WO2016124648A1 - Teilchenstrahlsystem und verfahren zur teilchenoptischen untersuchung eines objekts - Google Patents

Teilchenstrahlsystem und verfahren zur teilchenoptischen untersuchung eines objekts Download PDF

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Dirk Zeidler
Stefan Schubert
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Definitions

  • the invention relates to a particle beam system which operates with a plurality of particle beams.
  • WO 2005/024881 A2 is a variety particle beam system in the form of a
  • An electron microscopy system which uses a plurality of electron beams to scan an object to be examined in parallel with a bundle of electron beams.
  • the bundle of electron beams is generated by one of a
  • Electron beam generated electron beam is directed to a multi-aperture plate having a plurality of openings. A part of the electrons of the electron beam impinge on the multi-aperture plate where it is absorbed, and another part of the beam passes through the apertures of the multi-aperture plate, so that in the beam path behind each aperture an electron beam is formed whose cross section is defined by the cross section of the aperture. Furthermore, suitably chosen electric fields, which are provided in the beam path in front of and / or behind the multi-aperture plate, cause each opening in the
  • Multi-aperture plate acts as a lens on the electron beam passing through the opening, so that they are focused in a plane which is located at a distance from the multi-aperture plate.
  • the plane in which the foci of the electron beams are formed is imaged onto the surface of the object to be examined by a subsequent optical system, so that the individual electron beams, focused as primary rays, strike the object. There they generate backscatter electrons emanating from the object or secondary electrons, which are formed into secondary beams and directed by a further optical system onto a detector. There, each of the secondary beams impinges on a separate detector element, so that the electron intensities detected with these detect information about the object at the location
  • the bundle of primary beams is systematically scanned across the surface of the object to produce an electron microscopic image of the object in the conventional manner for scanning electron microscopes.
  • the particle beam system includes a particle source configured to generate a first beam of charged particles. Furthermore, the particle beam system has a multi-beam generator configured to generate from the first incident charged particle beam a plurality of partial beams spatially spaced apart in a direction perpendicular to a direction of preparation of the partial beams. The plurality of partial beams comprises at least a first partial beam and a second partial beam. The particle beam system further comprises a lens configured to focus incident sub-beams in a first plane such that a first region on which the first sub-beam is incident in the first plane is separated from a second region second partial beam is incident. Furthermore, the
  • Particle Trajectory a detector system with multiple detection areas and a
  • the system is configured to project interaction products, which leave the first plane due to the incident partial beams, onto the detection zones of the detector system.
  • the projective system and the plurality of detection regions are coordinated so that interaction products emanating from the first region of the first plane are projected onto a first detection region of the detector system, and interaction products emanating from the second region of the first plane to a second Detection area are projected.
  • the second detection area is different from the first detection area.
  • the detector system has a filter device for filtering the interaction products according to their respective trajectory.
  • the contrast can be in an image that arises because the
  • Output signals of the detector system for the different detection areas are combined to form an overall picture.
  • the filtering should not be limited to the suppression or suppression of interaction products whose paths extend in an outer, far from an optical axis of the projective system area.
  • the charged particles can be electrons or ions.
  • the interaction products may in particular be secondary electrons or backscattered electrons.
  • interaction products can also be primary particles, which due to a
  • the filter device has a plurality of first detection fields which are assigned to the first detection region. Furthermore, the filter device has a plurality of second detection fields which are assigned to the second detection area. Each first and second detection field is designed to detect interaction products incident on the respective detection field independently of other detection fields
  • the detector has a multiplicity of detection fields, each of which detects interaction products independently of one another.
  • Such devices are known from light microscopy from the documents US8705172B2 and DE 102010049627 AI, and from the not yet published German patent application no. 10 2013 218 795.5.
  • the particle beam system may further comprise a controller which is designed to read out and process detector signals of the plurality of detection fields of an associated detection area separately from one another. By evaluating the associated detector signals generated by the various detection fields can be important
  • Gain additional information it can be determined from an analysis of the detector signals for each detection field whether the associated primary partial beam focuses on an object surface, that is to say the surface of the object coincides with the first plane at the location of the incident partial beam. This information can subsequently be used to drive an automated adjustment system such as an autofocus system, a detector alignment system, or a filter adjustment system to achieve optimum focusing of the sub-beams on a surface of the object. Furthermore, can be compared by a comparison
  • Detector signals belonging to the same detection area detection fields additional information about the topography of an object under investigation at the point where the associated partial beam incident on the object win. Furthermore, one can from the averaging to several detection areas or to a whole picture associated
  • Detector signals gain information about the inclination of the sample within the area defined by the mitttttelten detection areas on the surface of the object (object area). By an evaluation of belonging to several detection areas
  • Detector signals may also be used to determine the global geometry of the object within the area on the surface of the object defined by the evaluated detector signals and to use this information for focus correction and / or astigmatism correction in object areas adjacent to the evaluated object area.
  • the detection system may additionally comprise a dispersion-generating element.
  • the dispersion generating element then leads to a splitting of the interaction products associated with a range of activity according to their respective kinetic energy.
  • Voltage Contrast Voltage Contrast
  • Conductor structures make contacts. If the connection between two planes is not present in such a contact hole, the irradiation with charged particles, e.g. Electrons, to a charge in the contact hole, since the charges can not drain.
  • the inelastically scattered particles (e.g., electrons) or secondary electrons then start from a different electrical potential than is the case in a contacted via.
  • the filter device may also be a dispersion-producing imaging energy filter. Even with the help of such an energy filter, the detected interaction products can be split and select according to their kinetic energy. This embodiment can also be used to generate a voltage contrast.
  • the projective system has a crossover plane
  • the filter device is designed as a diaphragm arranged in the vicinity of this crossover plane.
  • the diaphragm may have an annular opening. With the aid of the annular diaphragm, it is possible to detect only those interaction products which emerge from the object being examined and which emerge from the object at a specific virtual starting angle range. Through the annular diaphragm, a selection is made according to that vector component of the starting speed of the interaction products emerging from the object, which is directed parallel to the object surface.
  • the projective system can have a plurality of particle beam lenses arranged serially one behind the other, which generate at least two consecutive crossover planes.
  • each of the at least two Grosso er-levels can then be arranged in each case a diaphragm.
  • a first aperture may have a central opening that can only pass interaction products whose paths are sufficiently close to the optical axis of the projection system.
  • Crosstalk between the different detection areas can be avoided by means of such a "bright field stop.”
  • the "bright field stop" can be used to prevent interaction products emerging from a first area of the first plane from reaching a detection area. which is assigned to another area in the first level.
  • the second crossover plane can turn a diaphragm with an annular opening be arranged.
  • additional information about the atomic mass number at the object surface can then be obtained and / or additional topography contrast can be generated. This can preferably be done with a
  • the filter effect achieved by the aperture can be varied. Therefore, in another embodiment, the
  • the particle beam lenses may be formed as magnetic lenses or as electrostatic lenses, or they may be combined with superimposed magnetic and combination lenses
  • the particle beam system further comprises a beam deflection system, which is designed to deflect the first partial beam and the second partial beam perpendicular to its direction of propagation.
  • the controller is also designed to assemble detector signals of the different detection areas belonging to different deflections of the partial beams into an image. Due to the deflection of the partial beams, an entire first area can be scanned (abscaraien) with each partial beam and the image information generated by the scanning (scanning) by the majority of the partial beams can be combined to form an overall image.
  • the invention relates to a method for
  • the filtering of the interaction products may be in accordance with their
  • the filtering of the interaction products took place with the aid of a detector which has for each detection area a plurality of mutually independent detection fields sensitive to detection products.
  • the signals of the detection fields associated with the same detection area can be evaluated relative to each other, for example, an image with an improved voltage contrast, an improved topography contrast or an improved
  • the particle beam system is operated in the so-called reflection mode.
  • an electrostatic potential which substantially corresponds to the electric potential of the particle beam generator or the particle beam generator (particle source) is applied to the object to be examined.
  • the electrostatic potential applied to the object causes the primary sub-beams to decelerate to zero kinetic energy and back in the opposite direction toward the lens prior to reaching the object, but in the immediate vicinity of the object surface, such as on an electrostatic mirror.
  • Those particles which have undergone a reversal of motion due to the electrostatic potential of the object are collected and subsequently the collected charged particles are projected onto a plurality of detection areas of a detector such that those of two different field areas in the object plane
  • collected charged particles are projected onto different detection areas of the detector. Also in this embodiment of a method according to the invention, the collected particles are filtered as a function of their respective
  • the filtering of the collected particles can be carried out with the aid of a detector which for each detection area a plurality of independent, for the
  • Interaction products which emerge from the object due to the incident primary rays, are first collected with a first suction field and collected on several
  • Detection areas of the detector are projected. Below are the at different Absaugfeldem but belonging to the same detection area detector signals with each other charged so that an enriched for topography effects of the object data signal is generated, which is then used below for image generation and image display.
  • This method can be analogous to three, four, or more different
  • Suction fields are performed in order to achieve a higher accuracy in the settlement. If the extraction field is able to penetrate into the object, structures can also be imaged below the object surface, which are not visible in the individual images.
  • the interaction products can be filtered as a function of their respective trajectory.
  • the filtering can, as described above, by a Fourierfilterung with a diaphragm with a circular or annular for
  • Interaction products are made to permeable opening in a crossover plane.
  • the filtering of the interaction products can take place with the aid of a detector, which has for each detection area a plurality of mutually independent detection fields sensitive to detection products.
