dem Primärpfad beschriebene schnelle Telezentrie-Korrekturmittel eingesetzt werden, bei dem beispielsweise ein Deflektor-Array in einer Zwischenbildebene im Sekundärpfad angeordnet ist. Es ist auch möglich, wie für den Primärpfad beschrieben, ein Rotations-Korrekturmittel einzusetzen, das zum Beispiel in Form eines weiteren Deflektor-Arrays direkt vor oder nach dem Deflektor-Array zur Telezentrie-Korrektur im Sekundärpfad angeordnet sein kann. Gemäß der beschriebenen Ausführungsform basiert die Erzeugung der Projektionspfad-Steuerungssignale auf den ermittelten Autofokus-Istdaten für den ersten teilchenoptischen Strahlengang. Es kann dazu beispielsweise mit Erfahrungswerten/ Nachschlagetabellen gearbeitet werden, die den Autofokus-Istdaten direkt oder indirekt erforderliche Korrekturen für den Fokus auf dem Detektor und/ oder für andere Parameter im Sekundärpfad zuordnen. Die dazugehörigen Steuerungssignale / das Set an Steuerungssignalen können/ kann hinterlegt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Projektionspfad-Messglied auf, um während der Waferinspektion Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad zu erzeugen, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel aufweist, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld vorzunehmen, und wobei die Steuerung konfiguriert ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Projektionspfad-Messdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel anzusteuern. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist es also so, dass die Steuerung für die hochfrequente/ schnelle Anpassung der teilchenoptischen Komponenten nicht oder nicht nur auf die Autofokus-Istdaten zurückgreift, sondern dass Messdaten im Sekundärpfad für die hochfrequente Anpassung herangezogen werden. Schnelle Messverfahren, die „on-the-fly“ Daten für eine Anpassung liefern, sind aus dem Stand der Technik im Prinzip bereits bekannt. Daten für eine hochfrequente Anpassung können beispielsweise mittels der Auswertung von Bildern einer CCD-Kamera ermittelt werden, die zusätzlich zu den Scanbildern, die mittels der Detektionsbereiche im dritten Feld ermittelt werden, aufgenommen werden. Mittels bekannter Messverfahren kann insbesondere die aktuelle Fokuslage, der Landwinkel und/ oder die Rasteranordnung im dritten Feld beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche ermittelt werden.
  • Eine besondere Anforderung an den zweiten teilchenoptischen Strahlengang kann hinsichtlich des Topographiekontrasts bestehen: Es ist möglich, innerhalb einer Cross-over-Ebene im zweiten teilchenoptischen Strahlengang eine Kontrast-Aperturblende vorzusehen. Mittels einer ringförmigen Blende können die Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres Startwinkels beim Austritt aus dem Wafer gefiltert werden. Die Kontrast-Aperturblende können dann nur solche zweiten Einzel-Teilchenstrahlen durchsetzen, die die Waferoberfläche in einem bestimmten Winkelbereich verlassen haben. Mittels einer solchen Kontrast-Aperturblende kann der Topographiekontrast erhöht werden, da an Kanten der Waferoberfläche die Wechselwirkungsprodukte (z.B. Sekundärelektronen) vornehmlich unter einem größeren Neigungswinkel relativ zu den einfallenden Teilchen austreten. Weitere Informationen zur Kontrast-Einstellung und zu Aperturblenden sind der DE 10 2015 202 172 B4 sowie der US 2019/035544 A1 zu entnehmen, deren Offenbarungen jeweils vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im zweiten teilchenoptischen Strahlengang in einer Cross-over-Ebene eine Kontrast-Aperturblende angeordnet, wobei das Projektionspfad-Korrekturmittel ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel mit mindestens einem elektrostatischen Ablenker, mindestens eine elektrostatische Linse und/ oder mindestens einen elektrostatischen Stigmator zur Beeinflussung des teilchenoptischen Strahlenganges durch die Kontrast-Aperturblende umfasst, und wobei die Steuerung konfiguriert ist, das Kontrast-Korrekturmittel mit einem Kontrast-Korrektur-Steuerungssignal oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen anzusteuern, so dass ein Kontrast der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld im Wesentlichen konstant gehalten wird. Mittels der elektrostatischen Komponenten des schnellen Kontrast-Korrekturmittels kann eine hochfrequente Anpassung und insbesondere Konstanthaltung des Kontrasts erreicht werden. Das Kontrast-Korrektur-Steuerungssignal kann dabei zum Beispiel basierend auf den Projektionspfad-Messdaten des Sekundärpfads und/ oder basierend auf den Autofokus-Istdaten des Primärpfads ermittelt werden.
  • Sämtliche obigen Ausführungen gelten nicht nur für eine schnelle Autofokussierung, sondern auch für eine schnelle Autostigmation. Per Definition umfasst im Rahmen dieser Anmeldung eine Fokussierung auch eine Stigmation. Grundsätzlich kann eine Stigmation mit einer Fokussierung in nur einer Richtung oder mit unterschiedlichen Fokussierungen in verschiedenen Richtungen physikalisch gleichgesetzt werden. Die Anzahl der teilchenoptischen Parameter, die die teilchenoptische Abbildung beschreiben, erhöht oder verdoppelt sich bei Berücksichtigung einer Stigmation: Es sind zum Beispiel je zwei Parameter für den Fokus sowie zwei Parameter für die Position, zwei Parameter für den Landewinkel und zwei Parameter für die Rotation notwendig. In diesem Zusammenhang wird auch auf schnelle Multipol-Linsen verwiesen, die beispielsweise in der DE 10 2020 107 738 B4 beschrieben werden; die Offenbarung jenes Patents wird vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen.
  • Gemäß einem Beispiel weist ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem zur Halbleiterinspektion Folgendes auf:
    • einen Vielstrahl-Teilchengenerator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen;
    • eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Waferoberfläche in der Objektebene abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf die Waferoberfläche treffen, die ein zweites Feld bilden;
    • ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen, die ein drittes Feld bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen, die von den Auftrefforten im zweiten Feld ausgehen, auf das dritte Feld der Detektionsbereiche des Detektionssystems abzubilden;
    • eine magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse, insbesondere eine magnetische und/ oder elektrostatische Immersionslinse, durch die sowohl die ersten als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen hindurchtreten;
    • eine Strahlweiche, die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Objektivlinse angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Detektionssystem angeordnet ist;
    • einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion;
    • ein Autofokus-Messglied, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen;
    • eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse; und
    • eine Steuerung;
    • wobei die Steuerung für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert ist, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die magnetische Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden.
    Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung also eingerichtet, für einen vorgegebenen ersten Arbeitspunkt, dem ein erster Arbeitsabstand zugeordnet ist, die Fokussierung einzustellen. Es ist also möglich, mittels des Systems den Arbeitspunkt in beschriebener Weise zu verstellen und dann die Fokussierung einzustellen.
  • Gemäß einem Beispiel ist die Steuerung des Weiteren für eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern.
  • Im Übrigen gilt alles, was im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung definiert und/ oder beschrieben wurde, auch für das beschriebene Beispiel.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, insbesondere eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems wie im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben. Sämtliche Begriffe und Definitionen, die in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung erläutert oder eingeführt worden sind, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Das Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist die folgenden Schritte auf:
    • - Erzeugen von Messdaten an einem ersten Arbeitspunkt für einen aktuellen Fokus auf der Waferoberfläche;
    • - Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf den Messdaten;
    • - Ermitteln eines Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
    • - Ansteuern eines schnellen Autofokus-Korrekturlinsensystems und hochfrequentes Konstanthalten des Fokus auf der Waferoberfläche, wobei am ersten Arbeitspunkt die Rasteranordnung und der Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf der Waferoberfläche ebenfalls konstant gehalten werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse mindestens eine elektrostatische Linse und/ oder besteht aus genau einer elektrostatischen Linse. Hinsichtlich der Ausgestaltungsmöglichkeiten der elektrostatischen Linse und ihren Platzierungen im Strahlengang gilt das bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems Ausgesagte.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse mindestens eine schnelle Magnetlinse, insbesondere eine Luftspule, und/ oder besteht aus genau einer Magnetlinse. Hinsichtlich der Ausgestaltungsmöglichkeiten der Magnetlinse und ihren Platzierungen im Strahlengang gilt das bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems Ausgesagte.
  • Zum Konstanthalten der Rasteranordnung auf der Waferoberfläche und des Landwinkels können - wie oben in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben - ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel und/ oder ein schnelles Rotations-Korrekturmittel und/ oder ein schnelles Positions-Korrekturmittel eingesetzt werden. Das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel, das schnelle Rotations-Korrekturmittel und/ oder das schnelle Positions-Korrekturmittel bildet/ bilden dann zusammen mit der ggf. mehrteiligen Autofokus-Korrekturlinse das Autofokus-Korrekturlinsensystem.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf:
    • - Erzeugen eines Telezentrie-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
    • - Ansteuern des schnellen Telezentrie-Korrekturmittels.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf:
    • - Erzeugen eines Rotations-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
    • - Ansteuern des schnellen Rotations-Korrekturmittels.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf:
    • - Orthogonalisieren von Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten, die für die Korrektur oder die Korrekturen des Fokus, des Landewinkels und/ oder der Rasteranordnung verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf:
    • - Erzeugen von Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad;
    • - Ermitteln eines Projektionspfad-Steuerungssignals oder eines Sets von Projektionspfad-Steuerungssignalen basierend auf den Projektionspfad-Messdaten; und
    • - Ansteuern eines schnellen Projektionspfad-Korrekturmittels, das mehrteilig sein kann, mittels des Projektionspfad-Steuerungssignals oder mittels des Sets von Projektionspfad-Steuerungssignalen, wobei am ersten Arbeitspunkt der Fokus, die Rasteranordnung und der Landewinkel der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen in einer Detektionsebene konstant gehalten werden.
