DE60038007T2

DE60038007T2 - Teilchenstrahlgerät

Info

Publication number: DE60038007T2
Application number: DE60038007T
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Frosien
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP4562945B2; EP1160825B1; DE60038007D1; JP2002033069A; EP1160825A1; US20010048075A1; US6720557B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät mit einer Quelle zum Bereitstellen eines Primärteilchenstrahls entlang einer Primärstrahlachse, einer Objektivlinse zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf eine Probe und ein Erfassungssystem zur Bilderzeugung.
Da integrierte Schaltungen mit Merkmalen kleiner als 0,1 μm hergestellt werden, hat sich Elektronenstrahl-Bildgebung als die Technologie der Wahl für die Prozessentwicklung und Qualitätssicherung etabliert. Allerdings sind einige Proben, speziell jene, die Merkmale aufweisen, die ein großes Längenverhältnis aufweisen, wie beispielsweise Kontaktlöcher, die einen Durchmesser von nur 0,1 μm und eine Tiefe von 1 μm aufweisen, während der Herstellung sehr schwierig zu inspizieren. Solch ein Kontaktloch weist ein Längenverhältnis von 10:1 auf, und demgemäß ist es sehr schwierig, ein Signal vom Inneren solch eines Merkmals zu erhalten, um ein Bild des unteren Teils des Merkmals mit großem Längenverhältnis zu erzeugen.
Nach dem Stand der Technik werden hochauflösende Objektivlinsen, die elektrostatische Bremsfeldlinsen aufweisen, oder kombinierte elektromagnetische Linsen angewendet. Solche Linsen verwenden höhere Strahlenergien vor den Linsen und bremsen den Primärstrahl auf die niedrigere Endenergie innerhalb der Objektivlinse ab. Die Verlangsamung des Primärstrahls wird auch zur Extraktion und Beschleunigung der an der Probe freigesetzten Teilchen verwendet. Die freigesetzten Teilchen werden zur Registrierung und zum Bilden eines Abbilds der Oberfläche der Probe unter Verwendung der an der Probe freigesetzten Sekundärelektronen zum Erfassungsmittel innerhalb oder vor der Linse übertragen.
Ein Nachteil solch einer Anordnung ist das Loch im Detektor, das für die Penetration des Primärteilchenstrahls erforderlich ist. Da Szintillationsdetektoren aus einem isolierenden Material gefertigt sind, muss dieses Loch eine bestimmte Größe aufweisen, um eine Aufladung zu vermeiden. Sekundärelektronen mit Startwinkeln von etwa 90 Grad treffen den Detektor gerade in seinem Lochbereich und gehen verloren. Für Merkmale, die ein großes Längenverhältnis besitzen, sind die Signalelektronen, die die relevante Information tragen, exakt diese Sekundärelektronen. Folglich kann der innere Teil dieser Merkmale mit großem Längenverhältnis nur mit kleiner Signalamplitude abgebildet werden, was ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und folglich eine eingeschränkte Information bedeutet.
Um diesen Nachteil zu überwinden, ist vorgeschlagen worden, einen Strahlseparator zum Separieren des Primärstrahls und des Sekundärelektronenstrahls zu verwenden. Dies ermöglicht die Anwendung eines Detektors ohne Loch. Der Strahlseparator ist jedoch eine zusätzliche Komponente, die zu Aberrationen des Primärteilchenstrahls führt und folglich wird das System negativ beeinträchtigt.
Es ist auch vorgeschlagen worden, einen Bremsbereich vor der Objektivlinse bereitzustellen. In diesem Bereich sind die Sekundärelektronen so langsam, dass sie leicht gesammelt werden können. Dies ermöglicht auch die Erfassung der „axialen" Sekundärelektronen. Dieser Ansatz erfordert jedoch eine zusätzliche Linse, die eine zusätzliche Überkreuzung des Strahlweges erzeugt, was die Energiebreite des Primärstrahls erhöht und die Auflösung negativ beeinflussen kann.