  • Figure 1 A schematic diagram of an embodiment of a variety particle beam device.
  • Figure 2 A schematic diagram of a detector system in a first embodiment.
  • Figure 3 A plan view of a panel with an annular opening.
  • Figure 4 A schematic diagram of a second embodiment of a detector system.
  • FIG. 5 a schematic diagram of a further embodiment for a detector system.
  • Figure 6 A plan view of a panel with a circular opening.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of an embodiment of a detector system with a
  • Detector having a plurality of detection fields for each detection area.
  • FIG. 8 shows a plan view of a detector having a multiplicity of detection regions with, for example, indicated intensity distributions of the same on the
  • FIG. 9 shows a plan view of a detector with a multiplicity of detection sbere i chen with it exemplified intensity distributions of the incident on the detection areas of the interaction effect products.
  • FIG. 10 a schematic diagram of a detector system with an energy filter.
  • Figure 1 1 A schematic diagram of a detector system with a dispersive element.
  • Figure 12 A view of a multiple aperture with several brightfield
  • FIG. 13 a schematic diagram of a further embodiment of a detector system.
  • FIG. 14 shows a further plan view of a detector having a multiplicity of detection regions with, for example, indicated intensity distributions of the interaction products incident on the detection regions in the case of object discharges.
  • FIG. 15 shows a further plan view of the detector in FIG. 14 with a changed association between detection fields and detection areas.
  • FIG. 16 A flow chart for a method for amplifying topography effects.
  • Figure 1 is a schematic representation of a particle beam system 1 employing a plurality of particle beams.
  • the particle beam system 1 generates a plurality of
  • the particle beam system 1 is of Scanning Electron Microscope type ("scanning electron microscope", SEM), which uses a plurality of primary partial beams 3, which impinge at several locations 5 on one surface of the object 7 and there, several spatially separate, Elektronenstrahi spots or - generate spots ,
  • SEM scanning electron microscope
  • the object 7 to be examined can be of any type and, for example, a semiconductor wafer, a biological sample and an arrangement
  • the surface of the object 7 is arranged in a first plane 101 (object plane) of an objective lens 102 of an objective lens system 100.
  • FIG. 1 shows a plan view of the object plane 101 with a regular rectangular field 103 of points of incidence 5, which are formed in the first plane 101.
  • the number of impact locations is 25, which is a 5 ⁇ 5 field 103 form.
  • the number 25 at points of impact is a small number chosen for the sake of simplicity. In practice, the number of beams or spots of incidence may be much larger, such as 20x30, 100x100, and the like.
  • the field 103 of points of incidence 5 is a substantially regular rectangular field with a constant pitch P ] between adjacent ones
  • pitch P j are 1 micron, 10 micron and
  • the field 103 has other symmetries, such as a hexagonal symmetry.
  • a diameter of the beam spots formed in the first plane 101 may be small.
  • Exemplary values of this diameter are 1 nanometer, 5 nanometers, 10 gauge, 100 nanometers and 200 nanometers.
  • the focusing of the particle beams 3 for shaping the beam spots 5 takes place through the objective lens system 100.
  • the primary particles striking the object generate interaction products, for example secondary electrons, backscattered electrons or primary particles, which for other reasons have undergone a reversal of motion emanating from the surface of the object 7 or from the first plane 101.
  • the interaction products emanating from the surface of the object 7 are formed by the objective lens 102 into secondary particle beams 9.
  • the particle beam system 1 provides a particle beam path 11 to supply the plurality of secondary particle beams 9 to a detector system 200.
  • the detector system 200 includes a particle optic having a projection lens 205 for directing the secondary particle beams 9 onto a particle multi-detector 209.
  • the detail 12 in FIG. 1 shows a plan view of a plane 21 1, in which individual detection regions of the Teikhen multi-detector 209 are located, onto which the secondary particle beams 9 impinge at locations 213.
  • the impact locations 213 lie in a field 217 with a regular distance P 2 to each other. Exemplary values of the distance P 2 are
  • the primary particle beams 3 are generated in a beam generation device 300 which comprises at least one particle source 301 (eg an electron source), at least one collimation lens 303, a multi-aperture array 305 and a field lens 307.
  • a particle source 301 eg an electron source
  • collimation lens 303 e.g an electron source
  • a beam splitter 400 is in the beam path of the first particle optics between the
  • the beam soft 400 is also part of the second particle optics in the beam path between the
  • the detector system 200 has a filter device 208, with the aid of which the interaction products (eg.
  • Electron beams 9 are filtered according to their trajectory. Examples for
  • Detector devices with different filter devices are described in more detail below with reference to FIGS. 2-15.
  • the multiplicity particle beam system further has a controller 10, which is designed both for controlling the individual particle-optical components of the multiplicity particle beam system and for evaluating and analyzing the detector signals obtained with the multi-detector 209. Furthermore, the controller 10 is designed to generate images of object surfaces on a display device, for example, from the detector signals generated by the multi-detector 209. a display.
  • the detector system 200 in FIG. 2 has, in addition to the projection lens 205 and the multi-detector 209, two further particle beam lenses 210, 21 1. The first more
  • Particle beam lens 210 forms a crossover in a crossover plane 214.
  • Crossover plane 214 the paths of the interaction products that leave the first level 101 (object level) in different areas are superimposed on each other.
  • the second additional particle beam lens 21 1 is operated so that its focal plane lies substantially in the crossover plane 214 of the first additional particle beam lens 210.
  • the interaction products emerging in the first plane 101 in different areas then run behind the second additional particle beam lens 21 1 again separated from each other and are projected by the projection lens 205 on the different detection areas 215 of the multi-detector 209.
  • a diaphragm 213 is arranged, with the aid of which the interaction products can be filtered in a desired manner according to their respective trajectory.
  • Two exemplary apertures 213 are shown in FIGS. 3 and 6.
  • the diaphragm 213 shown in FIG. 3 has a central region 220 and a peripheral region 223, both of which are impermeable to the interaction products.
  • the baffle 213 has an annular region permeable to interaction products, which in the illustrated embodiment consists of three ring segments 221, 222, 223.
  • the webs between the annular segments 221, 222, 223 which separate the annular segments from one another merely serve to interconnect the central region 220 and the peripheral region 223.
  • the interaction products can be filtered according to their starting angle when exiting the object 7 or when leaving the first plane 101. So only those can do it
  • Topography contrast can be increased because at edges of the object surface 7 the
  • Interaction products e.g., secondary electrons primarily emerge at a greater tilt angle relative to the incident sub-beams.
  • the two further particle beam lenses 210, 21 1 together with the diaphragm 213 and the projection lens 205 form a projection system.
  • the diaphragm 213 in FIG. 6 has only one aperture 214 which is permeable to the interaction products. With the aid of such a "bright field stop" in the crossover plane 214 of the detector system 200 in Figure 2, crosstalk of the detection signals between the detection areas of the detector 209 can be avoided.
  • Crosstalk between the detection areas 215 can thereby arise if interaction products originating from a field area in the first plane 101, impinge on a detection area 215 which is not assigned to this field area
  • the bright field stop 213 in Figure 6 can be ensured by a suitable choice of the opening diameter of the circular opening 214 that all interaction products due to their Trajectory would impinge on a detection area that is not assigned to the corresponding field area, filtered out and absorbed by the diaphragm 213.
  • a bright field stop reduces the crosstalk between neighboring beams.
  • a bright field stop also allows the contrasts, e.g. Edge contrast, be influenced.
  • the diaphragms 213 can be arranged interchangeably in the detector system 200 and several diaphragms with different aperture diameters, ing diameters and ring widths can be provided.
  • multiple apertures can also be used.
  • a plan view of a multiple aperture 803 with multiple apertures 803a-803d is shown in FIG.
  • two diaphragm openings 803a, 803b each have annular openings which are transparent to interaction products, wherein both the inner diameters and the
  • Apertures 803c, 803d are circular with different aperture diameters. However, other aperture arrangements are more or less different
  • FIG. 13 shows an exemplary embodiment with a detector system whose structure is poor compared to the structure in FIG.
  • the detector system in turn has a first additional particle beam lens 210 which generates a crossover in a crossover plane.
  • a second additional particle beam lens 21 1 is again operated so that its focal plane with the coincide with the crossover plane formed by the first further particle beam lens 210.
  • the interaction products emerging in the first plane 101 in different areas then run behind the second additional particle beam lens 21 1 again separated from each other and are by the projection lens 205 on the various
  • Detection areas 215 of the multi-detector 209 projected.
  • a first double deflection system 801, 802 is arranged between the first additional particle beam lens 210 and the crossover plane, and between the crossover plane and the second further particle beam lens a second double deflection system 803, 804 is arranged.
  • the crossover level is one
  • Multiple aperture 803 arranged as this is exemplified in Figure 12.
  • the two double deflection systems 801, 802, 803, 804 one of the openings of the multiple panel 803 can be selected in this embodiment, wherein only two openings 803a, 803b of the multiple panel are shown in FIG.
  • the two Doppelablenksysteme 801, 802, 804, 805 therefore act as aperture selektoren.
  • Projection lens 205 a projective system.
  • the detector system 200 in FIG. 4 has, in addition to the projection lens 205 and the multi-detector 209, six further particle beam lenses 230, 231, 232, 233, 235, 236.
  • the two first further particle beam lenses 230, 231 form a first crossover in a first crossover plane 238, the two subsequent further particle beam lenses 232, 233 form a second crossover in a second crossover plane 239.