    Bei der Konstanthaltung des Fokus wird also die Fokuslage nachgeführt, die Rasteranordnung und der Landewinkel werden konstant gehalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt auf:
    • - Ansteuern eines schnellen Kontrast-Korrekturmittels mittels eines Kontrast-Korrektur-Steuerungssignals oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen und Konstanthalten des Kontrasts in der Detektionsebene.
    Durch ein Ansteuern des schnellen Kontrast-Korrekturmittels ist es auch möglich, die Lage des Cross-overs im Sekundärpfad gezielt zu beeinflussen, insbesondere konstant zu halten.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gemäß dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern dadurch keine technischen Widersprüche entstehen.
  • Die Erfindung wird noch besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
    • 1: zeigt ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop in schematischer Darstellung;
    • 2: zeigt einen Ausschnitt einer Steuerung des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit schneller Autofokus-Korrekturlinse in schematischer Darstellung;
    • 3: zeigt einen größeren Ausschnitt einer Steuerung des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit schneller Autofokus-Korrekturlinse in schematischer Darstellung;
    • 4: zeigt schematisch ein Verfahren zum Einstellen eines schnellen Autofokus mittels einer Autofokus-Korrekturlinse;
    • 5: zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop, in dem die erfindungsgemäße Autofokus-Korrekturlinse angeordnet werden kann;
    • 6: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 7: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 8: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 9: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 10: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 11: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 12: illustriert schematisch weitere Ausführungsformen der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 13: illustriert schematisch weitere Ausführungsformen der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 14: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 15: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
    • 16: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse; und
    • 17: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse.
  • Im Folgenden bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Merkmale, auch dann, wenn diese im Text nicht explizit erwähnt werden.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems 1 in Form eines Mehrstrahl-Teilchensystems 1, welches eine Vielzahl von Teilchenstrahlen einsetzt. Das Teilchenstrahlsystem 1 erzeugt eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Wechselwirkungsprodukte, bspw. Sekundärelektronen, zu generieren, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Teilchenstrahlsystem 1 ist vom Rasterelektronensystem-Typ („scanning electron microscope“, SEM), welches mehrere primäre Teilchenstrahlen 3 einsetzt, die an mehreren Orten 5 auf eine Oberfläche des Objekts 7 auftreffen und dort mehrere räumlich voneinander getrennte Elektronenstrahlflecken oder Spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein, bspw. ein Halbleiterwafer, insbesondere ein Halbleiterwafer mit HV-Strukturen (also mit horizontalen und/ oder vertikalen Strukturen), oder eine biologische Probe, und eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche des Objekts 7 ist in einer ersten Ebene 101 (Objektebene) einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 angeordnet.
  • Der vergrößerte Ausschnitt I1 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Auftrefforten 5, welche in der ersten Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Auftrefforte 25, welche ein 5 x 5-Feld 103 bilden. Die Zahl 25 an Auftrefforten ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlen, und damit die Zahl der Auftrefforte, wesentlich größer gewählt werden, wie bspw. 20 x 30, 100 x 100 und dergleichen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist das Feld 103 von Auftrefforten 5 ein im Wesentlichen regelmäßiges rechtwinkliges Feld mit einem konstanten Abstand P1 zwischen benachbarten Auftrefforten. Beispielhafte Werte des Abstands P1 sind 1 Mikrometer, 10 Mikrometer und 40 Mikrometer. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie bspw. eine hexagonale Symmetrie.
  • Ein Durchmesser der in der ersten Ebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 Nanometer, 5 Nanometer, 10 Nanometer, 100 Nanometer und 200 Nanometer. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100. Dabei kann das Objektivlinsensystem zum Beispiel eine magnetische Immersionslinse umfassen.
  • Die auf das Objekt treffenden Primärteilchen generieren Wechselwirkungsprodukte bspw. Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen oder Primärteilchen, die aus anderweitigen Gründen eine Bewegungsumkehr erfahren haben, welche von der Oberfläche des Objekts 7 oder von der ersten Ebene 101 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Wechselwirkungsprodukte werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt. Das Teilchenstrahlsystem 1 stellt einen Teilchenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl sekundärer Teilchenstrahlen 9 einem Detektorsystem 200 zuzuführen. Das Detektorsystem 200 umfasst eine Teilchenoptik mit einer Projektionslinse 205, um die sekundären Teilchenstrahlen 9 auf einen Teilchen-Multi-Detektor 209 zu richten.
  • Der Ausschnitt I2 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Ebene 211, in welcher einzelne Detektionsbereiche des Teilchen-Multi-Detektors 209 liegen, auf welche die sekundären Teilchenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 liegen in einem Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand P2 zueinander. Beispielhafte Werte des Abstands P2 sind 10 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer.
  • Die primären Teilchenstrahlen 3 werden in einer Strahlerzeugungsvorrichtung 300 erzeugt, welche wenigstens eine Teilchenquelle 301 (z.B. eine Elektronenquelle), wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multiaperturanordnung 305 und eine Feldlinse 307, oder ein Feldlinsensystem aus mehreren Feldlinsen, umfasst. Die Teilchenquelle 301 erzeugt mindestens einen divergierenden Teilchenstrahl 309, welcher durch die wenigstens eine Kollimationslinse 303 kollimiert oder zumindest weitgehend kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multiaperturanordnung 305 beleuchtet.
  • Der Ausschnitt I3 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multiaperturanordnung 305. Die Multiaperturanordnung 305 umfasst eine Multiaperturplatte 313, welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen bzw. Aperturen 315 aufweist. Mittelpunkte 317 der Öffnungen 315 sind in einem Feld 319 angeordnet, welches auf das Feld 103 abgebildet wird, welches durch die Strahlflecken 5 in der Objektebene 101 gebildet wird. Ein Abstand P3 der Mittelpunkte 317 der Aperturen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand P3 der Mittelpunkte der Aperturen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 x P3, 0,4 x P3 und 0,8 x P3.
  • Teilchen des beleuchtenden Teilchenstrahles 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden Teilchenstrahlen 3. Teilchen des beleuchtenden Strahles 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der Teilchenstrahlen 3 bei.
  • Die Multiaperturanordnung 305 fokussiert aufgrund eines angelegten elektrostatischen Felds jeden der Teilchenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Alternativ können die Strahlfoki 323 virtuell sein. Ein Durchmesser der Strahlfoki 323 kann bspw. 10 Nanometer, 100 Nanometer und 1 Mikrometer betragen.
  • Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen eine erste abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Strahlfoki 323 gebildet werden, auf die erste Ebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Auftrefforten 5 bzw. Strahlflecken entsteht. Soweit in der ersten Ebene eine Oberfläche des Objekts 7 angeordnet ist, werden die Strahlflecken entsprechend auf der Objektoberfläche gebildet.
  • Die Objektivlinse 102 und die Projektionslinsenanordnung 205 stellen eine zweite abbildende Teilchenoptik bereit, um die erste Ebene 101 auf die Detektionsebene 211 abzubilden. Die Objektivlinse 102 ist somit eine Linse, welche sowohl Teil der ersten als auch der zweiten Teilchenoptik ist, während die Feldlinse 307 nur der ersten Teilchenoptik und die Projektionslinse 205 nur der zweiten Teilchenoptik angehören.
  • Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der ersten Teilchenoptik zwischen der Multiaperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Die Strahlweiche 400 ist auch Teil der zweiten Optik im Strahlengang zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektorsystem 200.
  • Weitergehende Informationen zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multiaperturplatte und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005 / 024 881 A2 , WO 2007 / 028 595 A2 , WO 2007 028 596 A1 , WO 2011 / 124 352 A1 und WO 2007 / 060 017 A2 und den deutschen Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern DE 10 2013 016 113 A1 und DE 10 2013 014 976 A1 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch in Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist weiterhin ein Computersystem 10 auf, das sowohl zur Steuerung der einzelnen teilchenoptischen Komponenten des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ausgebildet ist, als auch zur Auswertung und Analyse der mit dem Multi-Detektor 209 gewonnenen Signale. Das Computersystem 10 kann dabei aus mehreren Einzelcomputern oder Komponenten aufgebaut sein. Es kann auch die erfindungsgemäße schnelle Autofokus-Korrekturlinse sowie das Telezentrie-Korrekturmittel und/ oder das schnelle Rotations-Korrekturmittel und/ oder weitere schnelle Korrekturmittel steuern (in 1 jeweils nicht dargestellt).