US 5,644,132 offenbart ein Teilchenstrahlgerät zur ladungsfreien Hochauflösungsbildgebung und -messung von topographischen und Materialmerkmalen auf einer Probe. Eine Teilchenquelle stellt einen Primärstrahl entlang einer Primärstrahlachse bereit, wobei der Primärstrahl so auf die Probe auftrifft, dass daraus Elektronen freigesetzt werden. Die Elektronen schließen Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen ein. Eine Objektivlinse fokussiert die Elektronen so, dass eine radiale Verteilung der Elektronen relativ zu der Primärstrahlachse geschaffen wird, wobei die radiale Verteilung der Elektronen einen inneren Ring von rückgestreuten Elektronen und einen äußeren Ring von Sekundärelektronen einschließt. Darüber hinaus umfasst das Gerät einen Rückstreuungs-Elektronendetektor zum Erfassen des inneren Rings von rückgestreuten Elektronen und einen Sekundärelektronendetektor zum Erfassen des äußeren Rings von Sekundärelektronen. Der Rückstreuungs-Elektronendetektor ist ein Elektronenvervielfacher.
Um den negativen Einfluss des Detektorlochs zu vermindern, wird die Erfassung von nahaxialen rückgestreuten Elektronen vorzugsweise durch Bilden eines Flanschabschlusses aus einem Material gesteigert, das die Erzeugung von Sekundärelektronen durch Einschlag rückgestreuter Elektronen erleichtert. Diese Sekundärelektronen können, wie in US 5,644,940 beschrieben, zusätzlich erfasst werden.
Dieses bekannte Erfassungssystem schließt zudem eine allgemein ringförmige Elektrode ein, um sicherzustellen, dass der Rückstreuungs-Elektronendetektor nicht nur jene rückgestreuten Elektronen erfasst, die auf die aktive Fläche des Elektronenvervielfachers treffen, sondern auch jene rückgestreuten Elektronen, die auf die inaktive Fläche des Elektronenvervielfachers treffen, und jene rückgestreuten Elektronen, die auf den Flanschabschluss treffen und in Sekundärteilchen umgewandelt werden.
US 5,644,940 offenbart darüber hinaus eine Konfiguration, bei der der Elektronendetektor innerhalb der optischen Säule eingesetzt wird. Die Objektivlinse dieses Geräts umfasst eine elektromagnetische Linse, die aus der Probe freigesetzte Sekundärelektronen zum Elektronendetektor hin beschleunigt.
EP 769799-A offenbart ein Teilchenstrahlgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
US-A-4,308,457 offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung von rückgestreuten Elektronen, die von einer Probe in einem Elektronenmikroskop emittiert werden, umfassend einen Konverter zum Umwandeln von durch die Probe emittierten rückgestreuten Elektronen in Sekundärelektronen. Der Konverter kann in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt sein, die unabhängig voneinander durch Anlegen unterschiedlicher Potentiale betrieben werden können, was eine Richtungsdiskriminierung der rückgestreuten Elektronen ermöglicht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Teilchenstrahlgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, das eine erhöhte Kontrastinformation mit einer einfachen Anordnung aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Gegenstand der Unteransprüche sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Erfindungsgemäß umfasst das Teilchenstrahlgerät folgendes:
eine Quelle zum Bereitstellen eines Teilchenstrahls (2) entlang einer Primärstrahlachse,
eine Objektivlinse zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf eine Probe (5), so dass daraus Teilchen freigesetzt werden, und
einem Erfassungssystem zur Bilderzeugung, wobei das Erfassungssystem folgendes umfasst:
Konvertermittel mit einer Konversionsfläche, um die freigesetzten Teilchen in Sekundärteilchen umzuwandeln,
Elektrodenmittel zum Beeinflussen der umgewandelten Sekundärteilchen und
wenigstens einen Detektor zum Erfassen der umgewandelten Sekundärteilchen,
wobei die Objektivlinse durch eine Immersionslinse zum Abbremsen des Primärteilchenstrahls von einer ersten höheren Energie auf eine zweite Endenergie, bevor der Primärteilchenstrahl auf die Probe auftrifft, so dass daraus Teilchen freigesetzt werden, gebildet wird, wobei die freigesetzten Teilchen durch die Immersionslinse beschleunigt werden, bevor sie das Erfassungssystem erreichen.