  • Crossover plane 239 subsequent further Sectionchenstrahilinsen 235, 236 collect the exiting from the second crossover plane 239 particle beams of the interaction products again so that with the aid of the projection lens 205 on the multi-detector 209 the emerging from different field areas in the first plane 101 again interaction products different detection areas 215 of the multi-detector 209 are projected.
  • the detector system 200 in the first and in the second crossover plane 238 and 239 two different diaphragms 237, 234 can be used simultaneously become.
  • the bright field diaphragm 213 shown in FIG. 6 and in the second crossover plane 23 the diaphragm shown in FIG. 3 may be arranged with an annular opening. The suppression of crosstalk between the detection regions 215 and the targeted filtering of the interaction products after their starting angle in the first plane 101 occur simultaneously in this embodiment.
  • the two diaphragms 237, 234 can also be arranged reversed, such that in the first crossover plane 238 a diaphragm with an annular opening and in the second crossover plane 23 a diaphragm with a central opening is arranged.
  • the pathways of the interaction products in the two crossover planes 238, 239 can be adjusted independently of one another.
  • Crossover planes 238, 239 can be used to simulate different aperture radii and aperture diameters without having to mechanically exchange diaphragms.
  • Trajectories on entering the detector system 200 and on entering the projection lens 205 can be kept constant, so that the association between the field areas in the first plane 101 and the detection areas of the multi-detector 209 can be maintained.
  • the object field in the first plane 101 transmitted by all partial beams of interaction products remains unchanged and constant.
  • the further particle beam lenses 230, 231, 232, 233, 235, 236 can be either magnetic lenses or electrostatic lenses.
  • the six further particle beam lenses 230, 231, 232, 233, 235, 236 together with the two diaphragms 234, 237 and the projection lens 205 form a projection system.
  • the embodiment of a detector system 200 in FIG. 5 has a very similar construction to the detector system 200 in FIG. 4.
  • the detector system 200 in FIG. 5 in addition to the projection lens 205 and the multi-detector 209 has a total of 6 further particle beam lenses 230, 231, 232 , 233, 235, 236, of which the first two further particle beam lenses 230, 231 in turn have a first crossover in a first Crossover plane 238 and the two subsequent further Crystalchenstrahllinsen 232, 233 in turn generate a second crossover in a second crossover plane 239.
  • the activation system 200 in FIG. 5 respectively precedes the first crossover plane 238 and behind the first crossover plane 238
  • the detector system 200 In front of and behind the second crossover plane 239, the detector system 200 likewise has a deflection system 241, 242 in each case.
  • edge effects in the signals detected by the multi-detector 209 can be amplified and shadow effects can be generated. It is important that the deflection experienced by the beams of the interaction products by the deflection system 244, 241 arranged in each case before the crossover plane is compensated again by the deflection system 240, 242 arranged behind the respective crossover plane.
  • the deflection system 244, 241 arranged in front of a crossover plane and the deflection system 240, 242 arranged behind the same crossover plane can produce identical deflections in a specific design.
  • Crossover levels and evaluation of each occurring shadow effects in a controller 10 can generate 3D records of the sample surface.
  • the deflection systems 240, 244, 241, 242 can each be designed as single-deflection systems or as double-deflection systems, wherein for most applications
  • the six further particle beam lenses 230, 231, 232, 233, 235, 236 together with the two diaphragms 237, 238, the deflection systems 240, 244, 241, 241 and the projection lens 205 form a project! system.
  • FIG. 7 shows a plan view of a multi-detector 209 of a further embodiment of a detection system.
  • This detector 209 also has an associated detection area 215a, 215b, 215c for each field area in the plane 101.
  • each of the detection areas 215a, 215b, 215c is again divided into a plurality of detection fields 216a, 216b independently detecting each other. In FIG. 7, this is Dividing the detection areas 215a, 215b into detection fields 216a, 216b which detect each other independently of one another only for a column of the detection areas with the
  • Detection area 215b, 215c each 20 detection fields 216a, 216b shown.
  • the number of detection fields 216a, 216b per detection area 215b, 215c can also be different; in particular, more or fewer detection fields can be present per detection field.
  • the number of detection fields per detection range is preferably in the range between 3 and 64. Square or hexagonal arrangements of the detection fields are possible, but also other symmetries. In cases where it does not depend so much on a high measuring speed, the number of detection fields per detection range can also be significantly greater.
  • Interaction products according to their respective trajectory only when the corresponding interaction products impact the multidetector 209 by disregarding output signals of the detection fields 216a, 216b belonging to the same detection area 215b, 215c in the subsequent evaluation by the image generation controller 10, or by outputting the output signals different detection fields, which belong to the same detection area, are calculated by the controller 10 in a suitable manner with each other.
  • a corresponding multi-detector 209 with a multiplicity of detection fields 216a, 216b per detection area 215a, 215b, 215c can be realized in a variety of ways.
  • Embodiment of such a multi-detector 209 may be a CCD camera with an upstream scintillator. Each pixel of the CCD camera then forms a detection field 216a, 216b and several detection fields then together form one each
  • Detection area 215a, 515b, 215c Detection area 215a, 515b, 215c.
  • a fiber bundle may be arranged between a scintillator and a detector which transports the light generated in the scintillator by the interaction products incident there to the detectors.
  • the fiber bundle then has at least one fiber for each detection field 216a, 216b.
  • the detector also has an independent detector or a separate detector pixel for each detection field.
  • a corresponding detector 209 can also be a very fast pixelated electron detector, the directly incident electron
  • Scintillator arranged fiber bundles lead to a first group of detectors, which has only a single detector for each detection area.
  • a beam splitter arranged between the scintillator and the inlet ends of the fiber bundle
  • another part of the light generated in the scintillator can be directed to a second group of detectors which has a plurality of detectors for each detection area.
  • Each detector associated with the same detection area then forms a detection field. Since the two groups of detectors have very different numbers of detectors, then the two groups of detectors with correspondingly different clock rates can be read out for the entire detector group. Since the second set of detectors typically has a lower clock rate due to the greater number of detectors, it can recover signals that do not require high data rates, such as signals for beam adjuster components, and signals with the first set of detectors which are used for image formation.
  • FIGS. 8 and 9 respectively show further plan views of corresponding multi-detectors 209, wherein at the same time within the detection areas the intensity distributions of the respective particle beam incident on the respective detection area
  • the interaction products emerging from each field region in plane 101 would be projected onto the detector 209 by the system of objective, beam splitter 400 and projection lens 205 in a manner such that the intensity distribution in each detection region 215 is rotationally symmetric is as indicated for the intensity distribution 515e in a detection area 215e in FIG.
  • effects may be, for example, topography effects of the object surface which influence the starting conditions of the secondary electrons emerging from the object, or else sample charging effects.
  • aberrations in the lens 102, the beam splitter 400, and the projection lens 205 may be generated in the detection areas
  • Intensity distributions occur that differ from the rotational symmetry. This is in the 9 is indicated by the cross 515a in the detection area 215a. Is that of the
  • this information can be exploited to generate an autofocus signal.
  • the interaction products detected in the individual detection fields of the same detection area and the resulting detector signals can be analyzed with respect to their spatial distribution. If the determined symmetry of the intensity distribution deviates from the known desired geometry, an adjustment, e.g. a
  • Interaction products at the detector relative to desired positions or desired distributions can be used to draw conclusions about a global sample geometry, such as e.g. a sample tipping, or a global sample loading.
  • a sample property is global if it extends over more than one field area of a single ray.
  • Detection signals can in turn be determined both a shift in the intensity distribution of the detected interaction products and the deviation of the intensity distribution from the rotational symmetry.
  • the lateral shape of the features can be calculated with further information about the object, such as material composition and / or height of the topological features. For this, the relative positions of the brightness distributions as generated by the secondary electrons can be analyzed and the local, relative beam shape changes and
  • Beam position changes are analyzed at the detector.
  • charging the object at the point of impact of a primary sub-beam results in a shift in the intensity distribution of the interaction products in the detector plane and in a shape change in the intensity distribution of the interaction products.
  • charging of the object in a charging region 810 may cause the interaction products in a part of the detection regions 81 1 to broaden
  • Detection areas 81 l a, 812 a, 818 a shown. Starting from the respectively locally determined intensity distribution in the individual detection areas, the detection fields, which are indicated in FIG. 15 in each case as a square, are determined and newly combined to detection areas 81 la, 812 a, 818 a such that the respective intensity distribution of
  • Interaction products completely within the limits of each detection range lies. For example, six detection fields are assigned to the original detection area 81 1 in FIG. 14 after the new assignment, while from another original detection area 812 after the new assignment, a detection area 812 a with ten
  • Detection areas are then added to the detector signals in all detection fields to a signal and assigned to the corresponding object point on the object surface as an image signal.
  • the reassignment of the detection fields to the detection areas for individual pixels on the object surface can take place during the evaluation of the detector signals.
  • Detection area for each image area a charge or an excessive edge contrast to crosstalk (crosstalk between the detector channels) lead, since the detected signals can no longer be assigned to the detector areas unique.
  • the detection fields assigned to each detection area can be newly defined, depending on the position of the beams after analysis of the beam positions by finding simply connected regions with increased signal strength assign that on the one hand the Crosstalk is reduced, and on the other hand, no detector signal is lost in other channels. It is particularly advantageous if this evaluation takes place not only once per frame, but several times per frame or even per pixel. This makes the requirements for any charge compensation system or
  • Detection area 215a then image information can still be obtained if the irradiation of the object with primary rays leads to local sample charges.