  • 2 zeigt einen Ausschnitt einer Steuerung des Computersystems 10 des Mehrstrahl-Teilchenmikroskopes 1 mit schneller Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Konkret zeigt der Ausschnitt die Steuerung 821 für den schnellen Autofokus. Die Steuerung 821 für den schnellen Autofokus ist eingerichtet, um hochfrequente Anpassungen der Fokussierung an einem Arbeitspunkt während der Waferinspektion durchzuführen. Das bedeutet, es können sehr schnell, zum Beispiel innerhalb von wenigen Mikrosekunden, Anpassungen der Fokussierung durchgeführt werden. Für diese schnellen Anpassungen sind neben dem übergeordneten Kontrollsystem 821 (hier als Teil des Computersystems 10) weitere Komponenten vorgesehen: Ein Messglied 822, ein Autofokus-Algorithmus 823 zur Verarbeitung der Messdaten sowie mindestens ein Stellglied, das entsprechend der Verarbeitung der Messdaten eingestellt wird. Im konkreten Beispiel wird ein Stellglied durch die Autofokus-Korrekturlinse 824 bereitgestellt. Zusätzliche schnelle Stellglieder, nämlich hier ein Telezentrie-Korrekturmittel 825, ein schnelles Rotations-Korrekturmittel 826 sowie ein schnelles Positions-Korrekturmittel 827 sind in diesem Beispiel ebenfalls vorgesehen. Das Messglied 822 ist konfiguriert, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen. Die Autofokus-Istdaten beschreiben dabei direkt oder indirekt die aktuelle Position des Fokus relativ zur Waferoberfläche. Autofokus-Messglieder sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele hierzu sind die Verwendung von astigmatischen Hilfsstrahlen zur Fokuseinstellung sowie Höhenmessungen an einer Probenoberfläche (z.B. mittels z-Sensor). Wichtig ist, dass mittels des Messglieds 822 bzw. mittels Messgliedern 822 auch fortwährende, das heißt, laufende „on-the-fly“-Einstellungen des Fokus für jedes Bildfeld, das mittels der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen jeweils gewonnen wird, ermittelt werden können. Der Autofokus-Algorithmus 823 ist nun - je nach Messglied 822 und Auswertungsweise - eingerichtet, um aus den Messdaten Autofokus-Istdaten zu erzeugen und basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 während der Waferinspektion an einem Arbeitspunkt hochfrequent anzusteuern. Dadurch wird die Fokuslage angepasst. Wie bereits mehrfach ausgeführt, sind die Wirkungen von teilchenoptischen Komponenten eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems normalerweise nicht orthogonal zueinander. Dies bedeutet, dass mittels einer Variation einer Wirkung an nur einer teilchenoptischen Komponente normalerweise nicht nur ein einziger Parameter verändert werden kann, der die teilchenoptische Abbildung charakterisiert. Stattdessen ist das System komplexer und die Veränderung eines Parameters der teilchenoptischen Abbildung erfordert normalerweise eine Variation von Wirkungen an mehreren teilchenoptischen Komponenten.
  • Im konkreten Fall bedeutet dies, dass eine Nachjustierung/Feineinstellung der Fokuslage die Veränderung von weiteren teilchenoptischen Parametern nach sich zieht. Dies sind beispielsweise die Vergrößerung (gekoppelt an den Strahlabstand der Einzel-Teilchenstrahlen zueinander), die Telezentrie und die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Probe bzw. den Wafer 7. Eine Veränderung dieser zusätzlichen Parameter ist aber nicht gewünscht, sodass auch diese im Zuge des schnellen Autofokus mit korrigiert und/ oder konstant gehalten werden. Somit ist beispielhaft ein Telezentrie-Korrekturmittel 825, ein Rotations-Korrekturmittel 826 und ein Positions-Korrekturmittel 827 vorgesehen. Das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel ist konfiguriert, wesentlich dazu beizutragen, einen tangentialen oder radialen Telezentriefehler der ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 im zweiten Feld 103 zu korrigieren, und die schnelle Autofokus-Steuerung 821 ist eingerichtet, am jeweiligen Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Als Telezentrie-Korrekturmittel kann beispielsweise ein erstes Deflektor-Array eingesetzt werden, das in einer Zwischenbildebene, z.B. in der Zwischenbildeben 325, des ersten teilchenoptischen Strahlenganges angeordnet ist. Aber auch andere Ausführungsvarianten sind möglich.
  • Zur Korrektur der Rotation, konkret des ungewollten Verdrehens der Rasteranordnung im zweiten Feld 101, ist des Weiteren ein schnelles Rotations-Korrekturmittel 826 vorgesehen, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, eine Verdrehung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 im zweiten Feld 101 zu korrigieren. Dabei ist die schnelle Autofokus-Steuerung 821 eingerichtet, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Rotations-Korrekturmittel 826 während der Waferinspektion anzusteuern. Realisiert werden kann ein solches Rotations-Korrekturmittel 826 zum Beispiel als zweites Deflektor-Array, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array zur Telezentrie-Korrektur angeordnet ist. Aber auch andere Ausführungsformen sind möglich, beispielsweise mittels eines Multi-Linsen-Arrays, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array und derart angeordnet ist, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 das Multi-Linsen-Array außeraxial durchsetzen. Alternativ kann der Vielstrahl-Teilchengenerator 305 das schnelle Rotations-Korrekturmittel 826 umfassen und das Rotations-Korrekturmittel 826 kann durch das Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal aktiv verdreht werden. Auch ist es möglich, zwei Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen für schwache Magnetfelder, die gegenläufig sind, miteinander zu kombinieren und jedes der Magnetfelder nur für eine Änderung der Rotation in eine bestimmte Richtung einzusetzen.
  • 3 zeigt einen größeren Ausschnitt einer Steuerung des Computersystems 10 des Mehrstrahl-Teilchenmikroskopes 1 mit schneller Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Dargestellt sind beispielhaft Steuerungseinheiten 810 für den Primärpfad und 830 für den Sekundärpfad. Dabei kann die Steuerung des Computersystems 10 weitere als die in 3 gezeigten Bestandteile aufweisen. Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung soll im Folgenden auf einige wichtige Steuerungselemente eingegangen werden. Die Steuerung 810 im Primärpfad umfasst eine Steuerung 811 zur Arbeitspunkt-Einstellung und die Steuerung 821 zur Einstellung des schnellen Autofokus. Die Steuerung 811 ist dabei insbesondere für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die magnetische Objektivlinse und/oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden. Neben dem Fokus werden auch andere Parameter der teilchenoptischen Abbildung, wie beispielsweise der Einzelstrahl-Abstand (Pitch), die damit in Zusammenhang stehende Vergrößerung, eine Rotation der Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Waferoberfläche sowie der gewünschte Landewinkel beim Auftreffen auf die Waferoberfläche eingestellt. Die Arbeitspunkt-Einstellung 811 umfasst also einen langsamen Autofokus und zusätzliche Korrekturfunktionen. Zur Einstellung selbst ist ein Messglied 812, ein Justage-Algorithmus 813 sowie diverse Stellglieder 814 vorgesehen. Zu diesen Stellgliedern 814 zählt insbesondere die magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse 102 sowie im Falle eines höhenverstellbaren Probentisches ggf. auch ein Aktuator des Probentisches. Die Stellglieder 814 zur Arbeitspunkt-Einstellung umfassen außerdem beispielsweise ein Feldlinsensystem 307 und den Vielstrahl-Teilchengenerator 305. Weitere teilchenoptische Elemente im ersten teilchenoptischen Strahlengang können als weitere Stellglieder 814 fungieren; sie können magnetische und/ oder elektrostatische Linsen sein. Mit den Mitteln zur Arbeitspunkt-Einstellung lässt sich ein verhältnismäßig großer Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes erzeugen, dieser kann zum Beispiel +/- 300, 200, 100 µm betragen. Eine Anpassungszeit an einen gewählten Arbeitsabstand ist dabei verhältnismäßig lang, sie kann zum Beispiel im Bereich einiger zehn bis einiger hundert Millisekunden liegen.
  • Die Steuerung 821 zur schnellen Autofokussierung umfasst das Messglied 822, einen Autofokus-Algorithmus 823 und zumindest die Autofokus-Korrekturlinse 824; es können aber auch andere Korrekturmittel, zum Beispiel das vorstehend beschriebene Telezentrie-Korrekturmittel 825, das Rotations-Korrekturmittel 826 und/ oder das Positions-Korrekturmittel 827 vorgesehen sein. Mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus ist eine hochfrequente Anpassung des Fokus möglich, typische Anpassungszeiten liegen im Bereich von einigen Mikrosekunden, zum Beispiel ist eine Anpassungszeit TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/oder TA ≤ 50 µs. Der Hub zur Änderung der Fokuslage beträgt typischerweise einige Mikrometer, zum Beispiel +/- 20 µm, +/- 15 µm und/oder +/- 10 µm. Dabei ist beispielsweise eine Anpassungszeit TA für die hochfrequente Anpassung mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100 und/ oder 1000, kürzer als die Anpassungszeit TA für die niederfrequente oder statische Anpassung mittels der Steuerung für die Arbeitspunkt-Einstellung 811.