Das Elektrodenmittel weist wenigstens zwei Steuerelektroden auf, an die eine variable Spannung in Bezug auf das Konvertermittel angelegt werden kann und die derart angeordnet sind, dass umgewandelte Sekundärteilchen, die an einem speziellen Teil oder an speziellen Teilen der Konversionsfläche freigesetzt werden, daran gehindert werden, den Detektor zu erreichen.
Die Konvertermittel werden vorzugsweise durch eine Konverterplatte gebildet, die wenigstens eine Öffnung für den Primärteilchenstrahl aufweist. Die Konverterplatte ist üblicherweise aus einem leitfähigen Material gefertigt, die für den Primärteilchenstrahl erforderliche Öffnung kann sehr klein sein, typischerweise kleiner als 500 μm. Deshalb wird der Verlust von an der Probe freigesetzten Teilchen in diesem Bereich signifikant vermindert.
Um die Kontrastinformation zu verbessern, ist es notwendig, zwischen Stellen zu unterscheiden, an denen die freigesetzten Teilchen auf das Konvertermittel auftreffen, oder mit anderen Worten, um das Signal jener Teilchen zu abzuschätzen, die an einem bestimmten Teil oder bestimmten Teilen der Konversionsfläche umgewandelt werden. Ein interessierender Teil der Konversionsfläche kann eine innere oder äußere ringförmige Fläche des Konvertermittels sein. Die unterschiedlichen Teile der Konversionsfläche können auch die Form ringförmiger Segmente aufweisen.
Nach dem Stand der Technik wurden diese Informationen durch Verwendung der verschiedenen Detektoren erhalten. Erfindungsgemäß wird diese Information dadurch erhalten, dass das Konvertermittel und das Elektrodenmittel so zurechtgemacht sind, dass sie die umgewandelten Sekundärteilchen dadurch steuern, dass eine geeignete Spannung zwischen dem Konvertermittel und dem Elektrodenmittel umgewandelte Teilchen, die an einem bestimmten Teil oder bestimmten Teilen der Konversionsfläche freigesetzt werden, daran hindert, den Detektor zu erreichen.
Weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung detaillierter beschrieben werden, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Teilchenstrahlgeräts ist,
2 eine schematische Unteransicht eines ersten Beispiels des Erfassungssystems ist, das keinen Teil dieser Erfindung bildet,
3 eine schematische Unteransicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Erfassungssystems ist,
4 eine schematische Unteransicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Erfassungssystems ist,
die 5a bis 5c schematische Seitenansichten eines zweiten Beispiels des Erfassungssystems sind, das keinen Teil dieser Erfindung bildet, und
6 eine schematische Seitenansicht eines dritten Beispiels des Erfassungssystems ist, das keinen Teil dieser Erfindung bildet.
Das Teilchenstrahlgerät gemäß 1 umfasst eine Quelle 1 zur Bereitstellung eines Primärteilchenstrahls 2 entlang einer Primärstrahlachse 3, eine Objektivlinse 4 zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf eine Probe 5, so dass daraus Teilchen 6 freigesetzt werden, und ein Erfassungssystem 7 zum Erfassen der freigesetzten Teilchen 6.
Das Erfassungssystem 7 umfasst Konvertermittel 70 mit einer Konversionsfläche, um die freigesetzten Teilchen in Sekundärelektronen 8 umzuwandeln, Elektrodenmittel 71 zur Beeinflussung der umgewandelten Sekundärteilchen8 und wenigstens einen Detektor 72 zum Erfassen der umgewandelten Sekundärteilchen 8.
Das Konvertermittel 70 und das Elektrodenmittel 71 sind dazu geeignet, die umgewandelten Sekundärteilchen 8 dadurch zu steuern, dass eine geeignete Spannung zwischen dem Konvertermittel und dem Elektrodenmittel verhindert, dass umgewandelte Sekundärelektronen 8, die an einem bestimmten Teil oder Teilen der Konversionsfläche freigesetzt werden, den Detektor 72 erreichen. Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele und Beispiele des Erfassungssystems 7 beschrieben werden.