  • the detection onssy system 200 in the figure 10 in addition to the multi-detector 209 and the
  • Imaging energy filter 600 for example, an omega filter on.
  • an imaging energy filter is for example in US 4740704 A described.
  • the imaging energy filter 600 images achromatically a first input-side plane 601 into an output image plane 602.
  • the imaging energy filter forms a second input-side plane 603 dispersively into a second output-side plane 604, the dispersion plane.
  • Interaction products that can pass through the filter 600 vary. In this way it can be achieved that only those interaction products are detected with the multi-detector 209, which emerge from the object with a predetermined by the diaphragm in the dispersion plane 604 energy. Also in this embodiment, the filtering of the
  • Interaction product depends on its kinetic energy in the filter.
  • Embodiment forms the imaging energy filter 600 together with the projection lens 205, the projective system.
  • FIG. 11 shows a detector system 200 which, in addition to the multi-detector 209 and the projection lens 205, has a dispersion-generating element 700.
  • a dispersion-generating element may for example be a magnetic sector.
  • Dispersion-generating element 700 entering interaction products are split in the dispersion-generating element 700 according to their kinetic energy.
  • the multi-detector 209 in this case, like the detector in Figure 7, for each
  • Detection area on a plurality of detection fields 216a, 216b The interaction products emerging from each field region in the plane 101 then encounter different detection fields 216a, 216b of the same detection region 215b due to the dispersion in the dispersion-generating element 700.
  • image information can again be obtained which depends on the kinetic energy of the interaction products detected in the respective detection field. Since the kinetic energy of the interaction products in turn from the electrostatic potential at the location where the interaction products have left the first plane 101 depends, thus allowing voltage contrast images to be generated.
  • conclusions can be drawn about the adjustment state of the overall system. These inferences or information can be used to automatically rejuvenate the system or to activate automated adjustment actions.
  • An evaluation of the form of the distribution or an offset of the signals in the detection field associated with the same detection area can also be used to obtain conclusions about the focusing ring and other parameters such as the inclination of the object surface.
  • the distribution of the signals in the detection field associated with the same detection area can be averaged over a plurality of detection fields and / or over time. This then provides information about global object properties, such as the global slope of the object surface relative to the optical axis of the particle beam system.
  • FIG. 16 describes a method which can be carried out with a particle beam apparatus and with which image information with amplified topography effects of the
  • Object surface can be obtained.
  • the object surface is irradiated simultaneously in several separate field regions, each with a primary beam of charged particles.
  • interaction products which emerge from the object due to the incident primary rays are collected by means of a first extraction field and those collected by the first extraction field are collected
  • the two extraction fields in steps 901 and 903 should clearly differ, in particular the electric field strength of the larger extraction field at the surface of the object should be at least 10%, better still more than 20%, larger than the electric field strength of the smaller extraction field. At the same time, the electric field strength of the larger extraction field should be at least 100V / mm larger than the electric field strength of the smaller extraction field.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Beschrieben ist ein Teilchenstrahl-System mit einer Teilchenquelle (301), welche dazu konfiguriert ist, einen ersten Strahl (309) geladener Teilchen zu erzeugen. Das Teilchenstrahl-System weist einen Vielstrahlerzeuger (305) auf, der dazu konfiguriert ist, aus einem ersten einfallenden Strahl geladener Teilchen eine Mehrzahl von Teilstrahlen (13) zu erzeugen, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der Teilstrahlen räumlich voneinander beabstandet sind, wobei die Mehrzahl an Teilstrahlen mindestens einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl umfasst. Das Teilchenstrahl-System weist ein Objektiv (102) auf, das dazu konfiguriert ist, einfallende Teilstrahlen in einer ersten Ebene zu fokussieren, derart, dass ein erster Bereich, auf den der erste Teilstrahl in der ersten Ebene einfällt, von einem zweiten Bereich getrennt ist, auf den ein zweiter Teilstrahl einfällt. Das Teilchenstrahl-System weist ein Detektorsystem mit mehreren Detektionsbereichen (209) und einem Projektivsystem (205) auf, wobei das Projektivsystem dazu konfiguriert ist, Wechselwirkungsprodukte, die die erste Ebene aufgrund der einfallenden Teilstrahlen verlassen, auf das Detektorsystem zu projizieren. Das Projektivsystem und die mehrerer Detektionsbereiche sind so aufeinander abgestimmt sind, dass Wechselwirkungsprodukte, die von dem ersten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen ersten Detektionsbereich des Detektorsystems projiziert werden und Wechselwirkungsprodukte, die von dem zweiten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen zweiten Detektionsbereich projiziert werden, der vom ersten Detektionsbereich verschiedenen ist. Weiterhin weist das Detektorsystem eine Filtereinrichtung (208) zur Filterung der Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs auf.

Description

Beschreibung:
Teilchenstrahlsystem und Verfahren zur teilchenoptischen Untersuchung eines Objekts
Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem, welches mit einer Vielzahl von Teilchenstrahlen arbeiten.
Aus WO 2005/024881 A2 ist ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem in Form eines
Elektronenmikroskopiesystems bekannt, welches mit einer Vielzahl von Elektronenstrahlen arbeitet, um ein zu untersuchendes Objekt mit einem Bündel von Elektronenstrahlen parallel abzurastem. Das Bündel von Elektronenstrahlen wird erzeugt, indem ein von einer
Elektronenquelle erzeugter Elektronenstrahl auf eine Multiaperturplatte gerichtet wird, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Ein Teil der Elektronen des Elektronenstrahls trifft auf die Multiaperturplatte und wird dort absorbiert, und ein anderer Teil des Strahls durchsetzt die Öffnungen der Multiaperturplatte, so dass im Strahlengang hinter einer jeden Öffnung ein Elektronenstrahl geformt wird, dessen Querschnitt durch den Querschnitt der Öffnung definiert ist. Weiterhin führen geeignet gewählte elektrische Felder, welche im Strahlengang vor und/oder hinter der Multiaperturplatte bereitgestellt sind, dazu, dass eine jede Öffnung in der
Multiaperturplatte als eine Linse auf den die Öffnung durchsetzenden Elektronenstrahl wirkt, so dass diese in einer Ebene fokussiert werden, welche in einem Abstand von der Multiaperturplatte liegt. Die Ebene, in der die Foki der Elektronenstrahlen gebildet werden, wird durch eine nachfolgende Optik auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts abgebildet, so dass die einzelnen Elektronenstrahlen als Primärstrahlen fokussiert auf das Objekt treffen. Dort erzeugen sie von dem Objekt ausgehende Rückstreuelektronen oder Sekundärelektronen, welche zu Sekundärstrahlen geformt und von einer weiteren Optik auf einen Detektor gerichtet werden. Dort trifft ein jeder der Sekundärstrahlen auf ein separates Detektorelement, so dass die mit diesen detektierten Elektronenintensitäten Informationen zu dem Objekt an dem Ort
bereitstellen, an dem der entsprechende Primärstrahl auf das Objekt trifft. Das Bündel von Primärstrahlen wird systematisch über die Oberfläche des Objekts gescannt, um in der für Rasterelektronenmikroskope üblichen Weise ein elektronenmikroskopisches Bild des Objekts zu erzeugen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Patentanmeldung, ein derartiges Vielstrahl - Teilchenstrahlsystem weiterzubilden und insbesondere die Kontrasterzeugung bei einem derartigen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem weiter zu verbessern. Ein weiteres Ziel ist es, weitergebildete Verfahren zur teilchenoptischen Untersuchung von Objekten anzugeben. Das erstgenannte Ziel wird durch ein Teilchenstrahisystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Das weitere Ziel wird durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 13, 22 und 24 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsfonnen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Teilchenstrahisystem eine Teilchenquelle auf, welche dazu konfiguriert ist, einen ersten Strahl geladener Teilchen zu erzeugen. Weiterhin weist das Teilchenstrahisystem einen Vielstrahlerzeuger auf, der dazu konfiguriert ist, aus dem ersten, einfallenden Strahl geladener Teilchen eine Mehrzahl von Teilstrahlen zu erzeugen, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ausbereitungsrichtung der Teilstrahlen räumlich voneinander beabstandet sind. Die Mehrzahl an Teilstrahlen umfasst dabei mindestens einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl. Das Teilchenstrahisystem weist weiterhin ein Objektiv auf, das dazu konfiguriert ist, einfallende Teilstrahlen in einer ersten Ebene zu fokussieren, derart, dass ein erster Bereich, auf den der erste Teilstrahl in der ersten Ebene einfällt, von einem zweiten Bereich getrennt ist, auf den ein zweiter Teilstrahl einfällt. Weiterhin weist das
Teilchenstrahisystem ein Detektorsystem mit mehreren Detektionsbereichen und einem
Projektivsystem auf. Das Projekt! vsystem ist dazu konfiguriert, Wechselwirkungsprodukte, die die erste Ebene aufgrund der einfallenden Teilstrahlen verlassen, auf die Detektionsbereiche des Detektorsystems zu projizieren. Das Projektivsystem und die mehreren Detektionsbereiche sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass Wechselwirkungsprodukte, die von dem ersten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen ersten Detektionsbereich des Detektorsystems projiziert werden, und Wechselwirkungsprodukte, die von dem zweiten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen zweiten Detektionsbereich projiziert werden. Der zweite Detektionsbereich ist dabei vom ersten Detektionsbereich verschieden. Weiterhin weist das Detektorsystem eine Filtereinrichtung zur Filterung der Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs auf.