  • Eine Änderung der Fokuslage bzw. der Position der Waferoberfläche kann auch eine notwendige Neueinstellung oder Nachjustage von teilchenoptischen Komponenten im Sekundärpfad nach sich ziehen. Entsprechend ist die Steuerung 830 für die Steuerung des Sekundärpfads Teil der Steuerung des Computersystems 10. Auch die Steuerungselemente im Sekundärpfad können in niederfrequente oder statische Steuerungselemente 831 und in hochfrequente Steuerungselemente 841 (entsprechend z.B. einem zweiten schnellen Autofokus) untergliedert werden. Die langsame Arbeitspunkt-Einstellung wird von der Steuerung 831 gesteuert, hierzu ist ein Messglied 832, zum Beispiel eine CCD-Kamera, ein zweiter Justage-Algorithmus 833 sowie ein Stellglied 834 oder mehrere Stellglieder 834 vorgesehen. Zu diesen Stellgliedern 834 zählen zum Beispiel magnetische Projektionslinsen 205, die so angesteuert werden, dass die Foki der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen 9 exakt auf die Oberfläche der Detektionsbereiche der Detektionseinheit 209 abgebildet werden. Aber auch andere Stellglieder können mittels der Steuerung 831 zur Arbeitspunkt-Einstellung angesteuert werden. Die Steuerung 841 steuert den schnellen zweiten Autofokus im Sekundärpfad: Dabei wird während der Waferinspektion im Sekundärpfad nachfokussiert. Außerdem ist es möglich, dass weitere teilchenoptische Parameter wie Position, Telezentrie und Rotation ebenfalls schnell nachjustiert werden. Zu diesem Zweck umfasst bei dieser Ausführungsform die Steuerung 841 ein Messglied 842, einen zweiten Autofokus-Algorithmus 843 sowie schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel 844, insbesondere elektrostatische Linsen, elektrostatische Ablenker, und/oder elektrostatische Stigmatoren. Als Messglied 842 kommt z.B. eine schnelle CCD-Kamera in Betracht oder aber beispielsweise Mittel zur Strommessung um eine Kontrast-Blende herum, die in einer Cross-over-Ebene im Sekundärpfad angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, im Sekundärpfad auf das Messglied 842 zu verzichten und stattdessen in einer Feed-Forward-Schleife zu arbeiten. Dabei werden dann basierend auf Werten/ Einstellungen, die für den für den Primärpfad ermittelt worden sind, mittels des zweiten Autofokus-Algorithmus 843 Steuerungssignale für das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel 844 ermittelt und die Projektionspfad-Korrekturmittel 844 werden entsprechend angesteuert. Der Autofokus-Algorithmus 843 kann dabei Nachschlagetabellen (engl. „look-up tables“) umfassen. Es ist auch möglich, die beiden beschriebenen Varianten miteinander zu kombinieren, also ein Messglied 842 zusätzlich zu verwenden und zum Beispiel nur bei bestimmten gemessenen Abweichungen von einem Referenzwert die Einstellungen der Stellglieder / Projektionspfad-Korrekturmittel 844 für den Sekundärpfad explizit neu zu bestimmen.
  • Die Steuerung des Computersystems 10 mit Steuerungselementen 810 zur Steuerung des Primärpfades und 830 zur Steuerung des Sekundärpfades ist nun des Weiteren so eingerichtet, dass die Steuerungen 810 und 830 mit ihren jeweiligen Bestandteilen zeitlich auf einander abgestimmt, das heißt, synchronisiert sind. Die zur Steuerung eingesetzte Elektronik ist ebenfalls sehr schnell, muss doch sichergestellt sein, dass beispielsweise für jedes Bildfeld (mFOV) eine möglichst optimale Einstellung der teilchenoptischen Komponenten im Primärpfad und auch im Sekundärpfad gewährleistet ist. Details zur Realisierung einer schnellen Ansteuerung von teilchenoptischen Komponenten / zur schnellen Elektronik sind dem Fachmann bekannt und sie sind auch beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung 102020209833.6 , angemeldet am 5. August 2020 offenbart, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird.
  • 4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Einstellen eines schnellen Autofokus mittels einer Autofokus-Korrekturlinse 824. Es wird davon ausgegangen, dass eine (langsame) Einstellung des Systems an einem ersten Arbeitspunkt mit einem zugeordneten ersten Arbeitsabstand bereits mittels Einstellung der magnetischen Objektivlinse und/ oder mittels Ansteuerung eines Aktuators für einen Probentisch bereits erfolgt ist; dabei sind auch andere Parameter gemäß Vorgaben für den Arbeitspunkt (Vergrößerung, Telezentrie, Rotation) bereits eingestellt worden.
  • In einem Verfahrensschritt S1 werden Messdaten für einen aktuellen Fokus am gewählten Arbeitspunkt AP erzeugt. Ein Arbeitspunkt wird dadurch zumindest durch den Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert; es können aber auch weitere Parameter zur Definition des Arbeitspunktes herangezogen werden. Beispiele hierfür sind die Fokuslage, die Position und die Telezentrie bzw. der Landewinkel von Einzel-Teilchenstrahlen 3 auf der Waferoberfläche sowie die Rotation einer Rasteranordnung von Einzel-Teilchenstrahlen 3 beim Auftreffen auf die Waferoberfläche. Ein Beispiel soll im Folgenden verwendet werden, ist jedoch nicht einschränkend für die Erfindung auszulegen. In einem Verfahrensschritt S2 erfolgt das Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf Messdaten. Diese Messdaten können mit den vorstehend beschriebenen Messgliedern 812 gewonnen werden und mittels des Justage-Algorithmus 813 kann daraus auf die Autofokus-Istdaten rückgeschlossen werden. Die Autofokus-Istdaten geben also zum Beispiel an, ob eine Überfokussierung oder Unterfokussierung vorliegt bzw. wie groß dieselbe ist. Es ist aber auch möglich, dass die Messdaten direkt die Autofokus-Istdaten bilden (Identitätsabbildung). Nach der Ermittlung der Autofokus-Istdaten erfolgt in den Schritten S3, S4 und S5 basierend auf den Autofokus-Istdaten die Erzeugung von Steuerungssignalen: Im Schritt S3 wird ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal basierend auf den Autofokus-Istdaten erzeugt. Im Schritt S4 wird ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-Istdaten erzeugt. Im Schritt S5 wird basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal erzeugt. Dabei verändert eine Einstellung der Autofokus-Korrekturlinse nicht nur die Fokuslage, sondern normalerweise auch die Vergrößerung (Position, nicht dargestellt), die Telezentrie und/oder die Rotation einer Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen. Im Zuge der Ermittlung der Steuerungssignale erfolgt im gezeigten Beispiel ein Rückgriff auf eine Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix 850 , aus der sich ableiten lässt, welche teilchenoptischen Komponenten um welchen Betrag anders erregt werden müssen, um exakt einen teilchenoptischen Parameter anders einzustellen. Im Ergebnis erfolgt dann ein bevorzugt gleichzeitiges Ansteuern der Autofokus-Korrekturlinse im Schritt S6, ein Ansteuern des Telezentrie-Korrekturmittels im Schritt S7 sowie ein Ansteuern des Rotations-Korrekturmittels im Schritt S8 und ggf. weiterer schneller Korrekturmittel.
  • Sind diese Einstellungen für den Primärpfad erfolgt, wird der Sekundärpfad hochfrequent nachgestellt: Dabei handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen Feed-forward, während im Primärpfad ein Feed-back implementiert ist: In einem Verfahrensschritt S9 werden zweite Messdaten für die aktuelle zweite Autofokuslage (Detektionsebene) im Sekundärpfad erzeugt. Zusätzlich oder alternativ kann die aktuelle Lage des Cross-overs der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen im Sekundärpfad bestimmt werden. Im Verfahrensschritt S10 werden zweite Autofokus-Istdaten für den Sekundärpfad ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann auch auf bereits vorab den Autofokus-Istdaten des Primärpfades zugeordnete Größen für den Sekundärpfad zurückgegriffen werden. Im Verfahrensschritt S11 werden dann basierend auf den zweiten Autofokus-Istdaten Projektionspfad-Korrekturmittel-Steuerungssignale ermittelt. Dabei kann es sich um ein Set von Steuerungssignalen handeln. Bevorzugt erfolgt die Erzeugung der Steuerungssignale unter Rückgriff auf eine zweite Orthogonalisierungsmatrix oder zweite invertierte Sensitivitätsmatrix 851 für den Sekundärpfad. Mit den Steuerungssignalen werden dann in einem Verfahrensschritt S12 schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel angesteuert. Dazu zählt bevorzugt eine schnelle zweite Autofokus-Korrekturlinse. Außerdem können ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel (z.B. in Form eines Deflektor-Arrays in einer Zwischenbildebene im Sekundärpfad) und/ oder ein schnelles Rotations-Korrekturmittel (z.B. in Form eines zweiten Deflektor-Arrays direkt vor oder nach dem Deflektor-Array zur schnellen Telezentriekorrektur im Sekundärpfad) und/ oder weitere schnelle Korrekturmittel, wie beispielsweise elektrostatische Linsen, elektrostatische Deflektoren und/ oder elektrostatische Stigmatoren, angesteuert werden. Auch ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel kann angesteuert werden. Ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel kann beispielsweise in das Projektionslinsensystem des Sekundärpfades integriert werden, wie dies zum Beispiel in der US 2019/0355544 A1 beschreiben ist, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen ist. Mit den Einstellungen aus Schritt S12 wird sodann im Verfahrensschritt S13 ein Bildfeld aufgenommen. Sodann können erneut Messdaten für den aktuellen Fokus am Arbeitspunkt erzeugt werden (Verfahrensschritt S1). Entsprechend wird verfahren, bis die gesamte Bildaufnahme beendet ist.
  • In einem Beispiel können die erste oder zweite Orthogonalisierungs- oder invertierte Sensitivitätsmatrix 850, 851 von der Arbeitspunkt-Einstellung gemäß der Einstellung mit den Steuerungen 811 und 831 abhängen. Beispielsweise kann eine erforderliche dynamische Korrektur eines tangentialen oder radialen Telezentriefehlers parallel zu einer feinen Korrektur einer Fokusebene um wenige µm vom Arbeitspunkt, bzw. der groben Fokuseinstellung innerhalb des langreichweitigen Fokusbereichs von mehreren 100µm abhängen. In diesem Fall werden die Orthogonalisierungs- oder invertierten Sensitivitätsmatrizen 850, 851 für einen selektierten Arbeitspunkt aus einem Speicher ausgewählt, in dem mehrere Orthogonalisierungs- oder invertierte Sensitivitätsmatrizen 850, 851 für verschiedene Fokuseinstellung innerhalb des langreichweitigen Fokusbereichs gespeichert sind.