Das Teilchenstrahlgerät umfasst darüber hinaus eine Anode 9 mit Zwischenbeschleunigung. Alle anderen Teile des Teilchenstrahlgeräts, wie weitere Linsen, Stigmator, Vakuumkammer etc. sind aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeigt.
Die Objektivlinse 4 wird vorzugsweise von einer Immersionslinse gebildet, um den Teilchenstrahl 2 von einer ersten hohen Energie zu einer zweiten Endenergie abzubremsen, bevor der Primärteilchenstrahl auf die Probe 5 trifft, so dass daraus Teilchen freigesetzt werden, wobei die freigesetzten Teilchen 6 durch die Immersionslinse beschleunigt werden, bevor sie das Erfassungssystem erreichen. Die Immersionslinse ist entweder eine elektrostatische oder eine kombinierte elektrostatisch-magnetische Linse, wie in 1 dargestellt.
Es ist jedoch auch möglich, zwischen der Objektivlinse 4 und der Probe 5 ein Verzögerungsfeld bereitzustellen.
Die Quelle 1 ist vorzugsweise eine Feldemissionskanone oder eine Thermofeldemissionskanone, die eine kleine eigentliche Quellengröße aufweist. Die Konvertermittel 70 werden durch eine Konverterplatte gebildet, die wenigstens eine Öffnung für den Primärteilchenstrahl aufweist. Die Öffnung wird vorzugsweise als eine Systemblende für den Primärteilchenstrahl verwendet. Dies stellt sicher, dass die Öffnung im Konvertermittel 70 die kleinste mögliche Größe aufweist, was eine maximale Erfassungseffizienz garantiert. Das Konvertermittel 70 kann durch eine Blendenplatte realisiert werden, die ein zentrales Loch 70a aufweist, wie es in den 1 bis 6 offenbart ist. Es kann aber auch durch wenigstens eine Öffnung realisiert werden, die von der optischen Achse 3 auf Abstand angeordnet ist.
Um eine Kontamination durch den Primärteilchenstrahl und/oder die freigesetzten Teilchen 6 zu vermeiden, was eine negative Wirkung sowohl auf die Primärteilchenleistung als auch auf die Sekundärteilchenausbeute hat, wird das Konvertermittel 70 und/oder eine separate Strahlblende erwärmt. 1 zeigt zwei Heizvorrichtungen 10 für das Konvertermittel 70 unter Verwendung von Laserstrahlen. Allerdings kann jeder andere Aufbau verwendet werden, um die Temperatur zu erhöhen.
Die freigesetzten Teilchen 6 werden durch die Immersionslinse auf eine Energie von mehreren keV (typischerweise zwischen 5 keV und 15 keV) beschleunigt. Die Oberfläche des Konvertermittels 70 sollte aus einem Material gefertigt sein, das eine große Sekundärteilchenausbeute in diesem Energiebereich aufweist. Materialien, die ihren zweiten Überkreuzungspunkt bei ihrer Sekundärteilchenausbeute gegen die Strahlenergieverteilung in diesem Energiebereich aufweisen, werden bevorzugt. Geeignete Materialien sind Metalle, die eine Kernladungszahl von mehr als 20 aufweisen, wie etwa Gold, Molybdän und Platin.
Um die Sekundärteilchenausbeute zu steigern, wird es bevorzugt, dass das Konvertermittel eine raue Oberfläche aufweist.
2 ist eine schematische Ansicht des Erfassungssystems in der Richtung der freigesetzten Teilchen. Das Konvertermittel wird durch eine Konverterplatte gebildet, die ein zentrales Loch 70a für den Primärteilchenstrahl aufweist. Das Elektrodenmittel wird durch eine ringförmige Elektrode 71.1 gebildet, an die eine variable Spannung U₁ angelegt werden kann. An das Konvertermittel 70 kann auch eine variable Spannung U₀ angelegt werden. Die Elektrode 71.1 wird durch eine Gitterelektrode gebildet, die die Penetration der freigesetzten Teilchen ermöglicht, um das Konvertermittel 70 zu erreichen. Die Konversionsfläche des Konversionsmittels 70 umfasst einen ersten ringförmigen Teil, der von der Elektrode 71.1 abgedeckt wird, und einen zweiten Teil, einen Kreis um die Blende 70a, der nicht von der Elektrode 71.1 abgedeckt wird.
Durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen dem Konvertermittel 70 und der Elektrode 71.1 wird es möglich sein, jene umgewandelten Sekundärteilchen, die am äußeren ringförmigen Teil der Konversionsfläche (der von der Elektrode 71.1 abgedeckt wird) freigesetzt werden, daran zu hindern, den Detektor 72 zu erreichen. Um diese umgewandelten Sekundärteilchen zu unterdrücken, kann an die Elektrode 71.1 eine negative Spannung U₁ angelegt werden, während die Spannung U₀ null ist. Wenn die Spannung U₁ positiv ist, werden alle umgewandelten Sekundärteilchen durch die positive Gitterelektrode aufgelesen. Nach Durchdringen dieser Gitterelektrode 71.1 werden die Sekundärteilchen 8 durch de Detektor 72 erfasst, der ein herkömmlicher Sekundärelektronendetektor sein kann (beispielsweise eine Szintillator/Photomultiplier-Anordnung). Durch Anlegen einer positiven oder negativen Spannung an die Gitterelektrode kann der Beitrag dieses speziellen Teils des Konvertermittels 70, der durch die Gitterelektrode 71.1 abgedeckt wird, gesteuert werden. Eine Nullspannung oder eine positive Spannung an der Gitterelektrode 71.1 stellt sicher, dass alle vom Konvertermittel 70 startenden Sekundärteilchen den Detektor erreichen und zum Signal beitragen können. Eine negative Spannung (typischerweise –2 V bis –50 V) unterdrückt die umgewandelten Sekundärelektronen und folglich können durch das Steuerelektrodenmittel abgedeckte Teile des Konverters nicht zu dem erfassten Signal beitragen. In dem Fall, dass eine normale Oberflächenbildgebung ausgeführt wird, ist die Elektrode 71.1 auf null oder leicht positiv, was bedeutet, dass alle umgewandelten Sekundärteilchen durch das Erfassungsmittel 72 erfasst werden können. In dem Fall, dass der innere Teil eines Kontaktlochs abgebildet werden soll, wird an die Elektrode 71.1 eine negative Spannung U₁ angelegt werden. Demgemäß werden nur jene umgewandelten Sekundärelektronenteilchen zu den erfassten Signalen beitragen, die am inneren Teil des Konverters umgewandelt werden, der nicht durch die Elektrode 71.1 abgedeckt wird.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt Elektrodenmittel, die zwei Elektroden 71.2 und 71.3 aufweisen, an welche variable Spannungen U₂, U₃ angelegt werden können. Die innere Elektrode 71.3 weist eine Kreisform auf, wobei die Elektrode 71.2 ringförmig ist. Beide Elektroden sind konzentrisch in einer Ebene senkrecht zur Primärstrahlachse angeordnet.
Der Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß 3 ist die Möglichkeit, jene umgewandelten Sekundärteilchen, die am inneren kreisförmigen Teil freigesetzt werden, der durch die Elektrode 71.3 abgedeckt wird, daran zu hindern, den Detektor zu erreichen. Demgemäß werden nur jene umgewandelten Sekundärteilchen, die am äußeren ringförmigen Teil der Konversionsfläche freigesetzt werden, den Detektor 72 erreichen. Es wird natürlich auch möglich sein, jene umgewandelten Sekundärteilchen des äußeren ringförmigen Teils des Konversionsmittels zu unterdrücken, um die Sekundärteilchen zu erfassen, die am inneren kreisförmigen Teil freigesetzt werden.
4 offenbart ein Ausführungsbeispiel mit vier winkelig segmentierten Elektroden 71.4, 71.5, 71,6 und 71.7, an die variable Spannungen U₄, U₅, U₆, U₇ angelegt werden können. Alle winkeligen Segmente decken die gesamte Konversionsfläche des Konversionsmittels 70 ab, mit Ausnahme eines kreisförmigen Teils um das Loch 70a. Mit solch einer Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den Informationen eines oder mehrerer Segmente Informationen aus umgewandelten Teilchen des inneren Kreises zu erhalten.