Durch eine geeignete Filterung der Wechsel Wirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs lässt sich der Kontrast in einem Bild, das dadurch entsteht, dass die
Ausgangssignale des Detektorsystems für die verschiedenen Detektionsbereiche zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden, verstärken. Dabei soll sich die Filterung nicht auf die Ausblendung oder Unterdrückung von Wechselwirkungsprodukten beschränken, deren Bahnen in einem äußeren, von einer optischen Achse des Projektivsystems weit abliegenden Bereich verlaufen.
Die geladenen Teilehen können Elektronen oder Ionen sein. Die Wechselwirkungsprodukte können insbesondere Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen sein. Die
Wechselwirkungsprodukte können aber auch Primärteilchen sein, die aufgrund eines
Abbremspotenzials zwischen dem Objektiv und dem Objekt eine Bewegungsumkehr erfahren, ohne dass ein physikalischer Streuprozess zwischen den primären Teilchen und dem Objekt stattfindet.
Bei einer Ausführungsform weist die Filtereinrichtung mehrere erste Detektionsfelder auf, die dem ersten Detektionsbereich zugeordnet sind. Weiterhin weist die Filtereinrichtung mehrere zweite Detektionsfelder auf, die dem zweiten Detektionsbereich zugeordnet sind. Jedes erste und zweite Detektionsfeld ist dabei dazu ausgebildet, auf das jeweilige Detektionsfeld einfallende Wechselwirkungsprodukte unabhängig von auf andere Detektionsfelder einfallende
Wechselwirkungsprodukte zu detektieren. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist der Detektor für jeden Detektionsbereich eine Vielzahl Detektionsfelder auf, die jeweils unabhängig voneinander Wechsel Wirkungsprodukte detektieren. Derartige Vorrichtungen sind aus der Lichtmikroskopie bekannt aus den Schriften US8705172B2 sowie DE 102010049627 AI, sowie aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2013 218 795.5.
Das Teilchenstrahlsystem kann femer einen Controller umfassen, der dazu ausgebildet ist, Detektorsignale der mehreren Detektionsfelder eines zugeordneten Detektionsbereichs getrennt voneinander auszulesen und zu verarbeiten. Durch Auswertung der von den verschiedenen Detektionsfeldern erzeugten zugeordneten Detektorsignale lassen sich wichtige
Zusatzinformationen gewinnen. Beispielsweise lässt sich aus einer Analyse der Detektorsignale für jedes Detektionsfeld ermitteln, ob der zugehörige primäre Teilstrahl fokussiert auf eine Objektoberfläche einfällt, also am Ort des einfallenden Teilstrahls die Oberfläche des Objekts mit der ersten Ebene zusammenfällt. Diese Information kann nachfolgend genutzt werden, um ein automatisiertes Justagesystem wie ein Autofokussystem, ein Detektor- Justage System oder ein Filter- Justagesystem anzusteuern, um eine optimale Fokussierang der Teilstrahlen auf einer Oberfläche des Objekts zu erreichen. Weiterhin lässt sich durch einen Vergleich der
Detektorsignale der zum selben Detektionsbereich gehörenden Detektionsfelder zusätzliche Information über die Topographie eines untersuchten Objekts an der Stelle, an der der zugeordnete Teilstrahl auf das Objekt einfällt, gewinnen. Weiterhin kann man aus der Mittelung der zu mehreren Detektionsbereichen oder der zu einem ganzen Bild zugehörigen
Detektorsignale eine Information über die Neigung der Probe innerhalb des durch die gemtttelten Detektionsbereiche definierten Bereichs auf der Oberfläche des Objekts (Objektbereich) gewinnen. Durch eine Auswertung der zu mehreren Detektionsbereichen zugehörigen
Detektorsignale kann man außerdem die globale Geometrie des Objekts innerhalb des Bereichs auf der Oberfläche des Objekts, der durch die ausgewerteten Detektorsignale definiert ist, bestimmen und diese Information für eine Fokuskorrekur und/oder eine Astigmatismuskorrektur in zu dem ausgewerteten Objektbereich benachbarten Objektbereichen nutzen.
Bei einer weiteren Ausbildung kann das Detektionssystem zusätzlich ein eine Dispersion erzeugendes Element aufweisen. Das die Dispersion erzeugende Element führt dann zu einer Aufspaltung der einem Dctcktionsbcreich zugeordneten Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihrer jeweiligen kinetischen Energie. Durch Vergleich der Detektorsignale, die zu den
Detektionsfeldem desselben Detektionsbereichs gehören, lässt sich dadurch auf die kinetische Energie der Wechsel Wirkungsprodukte bei Austritt aus dem Objekt zurückschließen. Auf diese Weise lässt sich ein Spannungskontrast (Voltage Contrast) erzeugen. Unter Spannungskontrast ist dabei auch zu verstehen, dass für Sekundärelektronen, die aus Objektbereichen mit verschiedener elektrischer Aufladung aus dem Objekt austreten, das Potential, mit dem die Sekundärelektronen aus dem Objekt austreten, verschieden ist. Ein Beispiel dafür sind
Kontaktlöcher in Halbleiterstrukturen, die zwischen verschiedenen Ebenen der
Leiterbahnstrukturen Kontakte herstellen. Ist in einem solchen Kontaktloch die Verbindung zwischen zwei Ebenen nicht gegeben, dann führt die Bestrahlung mit geladenen Teilchen, z.B. Elektronen, zu einer Aufladung im Kontaktloch, da die Ladungen nicht abfließen können. Die inelastisch gestreuten Teilchen (z.B. Elektronen) oder Sekundärelektronen starten dann von einem anderen elektrischen Potential als dies in einem kontaktierten Kontaktloch der Fall ist. Dadurch dass man diese Elektronen aufgrund ihrer unterschiedlichen kinetischen Energien, die aufgrund des eine Dispersion erzeugenden Elements zu unterschiedlichen Bahnverläufen führen, voneinander unterscheiden kann, können nicht kontaktierte Kontaktlöcher mit einer erheblich höheren Geschwindigkeit detektiert werden, da das Signal/Rausch-Verhältnis stark erhöht ist.
Alternativ zu einer Ausführungsform mit einem eine Dispersion erzeugenden Element kann auch die Filtcreinrichtung ein eine Dispersion erzeugendes abbildendes Energiefilter sein. Auch mit Hilfe eines solchen Energiefilters lassen sich die detektierten Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihrer kinetischen Energie aufspalten und selektieren. Auch diese Ausführungsform kann zur Erzeugung eines Spannungskontrastes genutzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Projektivsystem eine Crossover-Ebene auf, und die Filtereinrichtung ist als eine in der Nähe dieser Crossover-Ebene angeordnete Blende ausgebildet. Insbesondere kann die Blende eine ringförmige Öffnung aufweisen. Mit Hilfe der ringförmigen Blende kann erreicht werden, dass nur solche aus dem untersuchten Objekt austretenden Wechselwirkungsprodukte detektiert werden, die unter einem bestimmten virtuellen Startwinkelbereich aus dem Objekt austreten. Durch die ringförmige Blende erfolgt eine Selektion nach derjenigen Vektorkomponente der Startgeschwindigkeit der aus dem Objekt austretenden Wechselwirkungsprodukte, die parallel zur Objektoberfläche gerichtet ist.
Hierdurch kann zusätzliche Information über die Topographie der Objektoberfläche oder das Material an der Objektoberfläche an dem Ort, auf den der zugeordnete Teilstrahl einfällt, gewonnen werden, insbesondere lässt sich die Energieverteilung der durch die Blende hindurchtretenden Wechselwirkungsprodukte mit der ringförmigen Blende partiell filtern. Da die Energieverteilung Wechselwirkungsprodukte, insbesondere bei Sekundärelektronen als
Wechselwirkungsprodukte, u. a. auch von dem lokalen Oberflächenpotential, und die Anzahl der emittierten Sekundärelektronen von der atomaren Massenzahl der Atome an dem Ort, an dem die Sekundärelektronen aus dem Objekt austreten, abhängt, lässt sich auf diese Weise zusätzliche Information über die materielle Zusammensetzung des Objekts am jeweiligen Ort auf der Objektoberfläche gewinnen, sofern Annahmen über die Probenoberfläche gemacht werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Projektivsystem mehrere seriell hintereinander angeordnete Teilchenstrahllinsen aufweisen, die mindestens zwei hintereinander folgende Crossover- Ebenen erzeugen. In jeder der mindestens zwei Grosso er-Ebenen kann dann jeweils eine Blende angeordnet sein. Beispielsweise kann eine erste Blende eine zentrale Öffnung aufweisen, die nur Wechselwirkungsprodukte passieren können, deren Bahnen hinreichend nahe an der optischen Achse des Projektivsystems verlaufen. Mit Hilfe einer solchen„Hellfeldblende" lässt sich ein Übersprechen zwischen den verschiedenen Detektionsbereichen vermeiden. Mit anderen Worten ausgedrückt, mit Hilfe der„Hellfeldblende" kann verhindert werden, dass Wechselwirkungsprodukte, die aus einem ersten Bereich der ersten Ebene austreten, auf einen Detektionsbereich treffen, der einem anderen Bereich in der ersten Ebene zugeordnet ist. In der zweiten Crossover-Ebene kann wiederum eine Blende mit einer ringförmigen Öffnung angeordnet sein. Wie bei der oben bereits beschriebenen Ausführungsform lässt sich dann zusätzliche Information über die atomare Massenzahl an der Objektoberfläche gewinnen und/oder zusätzlicher Topographiekontrast erzeugen. Dies kann vorzugsweise mit einer
Dunkelfeldblende erfolgen.