  • 5 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1, in dem die erfindungsgemäße Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet werden kann. Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem 1 weist zunächst eine Teilchenquelle 301 auf. Im gezeigten Beispiel sendet diese Teilchenquelle 301 einen Einzel-Teilchenstrahl mit geladenen Teilchen, z.B. Elektronen, aus. Teilchenstrahlen bzw. ein teilchenoptischer Strahlengang sind in 5 schematisch durch die gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 3 dargestellt. Der Einzel-Teilchenstrahl durchläuft zunächst ein Kondensor-Linsensystem 303 und trifft anschließend auf eine Multiaperturanordnung 305. Diese Multiaperturanordnung 305 dient ggf. mit weiteren teilchenoptischen Komponenten als Multistrahl-Generator. Die von der Multiaperturanordnung 305 ausgehenden ersten Teilchenstrahlen durchlaufen sodann eine Feldlinse oder ein Feldlinsensystem 307 und treten dann in eine Strahlweiche 400 ein. Diese Strahlweiche 400 umfasst eine Strahlrohranordnung 460, die im gezeigten Beispiel Y-förmig ausgebildet ist und drei Schenkel 461, 462 und 463 umfasst. Die Strahlweiche 400 weist dabei neben zwei flachen, miteinander verbundenen Strukturen zur Halterung der Magnetsektoren 410, 420 die darin enthaltenen oder daran fixierten Magnetsektoren 410 und 420 auf. Nach dem Durchsetzen der Strahlweiche 400 durchsetzen die ersten Teilchenstrahlen einen Scanablenker 500 und sodann eine teilchenoptische Objektivlinse 102, bevor die ersten Teilchenstrahlen 3 auf ein Objekt 7, hier einen Halbleiterwafer mit HV-Strukturen, auftreffen. Durch dieses Auftreffen werden aus dem Objekt 7 Sekundärpartikel, z.B. Sekundärelektronen, herausgelöst. Diese Sekundärpartikel bilden zweite Teilchenstrahlen, denen ein zweiter teilchenoptischer Strahlengang 9 zugeordnet ist. Die zweiten Teilchenstrahlen durchsetzen nach dem Austreten aus dem Objekt 7 zunächst die teilchenoptische Objektivlinse 102 und anschließend die Scanablenker 500, bevor sie in die Strahlweiche 400 eintreten. Anschließend treten die zweiten Teilchenstrahlen 9 aus der Strahlweiche 400 aus, durchsetzen ein Projektionslinsensystem 205 (stark vereinfacht dargestellt), durchsetzen ein elektrostatisches Element 260 und treffen dann auf eine teilchenoptische Detektionseinheit 209 auf (das Bezugszeichen 260 bezeichnet hier den sogenannten Antiscan, der die ansonsten auftretende Scanbewegung der Sekundärstrahlen 9 beim Auftreffen auf die Detektionseinheit 209 kompensiert).
  • Innerhalb der Strahlweiche 400 befindet sich die Strahlrohranordnung 460, die sich im gezeigten Beispiel auch über die Strahlweiche 400 hinaus fortsetzt. Die Aufteilung des Strahlenganges innerhalb der Strahlweiche 400 in den ersten teilchenoptischen Strahlengang 3 und den zweiten teilchenoptischen Strahlengang 9 erfolgt innerhalb der Stahlweiche 400 mithilfe von Magnetsektoren 410, 420. In dem in 5 illustrierten Beispiel setzt sich die Strahlrohranordnung 460 auch außerhalb der Strahlweiche 400 fort. Sie erstreckt sich dabei insbesondere bis zur teilchenoptischen Objektivlinse 102 oder in die teilchenoptische Objektivlinse 102 hinein (Strahlrohrverlängerung). Im Bereich der Teilchenquelle 301, im Bereich der Multiaperturanordnung 305 sowie im Bereich der Detektoreinheit 209 erweitert sich die Strahlrohranordnung 460 zu Vakuumkammern 350, 355 und 250. Zumindest im Bereich der Strahlweiche 400 ist die Strahlrohranordnung normalerweise einstückig ausgebildet, d.h. sie weist weder Schweißstellen oder Schweißnähte, noch Lötstellen oder Lötnähte auf. Im gezeigten Beispiel weist die Strahlrohranordnung Kupfer auf, sie könnte aber auch Titan oder ein anderes Element oder eine andere Verbindung aufweisen. Im Bereich der Strahlrohranordnung 460 innerhalb der Strahlweiche 400 herrscht dabei ein Hochvakuum bevorzugt mit einem Druck kleiner als 10-5 mbar, insbesondere kleiner als 10-7 mbar und/ oder 10-9 mbar. In den schon angesprochenen Kammern 350, 355 und 250 herrscht ein Vakuum bevorzugt jeweils mit Drücken kleiner als 10-5 mbar, insbesondere kleiner als 10-7 mbar und/ oder 10-9 mbar.
  • Die Objektivlinse 102 weist im gezeigten Beispiel einen oberen Polschuh 108 und einen unteren Polschuh 109 auf. Zwischen den beiden Polschuhen 108 und 109 befindet sich eine Wicklung 110 zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Der obere Polschuh 108 und der untere Polschuh 109 können dabei elektrisch voneinander isoliert sein. Die teilchenoptische Objektivlinse 102 ist im gezeigten Beispiel eine einzelne Magnetlinse in Form einer Immersionslinse; die Objektivlinse bzw. das Objektivlinsensystem kann aber auch weitere Magnetlinsen oder elektrostatische Linsen umfassen.
  • In das in 5 gezeigte Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1 kann nun die erfindungsgemäße schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in mehreren Ausgestaltungen und an mehreren Positionen, ggf. samt weiterer schneller Korrektoren, integriert werden. Je nach Position wirkt die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 dabei mehr oder weniger stark auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen 3; sie kann aber auch auf andere teilchenoptische Parameter wie die Position, den Landewinkel und/ oder die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen 3 wirken. Auch kann eine zweite oder noch eine oder mehrere weitere Autofokus-Korrekturlinse in den Primärpfad und/ oder in den Sekundärpfad integriert werden, ggf. können weitere schnelle Korrekturmittel im Primärpfad und/ oder im Sekundärpfad vorgesehen werden.
  • 6 illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer zusätzlichen Elektrode vorgesehen. Diese kann beispielsweise als Einzel-Aperturplatte mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sein, an der eine Spannung UAF angelegt ist. Höhe und Vorzeichen der Spannung können dabei mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus bereitgestellt werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Autofokus-Korrekturlinse als vorletzte Linse verhältnismäßig weit unten im Strahlengang realisiert wird. Dadurch werden nur geringe Folgeaberrationen erzeugt. Je höher die Spannung UAF vom Betrage her ist, desto schwieriger sind schnelle Spannungsänderungen technisch zu realisieren. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist deshalb besonders dann gut geeignet, wenn die an der Probe 7 anliegende Probenspannung USample nicht zu hoch ist.
  • 7 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer Autofokus-Korrekturlinse 824. Im gezeigten Beispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 innerhalb der magnetischen Objektivlinse 102 angeordnet. Die Autofokus-Korrekturlinse 824 befindet sich dabei zwischen dem oberen Polschuh 108 und dem unteren Polschuh 109 der Objektivlinse 102. Dabei liegt am oberen Polschuh 108 eine Spannung U1 und am unteren Polschuh 109 eine Spannung U2 an. Diese Spannungen können verhältnismäßig hoch sein und betragen beispielsweise einige Kilovolt. Gleiches kann dann auch für die an der Autofokus-Korrekturlinse 824 anlegbare Spannung UAF gelten. Auch hier kann also die Autofokus-Korrekturlinse 824 mit einer verhältnismäßig hohen Spannung UAF betrieben werden. Liegt allerdings der obere Polschuh 108 auf Erdpotential, so kann die Spannung UAF vom Betrag her verhältnismäßig gering gewählt werden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 verhältnismäßig weit unten im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet, es handelt sich im gezeigten Beispiel um das vorletzte teilchenoptische Element. Dies hat wiederum den Vorteil, dass auch bei dieser Ausführungsvariante etwaige Folgeaberrationen gering sind.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei dieser Ausführungsvariante ist zwischen dem Strahlablenksystem 500 und dem oberen Polschuh 108 der magnetischen Objektivlinse 102 die Autofokus-Korrekturlinse 824 vorgesehen. Es handelt sich dabei um eine schnell ansteuerbare Elektrode, an der die Spannung UAF anliegt, deren Wert mittels der Steuerung 821 des schnellen Autofokus einstellbar ist. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die Elektrode 824 im Wesentlichen innerhalb der Cross-Over-Ebene angeordnet ist. Umfangreiche Berechnungen der Erfinder hierzu haben gezeigt, dass der Einfluss der Elektrode 824 in dieser Position im Wesentlichen auf den Fokus gerichtet ist. Die anderen teilchenoptischen Parameter wie Position, Landewinkel und Rotation bleiben im Wesentlichen unverändert. Außerdem hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass der Effekt im Cross-Over auf sämtliche Einzel-Teilchenstrahlen identisch ist. Dies erleichtert die präzise Einstellung des Autofokus.