In Abhängigkeit von den Bildgebungs/Mess-Aufgaben sind andere Elektrodenanordnungen möglich, beispielsweise mehr als eine ringförmige Elektrode oder mehr oder weniger als vier ringförmige segmentierte Elektroden oder eine Kombination aus beiden Anordnungen.
Die 5a bis 5c zeigen ein weiteres Beispiel des Erfassungssystems, wobei die Elektrodenmittel durch eine Ringelektrode 71.9 realisiert werden. An diese Ringelektrode kann eine variable Spannung U₀₁, U₀₂, U₀₃ ... angelegt werden. Wenn die Spannung U₀₁ = 0 ist, werden alle Sekundärteilchen die Detektoren 72 erreichen. Durch Anlegen einer negativen Spannung U₀₂ ist es möglich, jene Sekundärteilchen 8, die an einem äußeren Ring des Konvertermittels 70 umgewandelt werden, daran zu hindern, die Detektoren zu erreichen. Durch Anlegen einer noch höheren negativen Spannung U₀₃ (5c) ist es möglich, alle umgewandelten Sekundärteilchen zu unterdrücken, außen jenen, die an einem inneren Kreis um die optische Achse 3 freigesetzt werden. Demgemäß ist es möglich, die Konversionsfläche des Konvertermittels durch Variieren der Spannung problemlos zu variieren.
Die Beispiele gemäß 2 und 5 offenbaren zwei Detektoren 72, während das Ausführungsbeispiel gemäß 3 lediglich einen Detektor umfasst. In 4 weist jede winkelig segmentierte Elektrode einen entsprechenden Detektor 72 auf. Allerdings kann mit den offenbarten Ausführungsbeispielen irgendeine andere geeignete Zahl von Detektoren kombiniert werden.
Das Konvertermittel 70.1 und die Steuerelektrode 71.8 gemäß 6 sind so geformt, dass die Signalerfassungseffizienz verbessert und der Primärteilchenstrahl gegen Detektorspannungseinflüsse abgeschirmt wird. Der Konverter und/oder die Steuerelektrode können eine sphärische, konische oder andere Form aufweisen.
Die Elektrodenmittel 71 sind vorzugsweise in einem Abstand vom Konvertermittel 70 angeordnet, der kleiner ist als 10% des Abstands zwischen der Probe und dem Konvertermittel 70.
Die Objektivlinse 4 kann eine Steuerelektrode 4a umfassen, die am Ende der Objektivlinse in der Richtung des Primärteilchenstrahls 2 angeordnet ist (siehe 1). Durch Anlegen einer geeigneten negativen Spannung U_K ist es möglich, die an der Probe 5 freigesetzten Sekundärelektronen zu unterdrücken. Demgemäß gibt es lediglich rückgestreute Elektronen, die das Konvertermittel 70 erreichen werden, um ein Rückstreuungs-Elektronenbild zu erzeugen.
Durch Anlegen von 0 V oder einer positiven Spannung an die Steuerelektrode 4a, werden rückgestreute Elektronen sowie an der Probe 5 freigesetzte Sekundärelektronen das Konvertermittel erreichen. Da es einen signifikant höheren Anteil an Sekundärelektronen gibt, ist es allerdings möglich, ein Bild auf der Grundlage von an der Probe 5 freigesetzten Sekundärelektronen zu erhalten.
Das oben unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebene Teilchenstrahlgerät ist ein Hochleistungsteilchenstrahlsystem mit einer einfachen Anordnung, die komplexe optische Komponenten im Erfassungssystem vermeidet.