Durch Variation der Brennweiten der Teilchenstrahllinsen, lässt sich die durch die Blenden erzielte Filterwirkung variieren. Deshalb können in einer weiteren Ausführungsform die
Brennweiten der Teilchenstrahllinsen variierbar sein.
Die Teilchenstrahllinsen können als Magnetlinsen oder als elektrostatische Linsen ausgebildet sein oder sie können als Kombinationslinsen mit überlagerten magnetischen und
elektrostatischen Feldern ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform umfasst das Teilchenstrahlsystem weiterhin ein Strahlablenksystem, das dazu ausgebildet ist, den ersten Teilstrahl und den zweiten Teilstrahl senkrecht zu deren Ausbreitungsrichtung abzulenken. Der Controller ist dabei weiterhin so ausgebildet, zu unterschiedlichen Ablenkungen der Teilstrahlen zugehörige Detektorsignale der verschiedenen Detektionsbereiche zu einem Bild zusammenzusetzen. Durch die Auslenkung der Teilstrahlen lässt sich mit jedem Teilstrahl ein gesamter erster Bereich abrastem (abscaraien) und die Bildinformation, die durch das Abrastem (Abscannen) durch die Mehrzahl der Teilstrahlen erzeugt wird, zu einem Gesamtbild zusammensetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
teilchenmikroskopischen Untersuchung eines Objektes mit den Schritten:
- simultane Bestrahlung des Objekts in mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen.
- Aufsammeln von Wechselwirkungsprodukten, die aufgrund der einfallenden
Primärstrahlen aus dem Objekt austreten,
- projizieren der Wechsel Wirkungsprodukte auf mehrere Detektionsbereiche eines
Detektors derart, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen austretenden
Wechsel wirkungsprodukte auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden, und - Filterung der Wechselwirkungsprodukte in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen
Bahnverlauf.
Insbesondere kann die Filterung der Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihrer
Bewegungsenergie erfolgen.
In einer Ausfuhrungsform kam, wie bereits weiter oben beschrieben ist, die Filterung der Wechselwirkungsprodukte mit Hilfe eines Detektors erfolgen, der für jeden Detektionsbereich mehrere voneinander unabhängige für Wechselwirkungsprodukte sensitive Detektionsfelder aufweist. Die Signale der zu demselben Detektionsbereich zugehörigen Detektionsfelder können dabei relativ zueinander ausgewertet werden, um beispielsweise ein Bild mit einem verbesserten Spannungskontrast, einem verbesserten Topographiekontrast oder einem verbesserten
Materialkontrast zu erzeugen. Weiterhin können Kanten mit bestimmter Ausrichtung
hervorgehoben werden oder ein Höhenprofil der Objektoberfläche erstellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform für ein Verfahren zur teilchenmikroskopischen
Untersuchung eines Objekts wird das Teilchenstrahlsystem im sogenannten Reflexionsmodus betrieben. Bei diesem Verfahren wird an das zu untersuchende Objekt ein elektrostatisches Potenzial angelegt, das im Wesentlichen dem elektrischen Potenzial des Teilchenstrahlerzeugers oder der Teilchenstrahlerzeuger (Teilchenquelle) entspricht. Durch das an das Objekt angelegte elektrostatische Potenzial werden die primären Teilstrahlen vor Erreichen des Objektes, aber in unmittelbarer Nähe der Objektoberfläche, wie an einem elektrostatischen Spiegel auf eine kinetische Energie von null abgebremst und in die umgekehrte Richtung, in Richtung auf das Objektiv zurückbeschleunigt. Diejenigen Teilchen, die aufgrund des elektrostatischen Potenzials des Objekts eine Bewegungsumkehr erfahren haben, werden aufgesammelt und nachfolgend werden die aufgesammelten geladenen Teilchen auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart projiziert, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen in der Objektebene
aufgesammelten geladenen Teilchen auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden. Auch bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt einer Filterung der aufgesammelten Teilchen in Abhängigkeit ihres jeweiligen
Bahnverlaufs. Die Filterung der aufgesammelten Teilchen kann dabei mit Hilfe eines Detektors erfolgen, der für jeden Detektionsbereich mehrere voneinander unabhängige, für die
aufgesammelten Teilchen sensitive Detektionsfelder aufweist. Beim Betrieb des Teilchenstrahlsystem im Reflexionsmode lassen sich bei der Untersuchung elektrisch nicht-leitender Objekte lokale elektrische Aufladungen der Objekte durch die einfallenden Primärstrahlen bei geeigneter Wahl der Einstrahlungsparameter nahezu vollständig vermeiden, da die Primärteilchen der Teilstrahlen nicht in das Objekt eindringen. Wenn man das Objektpotenzial variiert, kann man dasjenige Objektpotenzial bestimmen, bei dem die
Primärteilchen auf der Objektoberfläche mit verschwindender kinetischer Energie landen.
Dadurch kann man das elektrische Potenzial der Objektaufladung bestimmen. Führt man dieses für eine Vielzahl verschiedener Punkte auf der Objektoberfläche durch, lässt sich der elektrische Potenzial verlauf in der Nähe der Objektoberfläche bestimmen. Durch die oben beschriebene Filterung der Wechselwirkungsprodukte können darüber hinaus die Bahnverläufe der
Wechsel wirkungsprodukte bestimmt werden. Aus den Bahnverläufen kann auf die Form des lokalen Potenzialverlaufs in der Nähe der Oberfläche des Objekts zunickgeschlossen werden, und aus diesem auf die lokale Topographie der Objektoberfläche. Durch das„berührungslose" Abtasten der Oberfläche kann auf Verfahren zur Ladungskompensation weitgehend verzichtet werden, insbesondere kann durch Variation von Parametern wie Objektpotenzial oder Fokuslage des Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems aus einer Mehrzahl von Datensätzen die Probentopographie mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Das Verfahren kann demgemäß auch die Schritte Variieren des Objektpotenzials, Bestimmen des Potenzialverlaufs in der Nähe der
Objektoberfläche und Bestimmen der lokalen Topographie der Objektoberfläche aus dem lokalen Potenzialverlauf in der Nähe der Oberfläche des Objekts enthalten.
Bei einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur teilchenmikroskopischen
Untersuchung eines Objekts mit einem Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem werden die
Wechselwirkungsprodukte, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, zunächst mit einem ersten Absaugfeld aufgesammelt und auf mehrere
Detektionsberei che eines Detektors derart projiziert, dass die von zwei verschiedenen
Feldbereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte auf unterschiedliche Detektionsberei che des Detektors auftreffen. Nachfolgend werden die Wechselwirkungsprodukte, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, mit Hilfe eines zweiten Absaugfelds aufgesammelt, das von dem ersten Absaugfeld verschieden ist. Auch die mit dem zweiten Absaugfeld aufgesammelten Wechselwirkungsprodukte werden nachfolgend wiederum auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart projiziert, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen aus dem Objekt austretenden Sekundärteilchen auf unterschiedliche
Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden. Nachfolgend werden dann die bei unterschiedlichen Absaugfeldem aber zum selben Detektionsbereich gehörigen Detektorsignale miteinander derart verrechnet, dass ein um Topographieeffekte des Objekts angereichertes Datensignal erzeugt wird, das dann nachfolgend zur Bilderzeugung und Bilddarstellung verwendet wird. Dieses Verfahren kann analog für drei, vier, oder mehr verschiedene
Absaugfelder durchgeführt werden, um eine höhere Genauigkeit bei der Verrechnung zu erreichen. Ist das Absaugfeld in der Lage, in das Objekt einzudringen, können durch dieses Verfahren auch Strukturen unterhalb der Objektoberfiäche abgebildet werden, die in den Einzelbildern nicht sichtbar sind.
Auch bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, bei dem Wechselwirkungsprodukte bei unterschiedlichen Absaugfeldem delektiert werden, kann zusätzlich vor dem Detektieren der Wechselwirkungsprodukte eine Filterung der Wechselwirkungsprodukte in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Bahnverlauf erfolgen. Die Filterung kann, wie oben beschrieben, durch eine Fourierfilterung mit einer Blende mit einer kreis- oder ringförmigen für
Wechselwirkungsprodukte durchlässigen Öffnung in einer Crossover-Ebene erfolgen.
Alternativ dazu kann, wie ebenfalls bereits weiter oben beschrieben ist, die Filterung der Wechselwirkungsprodukte mit Hilfe eines Detektors erfolgen, der für jeden Detektionsbereich mehrere voneinander unabhängige für Wechselwirkungsprodukte sensitive Detektionsfelder aufweist.
Nachfoigend werden Einzelheiten der genannten und weiterer Ausführungsformen anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 : Eine Prinzipskizze für eine Ausführungsform eines Vielzahl-Teilchenstrahlgerätes. Figur 2: Eine Prinzipskizze eines Detektorsystems in einer ersten Ausführungsform .
Figur 3: Eine Aufsicht auf eine Blende mit einer ringförmigen Öffnung.
Figur 4: Eine Prinzipskizze einer zweiten Ausfuhrungsform für eine Detektorsystem.