  • 9 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse 824. Auch in diesem Fall ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 als schnelles elektrostatisches Element bzw. als schnelle elektrostatische Linse ausgebildet. In die magnetische Objektivlinse 102 ragt die Strahlrohrverlängerung 464 beginnend vom oberen Polschuh 108 der Objektivlinse 101 ein Stück weit hinein. Diese Strahlrohrverlängerung 464 liegt - wie das gesamte Strahlrohr 460 - auf Erdpotential. Innerhalb der Strahlrohrverlängerung 464 ist dabei die Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet. Diese wird wiederum mit einer einstellbaren Spannung UAF durch die Steuerung 821 beaufschlagt. Diese kann verhältnismäßig gering sein. Die dargestellte Position der Autofokus-Korrekturlinse 824 befindet sich dabei nahe der Crossover-Ebene. Umfangreiche Berechnungen haben gezeigt, dass eine Positionierung der Autofokus-Korrekturlinse 824 am Cross-Over bzw. in der Nähe des Cross-Overs überwiegend auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen wirkt. Anpassungen weiterer teilchenoptischer Parameter wie Position, Landewinkel und Rotation sind deshalb entweder nicht zwingend erforderlich oder sie fallen zumindest geringer aus. Dies erlaubt eine schnellere Nachjustierung der verbleibenden Parameter bzw. die Korrekturelemente können schwächer ausgelegt werden. Das erzeugt geringere Folgeaberrationen.
  • 10 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 als Offset zum Scanablenker 500 vorgesehen: Der Scanablenker 500 umfasst im dargestellten Beispiel einen oberen Ablenker 500a und einen unteren Ablenker 500b. Dabei können der obere Ablenker 500a und der untere Ablenker 500b im Prinzip baugleich sein. Sie können beispielsweise als Ablenker-Platten-Paar, als Quadrupolelement oder als Oktupolelement ausgebildet sein. Die Spannung UAF wird nun als Offset sowohl an den oberen Ablenker 500a als auch an den unteren Ablenker 500b eingelegt. Das entsprechende Steuerungssignal wird wiederum mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus bereitgestellt. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 wiederum nahe dem Cross-Over der Einzel-Teilchenstrahlen 3 angeordnet ist. Auch hier wirkt eine Erregung der Autofokus-Korrekturlinse 824 deshalb im Wesentlichen auf den Fokus. Außerdem ist es so, dass für diese Realisierungsform keine zusätzliche Hardware benötigt wird: Es muss lediglich die Spannung UAF als Offset an den oberen Deflektor 500a und den unteren Deflektor 500b angelegt werden.
  • 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen elektrostatischen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 als Ringelektrode zwischen dem oberen Ablenker 500a und dem unteren Ablenker 500b vorgesehen. Auch hier gilt, dass die Autofokus-Korrekturlinse 824 verhältnismäßig nahe an dem Cross-Over der Einzel-Teilchenstrahlen 3 angeordnet ist. Die Linse 824 wirkt deshalb vornehmlich auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen. Zudem sind Änderungen an der Hardware des Systems 1 verhältnismäßig leicht durchzuführen. Anstatt als Ringelektrode kann die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 auch als Luftspule um das Strahlrohr 861 (in 11 nicht dargestellt) herum ausgebildet sein.
  • 12 zeigt weitere Ausführungsformen der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei diesen Ausführungsformen ist das Strahlrohr 460 an den Stellen, an denen die Autofokus-Korrekturlinse 824 vorgesehen ist, unterbrochen. An diesen Positionen ist im Gesamtsystem 1 verhältnismäßig viel Platz, was eine Integration der Autofokus-Korrekturlinse 824 in das System insgesamt erleichtert. Konkret sind in 12 drei verschiedene Positionen dargestellt, an denen die Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet werden kann: Gemäß einem ersten Beispiel befindet sich die Autofokus-Korrekturlinse 824a im teilchenoptischen Strahlengang oberhalb der Strahlweiche 400 bzw. oberhalb des Magnetsektors 410. Anders ausgedrückt befindet sich die Unterbrechung des Strahlrohres 460, in der die Autofokus-Korrekturlinse 824a angeordnet ist, zwischen dem Feldlinsensystem 307 (in 12 nicht dargestellt) und der Strahlweiche 400. Eine zweite Möglichkeit ist, die Unterbrechung des Strahlrohres 460 zwischen den zwei Magnetsektoren 410 und 420 vorzusehen und die Autofokus-Korrekturlinse 824b in dieser Unterbrechung anzuordnen. Eine dritte Möglichkeit ist es, das Strahlrohr 460 zwischen der Strahlweiche 400 und dem Strahlablenkungssystem 500 anzuordnen. Ein Teil der inneren Wandung des Strahlrohres 460 wird bei diesen Ausführungsvarianten also durch die Autofokus-Korrekturlinse 824a, 824b und/oder 824c ersetzt bzw. liegt nicht - wie das Strahlrohr 460 - auf Erdpotential.
  • 13 zeigt weitere Ausführungsformen der Erfindung mit schnellen Autofokus-Korrekturlinsen 824. Das in 13 dargestellte Beispiel unterscheidet sich von dem in 13 dargestellten Beispiel dadurch, dass keine Unterbrechung des Strahlrohres 460 vorgesehen ist. Stattdessen wird jeweils eine Rohrlinse 824a, 824b und 824c in das Strahlrohr 460 integriert. Dies erleichtert es, das Strahlrohr 460 dichtend auszugestalten und das darin befindliche Vakuum oder Hochvakuum aufrechtzuerhalten. Bei der Realisierungsvariante mit Rohrlinsen ist es so, dass an der mittleren Elektrode die Spannung UAF angelegt wird; die obere und die untere Elektrode liegt bevorzugt auf Erdpotential. Alternativ kann an den gezeigten Stellen um das Strahlrohr 460 herum eine schnelle Magnetlinse beispielsweise in Form einer Luftspule angeordnet werden. Diese verfügt nur über wenige Windungen k, z.B. gilt 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50.
  • 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824, wobei das Strahlrohr 460 unterbrochen ist. Die Autofokus-Korrekturlinse 824 ist innerhalb dieser Unterbrechung angeordnet. Dabei befindet sich diese Unterbrechung innerhalb einer magnetischen Feldlinse des Feldlinsensystems 307. Diese Ausführungsvariante lässt sich wegen des vorhandenen Bauraumes verhältnismäßig leicht realisieren. Außerdem liegt das Strahlrohr 460 auf Erdpotential, weshalb als Spannung UAF an die Autofokus-Korrekturlinse 824 nur eine verhältnismäßig geringe Spannung angelegt werden muss, um die Einzel-Teilchenstrahlen 3 zu beeinflussen. Bei dieser Ausführungsform ist es allerdings so, dass die Autofokus-Korrekturlinse sowohl auf den Fokus als auch auf die Position als auch auf den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Waferoberfläche wirkt. Umgekehrt ist es möglich, eine Position innerhalb der Feldlinse 307 dazu zu nutzen, eine Verkippung der Strahlen und auch die Position der Strahlen zu korrigieren.
  • 15 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Verglichen mit der in 14 dargestellten Ausführungsvariante ist es hier so, dass das Strahlrohr 460 keine Unterbrechung aufweist. Stattdessen ist innerhalb des Strahlrohres 460 eine Rohrlinse als schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist eine Realisierung bei ausreichend Bauraum verhältnismäßig einfach. Umgekehrt ist es erneut so, dass die Autofokus-Korrekturlinse 824 neben dem Fokus auch auf die Position und den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen 3 wirkt. Es ist deshalb gegebenenfalls vorteilhaft, durch die Autofokus-Korrekturlinse die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen und/oder die Position der Einzel-Teilchenstrahlen (mit) zu korrigieren.
  • 16 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in der Nähe der Zwischenbildebene 325 angeordnet: Dabei ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in diesem Beispiel als kombinierte Linse mit einem ersten Bestandteil 824a und einem zweiten Bestandteil 824b ausgebildet. Werden diese beiden Bestandteile 824a und 825b symmetrisch zur Zwischenbildebene 325 vorgesehen, ist die Wirkung der Kombination dieselbe, als wäre die Autofokus-Korrekturlinse 824 direkt innerhalb der Zwischenbildebene 325 angeordnet. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass in der Zwischenbildebene 325 selbst weitere teilchenoptische Komponenten des Gesamtsystems 1 angeordnet werden können. Eine Positionierung in der Zwischenbildebene 325 ist beispielsweise für ein erstes Multideflektor-Array sinnvoll, da dadurch eine schnelle Telezentrie-Korrektur für die ersten Einzel-Teilchenstrahlen, wie oben im allgemeinen Teil der Anmeldung beschrieben, erfolgen kann. Es ist aber alternativ auch möglich, die Autofokus-Korrekturlinse 824 einteilig (also nur mit dem Bestandteil 824a oder nur mit dem Bestandteil 825b) in der Nähe der Zwischenbildebene 325 auszubilden. Es ist eine weitere Alternative, die Autofokus-Korrekturlinse 824 einteilig (also nur mit dem Bestandteil 824a oder nur mit dem Bestandteil 825b) möglichst exakt innerhalb der Zwischenbildebene 325 anzuordnen. Dann hat die Autofokus-Korrekturlinse 824 wie bei der symmetrischen Anordnung der Bestandteile 824a und 824b eine verhältnismäßig große Wirkung auf die Telezentrie der sie durchsetzenden Einzel-Teilchenstrahlen 3.
  • 17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in die Multiaperturanordnung 305 integriert. Diese Multiaperturanordnung 305 umfasst neben einer Multiaperturplatte 313, welche zur Einzelstrahl-Erzeugung eingesetzt wird, weitere Multiaperturplatten bzw. Multi-Linsen-Arrays und/oder Multi-Deflektor-Arrays (z.B. zur individuellen Fokussierung und/ oder Stigmation der Einzel-Teilchenstrahlen; in 17 nicht dargestellt). In diese Sequenz der sogenannten Mikrooptik kann die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer schnellen Multi-Einzellinsen-Anordnung vorgesehen sein. Die Multiaperturplatte 824a und die Multiaperturplatte 824c liegen dabei auf Erdpotential. Dazwischen befindet sich die Multiaperturplatte 824b, an der die Autofokus-Korrekturspannung UAF mittels der Steuerung 821 angelegt werden kann. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist, dass grundsätzlich keine Veränderung der Position und keine Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen hervorgerufen wird; allerdings können sphärische Aberrationen bei der Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer Multi-Einzellinsen-Anordnung und Fertigungstoleranzen bei den Multiaperturplatten kritisch sein. Es muss derzeit als Spannung UAF zudem eine verhältnismäßig hohe Spannung verwendet werden.