Claims

Teilchenstrahlgerät mit einer Quelle (1) zum Bereitstellen eines Teilchenstrahls (2) entlang einer Primärstrahlachse (3), einer Objektivlinse (4) zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf eine Probe (5), so dass daraus Teilchen (6) freigesetzt werden, und einem Erfassungssystem (7) zur Bilderzeugung, wobei das Erfassungssystem folgendes umfasst: Konvertermittel (70) mit einer Konversionsfläche, um die freigesetzten Teilchen (6) in Sekundärteilchen (8) umzuwandeln, Elektrodenmittel (71) zum Beeinflussen der umgewandelten Sekundärteilchen (8) und wenigstens einen Detektor (72) zum Erfassen der umgewandelten Sekundärteilchen (8), wobei die Objektivlinse (4) durch eine Immersionslinse zum Abbremsen des Primärteilchenstrahls (2) von einer ersten höheren Energie auf eine zweite Endenergie, bevor der Primärteilchenstrahl auf die Probe (5) auftrifft, so dass daraus Teilchen (6) freigesetzt werden, gebildet wird, wobei die freigesetzten Teilchen durch die Immersionslinse beschleunigt werden, bevor sie das Erfassungssystem (7) erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmittel (71) wenigstens zwei Steuerelektroden (71.2 bis 71.7) aufweist, an die eine variable Spannung in Bezug auf das Konvertermittel angelegt werden kann und die derart angeordnet sind, dass umgewandelte Sekundärteilchen, die an einem speziellen Teil oder an speziellen Teilen der Konversionsfläche freigesetzt werden, daran gehindert werden, den Detektor (72) zu erreichen.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Teilchen (6), die aus der Probe (5) freigesetzt werden, freigesetzte Sekundärelektronen sind.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der Objektivlinse (4) und der Probe (5) ein Verzögerungsfeld für den Primärteilchenstrahl (2) vorhanden ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass das Konvertermittel (70) durch eine Konverterplatte gebildet wird, die wenigstens eine Öffnung (70a) für den Primärteilchenstrahl (2) aufweist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konvertermittel (70) durch eine Konverterplatte gebildet werden, die wenigstens eine Öffnung (70a, 70.1a) aufweist, die als eine Systemblende für den Primärteilchenstrahl verwendet wird.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konvertermittel (70) durch eine Konverterplatte gebildet werden, die ein zentrales Loch (70a) aufweist, das als eine Systemblende für den Primärteilchenstrahl verwendet wird.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass sich das Steuerelektrodenmittel (71) in einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Primärstrahlachse (3) ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuerelektrodenmittel (71) durch wenigstens eine Gitterelektrode gebildet wird.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuerelektrodenmittel (71) durch wenigstens eine Blendenplattenelektrode gebildet wird, an die eine variable Spannung angelegt werden kann.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konvertermittel (70) durch eine Konverterplatte gebildet werden, die senkrecht zur Primärstrahlachse (3) angeordnet ist und die wenigstens eine Öffnung (70a, 70.1a) für den Primärteilchenstrahl aufweist, und ferner dadurch, dass sich das Steuerelektrodenmittel (71) in einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Primärstrahlachse (3) ist, wobei das Steuerelektrodenmittel wenigstens einen Teil der Konverterplatte in der Richtung der freigesetzten Teilchen (6) abdeckt.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerelektrodenmittel (71) von wenigstens einer ringförmigen Elektrode (71.2) gebildet werden.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerelektrodenmittel (71) von mehreren winkelig segmentierten Elektroden (71.4, 71.5, 71.6, 71.7) gebildet werden.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerelektrodenmittel (71) in einem Abstand vom Konvertermittel (70) angeordnet sind, der kleiner ist als 10% des Abstands zwischen der Probe (5) und dem Konvertermittel (70).
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus durch eine Heizvorrichtung (10) zum Erwärmen des Konvertermittels (70) gekennzeichnet ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass das Konvertermittel (70) eine raue Oberfläche aufweist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberfläche des Konvertermittels (70) aus einem Material gefertigt ist, das eine Kernladungszahl von mehr als 20 aufweist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, das darüber hinaus dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der Probe (5) und der Objektivlinse (4) eine Steuerelektrode (4a) angeordnet ist, an die eine geeignete Spannung (U_k) angelegt werden kann, um an der Probe (5) freigesetzte Sekundärelektronen zu unterdrücken, um ein Rückstreuungs-Elektronenbild zu erzeugen.