Figur 5: Eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform für ein Detektorsystem.
Figur 6: Eine Aufsicht auf eine Blende mit einer kreisförmigen Öffnung.
Figur 7: Eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines Detektorsystems mit einem
Detektor, der für jeden Detektionsbereich eine Vielzahl Detektionsfelder aufweist.
Figur 8: Eine Aufsichten auf einen Detektor mit einer Vielzahl an Detektionsbereichen mit darauf beispielhaften angedeuteten Intensitätsverteilungen der auf die
Detek t i on sbere i ch e einfallenden Wechselwirkungsprodukte. Figur 9: Eine Aufsicht auf einen Detektor mit einer Vielzahl an Detektion sbere i chen mit darauf beispielhaften angedeuteten Intensitätsverteilungen der auf die Detektionsbereiche einfallenden Wechsel Wirkungsprodukte.
Figur 10: Eine Prinzipskizze eines Detektorsystems mit einem Energiefilter.
Figur 1 1 : Eine Prinzipskizze eines Detektorsystems mit einem dispersiven Element.
Figur 12: Eine Aufsicht auf eine Mehrfachblende mit mehreren Hellfeld- und
Dunkelfeldaperturen.
Figur 13: Eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform eines Detektorsystems.
Figur 14: Eine weitere Aufsicht auf einen Detektor mit einer Vielzahl an Detektionsbereichen mit darauf beispielhaften angedeuteten Intensitätsverteilungen der auf die Detektionsbereiche einfallenden Wechselwirkungsprodukte im Fall von Obj ektau ladungen.
Figur 15: Eine weitere Aufsicht auf den Detektor in Figur 14 mit einer geänderten Zuordnung zwischen Detektionsfeldern und Detektionsbereichen.
Figur 16: Ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zu Verstärkung von Topographieeffekten.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines TeilchenstraMsystems 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, beispielweise Sekundärelektronen, zu generieren, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend delektiert werden. Das Teilchenstrahlsystem 1 ist vom Rasterelektronenmikroskoptyp ("scanning electron microscope", SEM), welches mehrere primäre Teilstrahlen 3 einsetzt, die an mehreren Orten 5 auf einer Oberfläche des Objekts 7 auftreffen und dort mehrere, räumlich voneinander getrennte, Elektronenstrahi flecken bzw. - spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein und beispielsweise einen Halbleiter- Wafer, 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 II der Figur 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 Figur 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 kleine Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlen bzw. Auftrefforten wesentlich größer gewählt werden, wie beispielsweise 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 P] zwischen benachbarten
Auftrefforten. Beispielhafte Werte des Abstands Pj sind 1 Mikrometer, 10 Mikrometer und
40 Mikrometer. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie beispielsweise 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 Manometer, 100 Nanometer und 200 Nanometer. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100.
Die auf das Objekt treffenden Primärteilchen generieren Wechselwirkungsprodukte, beispielsweise 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 Wechsel Wirkungsprodukte werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt. Das Teilchenstrahlsystem 1 stellt einen Teilchenstrahlengang 1 1 bereit, um die Vielzahl von sekundären 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 12 in Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ebene 21 1 , in welcher einzelne Detektionsbereiche des Teikhen-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 Strahl erzeugungsvorrichtung 300 erzeugt, welche wenigstens eine Teilchenquelle 301 (z.B. eine Elektronenquelle), wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multiaperturanordnung 305 und eine Feldlinse 307 umfasst. Die
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Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der ersten Teilchenoptik zwischen der
Multiaperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Die Strahl weiche 400 ist auch Teil der zweiten Teilchenoptik im Strahlengang zwischen dem
Objektivlinsensystem 100 und dem Detektorsystem 200.
Weitergehende Information zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multiaperturplatten und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/024881 , WO 2007/028595, WO 2007/028596, WO201 1/124352 und WO 2007/060017 und den deutschen Patentanmeldungen mit den
Anmeldenummern DE 10 2013 016 1 13.4 und DE 10 2013 014 976.2 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Weiterhin weist das Detektorsystem 200 eine Filtereinrichtung 208 auf, mit deren Hilfe die aus dem Objekt 7 bzw. der ersten Ebene 101 austretenden Wechselwirkungsprodukte (z.B.
Elektronenstrahlen 9) entsprechend ihres Bahnverlaufs gefiltert werden. Beispiele für
Detektoreinrichtungen mit unterschiedlichen Filtereinrichtungen werden nachfolgend anhand der Figuren 2-15 näher beschrieben.
Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist weiterhin einen Controller 10 auf, der 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 Detektorsignale. Weiterhin ist der Controller 10 ausgebildet, um ausgehend von den mit dem Multidetektor 209 erzeugten Detektorsignalen Bilder von Objektoberflächen auf einer Wiedergabeeinrichtung, z.B. einem Display, zu erzeugen.
Das Detektorsystem 200 in der Figur 2 weist zusätzlich zu der Projektionslinse 205 und dem Multidetektor 209 zwei weitere Teilchenstrahllinsen 210, 21 1 auf. Die erste weitere
Teilchenstrahl linse 210 bildet einen Crossover in einer Crossover-Ebene 214. In dieser
Crossover- Ebene 214 werden die Bahnen der Wechselwirkungsprodukte, die die erste Ebene 101 (Objektebene) in unterschiedlichen Bereichen verlassen, einander überlagert. Die zweite zusätzliche Teilchenstrahllinse 21 1 wird so betrieben, dass ihre Brennebene im Wesentlichen in der Crossover-Ebene 214 der ersten zusätzlichen Teilchenstrahllinse 210 liegt. Die in der ersten Ebene 101 in verschiedenen Bereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte verlaufen dann hinter der zweiten zusätzlichen Teilchenstrahllinse 21 1 wieder getrennt voneinander und werden durch die Projektionslinse 205 auf die verschiedenen Detektionsbereiche 215 des Multidetektors 209 projiziert.
In der Crossover-Ebene 214 oder in der Nähe der Crossover-Ebene 214, also zwischen den beiden zusätzlichen Teilchenstrahllinsen 210 und 21 1 , ist eine Blende 213 angeordnet, mit deren Hilfe die Wechselwirkungsprodukte in einer gewünschten Weise entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs gefiltert werden können. Zwei beispielhaften Blenden 213 sind in den Figuren 3 und 6 dargestellt. Die in der Figur 3 dargestellte Blende 213 weist einen zentralen Bereich 220 und einen peripheren Bereich 223 auf, die beide für die Wechselwirkungsprodukte undurchlässig sind. Zwischen dem zentralen Bereich 220 und dem peripheren Bereich 223 weist die Blende 213 einen ringförmigen, für Wechselwirkungsprodukte durchlässigen Bereich auf, der in der dargestellten Ausführungsform aus drei Ringsegmenten 221 , 222, 223 besteht. Die zwischen den ringförmigen Segmenten 221 , 222, 223 vorhandenen Stege, die die ringförmigen Segmente voneinander trennen, dienen lediglich dazu, den zentralen Bereich 220 und den peripheren Bereich 223 miteinander zu verbinden. Mit Hilfe einer derartigen ringförmigen Blende können die Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres Startwinkels beim Austritt aus dem Objekt 7 bzw. beim Verlassen der ersten Ebene 101 gefiltert werden. Es können also nur solche
Wechselwirkungsprodukte die Blende in einem der drei für die Wechselwirkungsprodukte transparenten Ringsegmente 221 , 222, 223 passieren, die in einem bestimmten Winkelbereich die erste Ebene 101 verlassen haben. Mit Hilfe einer solchen Blende kann der
Topographiekontrast erhöht werden, da an Kanten der Objektoberfläche 7 die
Wechselwirkungsprodukte (z.B. Sekundärelektronen) vornehmlich unter einem größeren Neigungswinkel relativ zu den einfallenden Teilstrahlen austreten.
Da die Blende 213 in einer Crossover-Ebene 214 des Detektorsystems angeordnet ist, ist nur eine einzige ringförmige Blende für sämtliche Teilstrahlen des Vielteilchenstrahlsy Siems erforderlich. Die von sämtlichen Teilstrahlen des Teilchenstrahl Systems aus dem Objekt 7 generierten
Wechselwirkungsprodukte erfahren auf diese Weise alle dieselbe Filterung.
Bei der Ausführungsform in Figur 2 bilden die beiden weiteren Teilchenstrahllinsen 210, 21 1 zusammen mit der Blende 213 und der Projektionslinse 205 ein Projektivsystem. Die Blende 213 in der Figur 6 weist lediglich eine für die Wechselwirkungsprodukte durchlässig kreisförmige Öffnung 214 auf. Mit Hilfe einer solchen„Hellfeldblende" in der Crossover-Ebene 214 des Detektorsystems 200 in Figur 2 lässt sich ein Übersprechen der Detektionssignale zwischen den Detektionsbereichen des Detektors 209 vermeiden. Ein Übersprechen zwischen den Detektionsbereichen 215 kann dadurch entstehen, wenn Wechselwirkungsprodukte, die aus einem Feldbereich in der ersten Ebene 101 austreten, auf einen Detektionsbereich 215 auftreffen, der diesem Feldbereich nicht zugeordnet ist. Mit Hilfe der Hellfeldblende 213 in der Figur 6 lässt sich durch eine geeignete Wahl des Öffnungsdurchmessers der kreisförmigen Öffnung 214 sicherstellen, dass sämtliche Wechselwirkungsprodukte, die aufgrund ihres Bahnverlaufs auf einen Detektionsbereich auftreffen würden, der nicht dem entsprechenden Feldbereich zugeordnet ist, ausgefiltert werden und von der Blende 213 absorbiert werden. Im in radialer Richtung äußeren Bereich der Crossover-Ebene verlaufen die Bahnen derjenigen
Wechselwirkungsprodukte, die eine Kombination aus großen Startwinkeln und großer
Startenergie beim Austritt aus dem Objekt aufweisen. Durch eine Hellfeldblende kann das Übersprechen zwischen benachbarten Strahlen reduziert werden. Außerdem können durch eine Hellfeldblende auch die Kontraste, wie z.B. Kantenkontraste, beeinflusst werden.