  • Sämtliche obigen Ausführungen gelten nicht nur für eine schnelle Autofokussierung, sondern auch für eine schnelle Autostigmation. Per Definition umfasst im Rahmen dieser Anmeldung eine Fokussierung auch eine Stigmation. Grundsätzlich kann eine Stigmation mit einer Fokussierung in nur einer Richtung oder mit unterschiedlichen Fokussierungen in verschiedenen Richtungen physikalisch gleichgesetzt werden. In diesem Zusammenhang wird auch auf schnelle Multipol-Linsen verwiesen, die beispielsweise in der DE 10 2020 107 738 B4 beschrieben werden; die Offenbarung jenes Patents wird vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen.
  • Die dargestellten Ausführungsformen können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern dadurch keine technischen Widersprüche auftreten. Im Übrigen sind die dargestellten Ausführungsformen nicht einschränkend für die Erfindung zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mehrstrahl-Teilchenmikroskop
    3
    primäre Teilchenstrahlen (Einzel-Teilchenstrahlen)
    5
    Strahlflecken, Auftrefforte
    7
    Objekt
    9
    sekundäre Teilchenstrahlen
    10
    Computersystem, Steuerung
    100
    Objektivlinsensystem
    101
    Objektebene
    102
    Objektivlinse
    103
    Feld
    108
    oberer Polschuh der Objektivlinse
    109
    unterer Polschuh der Objektivlinse
    110
    Wicklung
    200
    Detektorsystem
    205
    Projektionslinse
    209
    Teilchen-Multi-Detektor
    211
    Detektionsebene
    213
    Auftrefforte
    217
    Feld
    250
    Vakuumkammer
    260
    Scanablenker im Sekundärpfad
    300
    Strahlerzeugungsvorrichtung
    301
    Teilchenquelle
    303
    Kondensorlinsensystem
    305
    Multiaperturanordnung
    313
    Multiaperturplatte
    315
    Öffnungen der Multiaperturplatte
    317
    Mittelpunkte der Öffnungen
    319
    Feld
    307
    Feldlinsensystem
    309
    divergierender Teilchenstrahl
    311
    beleuchtender Teilchenstrahl
    323
    Strahlfoki
    325
    Zwischenbildebene
    350
    Vakuumkammer
    355
    Vakuumkammer
    400
    Strahlweiche
    410
    Magnetsensor
    420
    Magnetsensor
    460
    Strahlrohranordnung
    461
    Schenkel des Strahlrohres
    462
    Schenkel des Strahlrohres
    463
    Schenkel des Strahlrohres
    464
    Strahlrohrverlängerung
    500
    Scanablenker im Primärpfad
    810
    Steuerung Primärpfad
    811
    Steuerung Arbeitspunkteinstellung (langsam)
    812
    Messglied
    813
    Justage-Algorithmus
    814
    Stellglieder im Primärpfad
    821
    Steuerung schneller Autofokus im Primärpfad
    822
    Messglied
    823
    Autofokus-Algorithmus
    824
    schnelle Autofokus-Korrekturlinse
    825
    schnelles Telezentrie-Korrekturmittel
    826
    schnelles Rotationskorrekturmittel
    827
    schnelles Positions-Korrekturmittel
    831
    Steuerung Arbeitspunkt-Einstellung im Sekundärpfad (langsam)
    832
    Messglied
    833
    zweiter Justage-Algorithmus (Sekundärpfad)
    834
    Stellglieder im Sekundärpfad
    841
    Steuerung zweiter schneller Autofokus (Sekundärpfad)
    842
    Messglied
    843
    zweiter Autofokus-Algorithmus (Sekundärpfad)
    844
    schnelle(s) Projektionspfad-Korrekturmittel
    850
    Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix für den Primärpfad
    851
    Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix für den Sekundärpfad
    S1
    Erzeugen von Messdaten für aktuellen Fokus am Arbeitspunkt AP
    S2
    Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf Messdaten
    S3
    Erzeugen Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-Istdaten
    S4
    Erzeugen Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-Istdaten
    S5
    Erzeugen Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-Istdaten
    S6
    Ansteuern Autofokus-Korrekturlinse
    S7
    Ansteuern Telezentrie-Korrekturmittel
    S8
    Ansteuern Rotations-Korrekturmittel
    S9
    Erzeugen von zweiten Messdaten für zweiten Autofokus im Sekundärpfad
    S10
    Ermitteln von zweiten Autofokus-Istdaten basierend auf zweiten Messdaten
    S11
    Erzeugen Projektionspfad-Korrekturmittel-Steuerungssignal (Set)
    S12
    Ansteuern Projektionspfad-Korrekturmittel inklusive zweiter Autofokus-Korrekturlinse
    S13
    Aufnahme Bildfeld

Claims (55)

  1. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) zur Waferinspektion, das Folgendes aufweist: einen Vielstrahl-Teilchengenerator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld (327) einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen (3) zu erzeugen; eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen (3) auf eine Waferoberfläche in der Objektebene (101) abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen (3) an Auftrefforten (5) auf die Waferoberfläche treffen, die ein zweites Feld (103) bilden; ein Detektionssystem (200) mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen (215), die ein drittes Feld (217) bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen (9), die von den Auftrefforten (5) im zweiten Feld (103) ausgehen, auf das dritte Feld (217) der Detektionsbereiche (215) des Detektionssystems (200) abzubilden; eine magnetische und/oder elektrostatische Objektivlinse (102), durch die sowohl die ersten (3) als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9) hindurchtreten; eine Strahlweiche (400), die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Objektivlinse (102) angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse (102) und dem Detektionssystem (200) angeordnet ist; einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers (7) während der Waferinspektion; ein Autofokus-Messglied (812), das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen; eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824); und eine Steuerung (10); wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, teilchenoptische Komponenten im ersten und/ oder im zweiten teilchenoptischen Strahlengang anzusteuern, wobei die Steuerung (10) für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert ist, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die Objektivlinse (102) und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen (3) auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden, wobei die Steuerung (10) für eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert ist, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824) während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern; wobei der erste Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der Objektebene (101) und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der Objektebene (101) definiert wird, und wobei die Steuerung (10) des Weiteren konfiguriert ist, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am ersten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten
  2. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei eine Anpassungszeit TA für die hochfrequente Anpassung mindestens um den Faktor 10, insbesondere mindestens um den Faktor 100 oder 1000, kürzer ist als die Anpassungszeit TA für die niederfrequente Anpassung.
  3. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Hub für die Einstellung des Arbeitsanstandes für die niederfrequente oder statische mindestens um den Faktor 5, insbesondere um den Faktor 8 und/ oder 10, größer ist als der Hub für die hochfrequente Anpassung.
  4. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Arbeitspunkt zumindest durch einen zweiten Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse (102) und der Waferoberfläche definiert wird und wobei sich der zweite Arbeitsabstand vom ersten Arbeitsabstand des ersten Arbeitspunktes unterscheidet, wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, um bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt eine niederfrequente Anpassung durchzuführen und zumindest die magnetische Objektivlinse (102) und/ oder einen Aktuator des Probentisches am zweiten Arbeitspunkt derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen (3) auf die im zweiten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden.
  5. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, um am zweiten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824) während der Waferinspektion am zweiten Arbeitspunkt anzusteuern.
  6. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der Objektebene (101) und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (9) in der Objektebene (101) definiert wird, und wobei die Steuerung (10) des Weiteren konfiguriert ist, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten.
  7. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, den Landewinkel und die Rasteranordnung auch bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten.
  8. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) eine schnelle elektrostatische Linse umfasst.
  9. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Autofokus-Korrekturlinse in einer Überkreuzungsebene der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) angeordnet ist.
  10. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen der Waferoberfläche und einem unteren Polschuh (109) der magnetischen Objektivlinse (102) angeordnet ist.
  11. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen dem oberen (108) und unteren (109) Polschuh der magnetischen Objektivlinse (102) angeordnet ist.
  12. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Autofokus-Korrekturlins (824)e in einer Strahlrohrverlängerung (464), die in die Objektivlinse (102) vom oberen Polschuh (108) her hineinragt, angeordnet ist.
  13. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) als Offset am Strahlablenksystem (500) realisiert ist.
  14. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern; wobei das Strahlablenksystem (500) einen oberen Ablenker (500a) und einen unteren Ablenker (500b) aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind; und wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen dem oberen Ablenker (500a) und dem unteren Ablenker (500b) angeordnet ist.
  15. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern; wobei das Strahlablenksystem (500) einen oberen Ablenker (500a) und einen unteren Ablenker (500b) aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind; und wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen dem unteren Ablenker (500b) und einem oberen Polschuh (109) der magnetischen Objektivlinse (102) angeordnet ist.
  16. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, das des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr (460) aufweist, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse (102) im Wesentlichen umschließt, wobei das Strahlrohr (460) eine Unterbrechung aufweist und wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) innerhalb dieser Unterbrechung angeordnet ist.
  17. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 16, das des Weiteren ein Feldlinsensystem (307) aufweist, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche (400) angeordnet ist, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres (460), in der die Autofokus-Korrekturlinse (824) angeordnet ist, zwischen dem Feldlinsensystem (307) und der Strahlweiche (400) angeordnet ist.
  18. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 16, wobei die Strahlweiche (400) zwei Magnetsektoren (410, 420) aufweist und wobei die Unterbrechung des Strahlrohres (460), in der die Autofokus-Korrekturlinse (824) angeordnet ist, im Bereich der Strahlweiche (400) zwischen den zwei Magnetsektoren (410, 420) vorgesehen ist.
  19. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 16, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres (460), in der die Autofokus-Korrekturlinse (824) angeordnet ist, zwischen der Strahlweiche (400) und dem Strahlablenksystem (500) vorgesehen ist.
  20. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 16, das des Weiteren ein Feldlinsensystem (307) aufweist, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche (400) angeordnet ist, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres (460), in der die Autofokus-Korrekturlinse (824) angeordnet ist, innerhalb einer magnetischen Feldlinse des Feldlinsensystems (307) angeordnet ist.
  21. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 8, das des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr (460) aufweist, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse (102) im Wesentlichen umschließt, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) als Rohrlinse ausgebildet und innerhalb des Strahlrohres (460) angeordnet ist.
  22. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 21, das des Weiteren ein Feldlinsensystem (307) aufweist, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche (400) angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen dem Feldlinsensystem (307) und der Strahlweiche (400) innerhalb des Strahlrohres (460) angeordnet ist.
  23. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 21, wobei die Strahlweiche (400) zwei Magnetsektoren (410, 420) aufweist und wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen den zwei Magnetsektoren (410, 420) innerhalb des Strahlrohres (460) vorgesehen ist.
  24. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 21, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) zwischen der Strahlweiche (400) und dem Strahlablenksystem (500) innerhalb des Strahlrohres (460) vorgesehen ist.
  25. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 21, das des Weiteren ein Feldlinsensystem (309) aufweist, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche (400) angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse (824) innerhalb einer magnetischen Feldlinse (307) innerhalb des Strahlrohres (460) angeordnet ist.
  26. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824) eine schnelle Magnetlinse, insbesondere eine Luftspule, umfasst.
  27. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 26, das des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr (460) aufweist, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse (102) im Wesentlichen umschließt, wobei die schnelle Magnetlinse außen um das Strahlrohr (460) herum angeordnet ist.
  28. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 27, das des Weiteren ein Feldlinsensystem (307) aufweist, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche (400) angeordnet ist, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem Feldlinsensystem (307) und der Strahlweiche (400) um das Strahlrohr (460) herum angeordnet ist.
  29. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 27, wobei die Strahlweiche (400) zwei Magnetsektoren (410, 420) aufweist und wobei die schnelle Magnetlinse zwischen den zwei Magnetsektoren (410, 420) um das Strahlrohr (460) herum angeordnet ist.
  30. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 27, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen der Strahlweiche (400) und dem Strahlablenksystem (500) um das Strahlrohr (460) herum angeordnet ist.
  31. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 27, das des Weiteren ein Strahlablenksystem (500) zwischen der Strahlweiche (400) und der Objektivlinse (102) aufweist, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) abzurastern; wobei das Strahlablenksystem (500) einen oberen Ablenker (500a) und einen unteren Ablenker (500a) aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind; und wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem oberen Ablenker (500a) und dem unteren Ablenker (500b) um das Strahlrohr (460) herum angeordnet ist.
  32. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) des Weiteren ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel (825) aufweist, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, einen tangentialen Telezentriefehler der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) im zweiten Feld (103) zu korrigieren, und wobei die Steuerung (10) eingerichtet ist, am jeweiligen Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel (825) während der Waferinspektion anzusteuern.
  33. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruche 32, wobei das Telezentrie-Korrekturmittel (825) ein erstes Deflektor-Array umfasst, das in einer Zwischenbildebene (325) des ersten teilchenoptischen Strahlenganges angeordnet ist.
  34. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) des Weiteren ein schnelles Rotations-Korrekturmittel (826) aufweist, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, eine Verdrehung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) im zweiten Feld (103) zu korrigieren, und wobei die Steuerung (10) eingerichtet ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Rotations-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern.
  35. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Rotations-Korrekturmittel (826) eine Luftspule umfasst.
  36. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß den Ansprüchen 33 und 34, wobei das Rotations-Korrekturmittel (826) ein zweites Deflektor-Array umfasst, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array angeordnet ist.
  37. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß den Ansprüchen 33 und 34, wobei das Rotations-Korrekturmittel (826) ein Multi-Linsen-Array aufweist, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array und derart angeordnet ist, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) das Multi-Linsen-Array außeraxial durchsetzen.
  38. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 34, wobei der Vielstrahl-Teilchengenerator das schnelle Rotations-Korrekturmittel umfasst und das Rotations- Korrekturmittel (826) durch das Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal aktiv verdreht wird.
  39. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 34, wobei das schnelle Rotations-Korrekturmittel (826) eine erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein erstes schwaches Magnetfeld aufweist und eine zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein zweites schwaches Magnetfeld aufweist, und wobei die erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine positive Drehrichtung und die zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine negative Drehrichtung von der Steuerung mittels des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals angesteuert wird.
  40. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß Anspruch 39, wobei das erste und das zweite Magnetfeld axial ausgelegt und in einem konvergenten oder divergenten Büschel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet sind.
  41. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine maximale Abweichung eines jeden Einzel-Teilchenstrahles (3) von einer gewünschten Landeposition auf der Waferoberfläche maximal 10nm, insbesondere maximal 5nm, 2nm, 1nm oder 0.5nm, beträgt.
  42. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (10) eingerichtet ist, das Ermitteln des Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals und/ oder des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals und/ oder des Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf den Autofokus-Istdaten unter Verwendung einer invertierten Sensitivitätsmatrix durchzuführen, die den Einfluss von Ansteuerungsänderungen von teilchenoptischen Komponenten auf teilchenoptische Parameter, die die teilchenoptische Abbildung am jeweiligen Arbeitspunkt charakterisieren, beschreibt.
  43. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (10) für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung im zweiten teilchenoptischen Strahlengang konfiguriert ist, um am jeweiligen Arbeitspunkt mit dem dazugehörigen Arbeitsabstand teilchenoptische Komponenten im zweiten teilchenoptischen Strahlengang derart anzusteuern, dass die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9), die von der im jeweiligen Arbeitsabstand befindlichen Waferoberfläche ausgehen, auf die Detektionsbereiche (215) im dritten Feld (217) fokussiert werden.
  44. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel (844) aufweist, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9), der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche (215) im dritten Feld (217) vorzunehmen, und wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel (844) anzusteuern.
  45. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) des Weiteren ein Projektionspfad-Messglied (842) aufweist, um während der Waferinspektion Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad zu erzeugen, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel (844) aufweist, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9), der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9) beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche (215) im dritten Feld (217) vorzunehmen, und wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Projektionspfad-Messdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel (844) anzusteuern.
  46. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der beiden Ansprüche 44 bis 45, wobei im zweiten teilchenoptischen Strahlengang in einer Cross-over-Ebene eine Kontrast-Aperturblende angeordnet ist, wobei das Projektionspfad-Korrekturmittel (844) ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel mit mindestens einen elektrostatischen Ablenker, mindestens eine elektrostatische Linse und/ oder mindestens einen elektrostatischen Stigmator zur Beeinflussung des teilchenoptischen Strahlenganges durch die Kontrast-Aperturblende umfasst, und wobei die Steuerung (10) konfiguriert ist, das Kontrast-Korrekturmittel mit einem Kontrast-Korrektur-Steuerungssignal oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen anzusteuern, so dass ein Kontrast der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen (9) beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche (215) im dritten Feld (217) im Wesentlichen konstant gehalten wird.
  47. Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das eine weitere Autofokus-Korrekturlinse (824) oder mehrere weitere schnelle Autofokus-Korrekturlinsen (824) aufweist.
  48. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystem (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 47, das die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen von Messdaten an einem ersten Arbeitspunkt für einen aktuellen Fokus auf der Waferoberfläche (101); Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf den Messdaten; Ermitteln eines Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und Ansteuern eines schnellen Autofokus-Korrekturlinsen-Systems (824) und hochfrequentes Konstanthalten des Fokus auf der Waferoberfläche, wobei am ersten Arbeitspunkt die Rasteranordnung und der Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen (3) beim Auftreffen auf der Waferoberfläche (101) ebenfalls konstant gehalten werden.
  49. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824) eine elektrostatische Linse aufweist.
  50. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 49, wobei die schnelle Autofokus-Korrekturlinse (824) eine Magnetlinse aufweist.
  51. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 50, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Telezentrie-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und Ansteuern des schnellen Telezentrie-Korrekturmittels (825).
  52. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 49, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Rotations-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und Ansteuern des schnellen Rotations-Korrekturmittels (826).
  53. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 52, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Orthogonalisieren von Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten, die für die Korrektur oder die Korrekturen verwendet werden.
  54. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 53, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen von Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad; Ermitteln eines Projektionspfad-Steuerungssignals basierend auf den Projektionspfad-Messdaten; und Ansteuern des schnellen Projektionspfad-Korrekturmittels (844), das mehrteilig sein kann, mittels des Projektionspfad-Steuerungssignals oder mittels eines Sets von Projektionspfad-Steuerungssignalen, wobei am ersten Arbeitspunkt der Fokus, die Rasteranordnung und der Landewinkel der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen in der Detektionsebene (211) konstant gehalten werden.
  55. Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems (1) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 54, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Ansteuern eines schnellen Kontrast-Korrekturmittels mittels eines Kontrast-Korrektur-Steuerungssignals oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen und Konstanthalten des Kontrasts in der Detektionsebene (211).
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