Um unterschiedliche Filterungen erzeugen zu können, können die Blenden 213 austauschbar in dem Detektorsystem 200 angeordnet sein und es können mehrere Blenden mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern, ingdurchmessern und Ringbreiten vorgesehen sein. Alternativ zu einer austauschbaren Blende mit nur einer Blendenöffnung können auch Mehrfachblenden verwendet werden. Eine Aufsicht auf eine Mehrfachblende 803 mit mehreren Blendenöffnungen 803a - 803d ist in der Figur 12 dargestellt. Bei der in der Figur 12 dargestellten Mehrfachblende weisen zwei Blendenöffnungen 803a, 803b jeweils ringförmige für Wechselwirkungsprodukte transparente Öffnungen auf, wobei sowohl die Innendurchmesser als auch die
Außendurchmesser der ringförmigen Öffnungen unterschiedlich sind. Zwei weitere
Blendenöffnungen 803c, 803d sind kreisförmig mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern. Allerdings sind auch andere Blendenanordnungen mit mehr oder weniger verschiedenen
Blendenöffnungen möglich.
Die Figur 13 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel mit einem Detektorsystem, dessen Aufbau ärmlich zu dem Aufbau in der Figur 2 ist. Das Detektorsystem weist wiederum eine erste zusätzliche Teilchenstrahllinse 210 auf, die einen Crossover in einer Crossover-Ebene erzeugt. Eine zweite zusätzliche Teilchenstrahllinse 21 1 wird wiederum so betrieben, dass ihre Brennebene mit der von der ersten weiteren Teilchenstrahllinse 210 gebildeten Crossover-Ebene zusammen fällt. Die in der ersten Ebene 101 in verschiedenen Bereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte verlaufen dann hinter der zweiten zusätzlichen Teilchenstrahl linse 21 1 wieder getrennt voneinander und werden durch die Projektionslinse 205 auf die verschiedenen
Detektionsbereiche 215 des Multidetektors 209 projiziert. Zusätzlich zu dem
Ausfuhrungsbeispiel in Figur 2 sind in dem Ausfuhrungsbeispiel in Figur 13 zwischen der ersten zusätzlichen Teilchenstrahllinse 210 und der Crossover-Ebene ein erstes Doppelablenksystem 801 , 802 und zwischen der Crossover- Ebene und der zweiten weiteren Teilchenstrahllinse ist ein zweites Doppelablenksystem 803 , 804 angeordnet. In der Crossover-Ebene ist eine
Mehrfachblende 803 angeordnet, wie diese beispielhaft in Figur 12 dargestellt ist. Mithilfe der beiden Doppelablenksysteme 801, 802, 803, 804 kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine der Öffnungen der Mehrfachblende 803 ausgewählt werden, wobei in der Figur 13 nur zwei Öffnungen 803a, 803b der Mehrfachblende dargestellt sind. Mithilfe der Doppelablenksysteme kann daher je nach deren Erregung zwischen unterschiedlichen Kontrastierungen mithilfe der Mehrfachblende umgeschaltet werden. Die beiden Doppelablenksysteme 801, 802, 804, 805 wirken daher als Apertur selektoren.
Bei der Ausführungsform in Figur 13 bilden die beiden weiteren Teilchenstrahilinsen 210, 21 1 zusammen mit der Blende 213, den Doppelablenksystemen 801,802,803,804 und der
Projektionslinse 205 ein Projektivsystem.
Das Detektorsystem 200 in der Figur 4 weist zusätzlich zu der Projektionslinse 205 und dem Multidetektor 209 sechs weitere Teilchenstrahilinsen 230, 231, 232, 233, 235, 236 auf. Die beiden ersten weiteren Teilchenstrahilinsen 230,231 bilden einen ersten Crossover in einer ersten Crossover-Ebene 238, die beiden nachfolgenden weiteren Teilchenstrahilinsen 232,233, bilden einen zweiten Crossover in einer zweiten Crossover-Ebene 239. Die beiden der zweiten
Crossover-Ebene 239 nachfolgenden weiteren Teilchenstrahilinsen 235, 236 sammeln die aus der zweiten Crossover-Ebene 239 austretenden Teilchenstrahlen der Wechselwirkungsprodukte wieder so auf, dass mit Hilfe der Projektionslinse 205 auf dem Multidetektor 209 die aus verschiedenen Feldbereichen in der ersten Ebene 101 austretenden Wechselwirkungsprodukte wieder auf verschiedene Detektionsbereiche 215 des Multidetektors 209 projiziert werden.
Bei dieser Ausführungsform des Detektorsystems 200 können in der ersten und in der zweiten Crossover-Ebene 238 und 239 zwei unterschiedliche Blenden 237, 234 gleichzeitig eingesetzt werden. Beispielsweise kann in der ersten Crossover-Ebene 238 die in der Figur 6 dargestellte Hellfeldblende 213 und in der zweiten Crossover-Ebene 23 die in der Figur 3 dargestellte Blende mit einer ringförmigen Öffnung angeordnet sein. Das Unterdrücken von Übersprechen zwischen den Detektionsbereichen 215 und das gezielte Filtern der Wechselwirkungsprodukte nach deren Startwinkel in der ersten Ebene 101 erfolgt bei dieser Ausführungsform gleichzeitig.
Es sein an dieser Stelle darauf ingewiesen, dass die beiden Blenden 237, 234 auch vertauscht angeordnet sein können, so dass in der ersten Crossover-Ebene 238 eine Blende mit einer ringförmigen Öffnung und in der zweiten Crossover-Ebene 23 eine Blende mit einer zentralen Öffnung angeordnet ist.
Durch Variation der Erregungen der weiteren Teilchenstrahllinsen 230, 231 , 232, 233, 234, 235 lassen sich die Bahnverläufe der Wechselwirkungsprodukte in den beiden Crossover-Ebenen 238, 239 unabhängig voneinander einstellen. Durch Variation der Bahnverlaufe in den
Crossover-Ebenen 238, 239 lassen sich unterschiedliche Blendenradien und Blendendurchmesser simulieren, ohne dass dafür Blenden mechanisch ausgetauscht werden müssten. Die
Bahnverläufe bei Eintritt in das Detektorsystem 200 und bei Eintritt in die Projektionslinse 205 können dabei konstant gehalten werden, sodass die Zuordnung zwischen den Feldbereichen in der ersten Ebene 101 und den Detektionsbereichen des Multidetektors 209 aufrechterhalten werden kann. Das von sämtlichen Teilstrahlen an Wechselwirkungsprodukten übertragene Objektfeld in der ersten Ebene 101 bleibt dabei unverändert und konstant.
Die weiteren Teilchenstrahllinsen 230, 231 , 232, 233, 235, 236 können dabei entweder magnetischen Linsen oder elektrostatische Linsen sein.
Bei der Ausführungsform in Figur 4 bilden die sechs weiteren Teilchenstrahllinsen 230, 231 , 232, 233, 235, 236 zusammen mit den zwei Blenden 234, 237 und der Projektionslinse 205 ein Projektivsystem.
Die Ausführungsform eines Detektorsystems 200 in der Figur 5 hat einen sehr ähnlichen Aufbau wie das Detektorsystem 200 in der Figur 4. Insbesondere weist das Detektorsystem 200 in der Figur 5 wiederum neben der Projektionslinse 205 und dem Multidetektor 209 insgesamt 6 weitere Teilchenstrahllinsen 230, 231 , 232, 233, 235, 236 auf, von denen die beiden ersten weiteren Teilchenstrahllinsen 230, 231 wiederum einen ersten Crossover in einer ersten Crossover-Ebene 238 und die beiden nachfolgenden weiteren Teilchenstrahllinsen 232, 233 wiederum einen zweiten Crossover in einer zweiten Crossover-Ebene 239 erzeugen. Zusätzlich zu der Ausfuhrungsform in Figur 4 weist das Dctektionssystcm 200 in der Figur 5 jeweils vor der ersten Crossover-Ebene 238 und hinter der ersten Crossover-Ebene 238 jeweils ein
Ablenksystem 240, 244 auf. Vor und hinter der zweiten Crossover-Ebene 239 weist das Detektorsystem 200 ebenfalls jeweils ein Ablenksystem 241 , 242 auf. Durch unterschiedliche Erregungen der Ablenksysteme vor und hinter der jeweiligen Crossover-Ebene 238, 239 mit jeweils einer dazwischenliegenden Blende 237, 238 lassen sich Kanteneffekte in den mit dem Multidetektor 209 delektierten Signalen verstärken und Schatteneffekte erzeugen. Wichtig ist dabei, dass die Ablenkung, die die Strahlen der Wechselwirkungsprodukte durch das jeweils vor der Crossover-Ebene angeordnete Ablenksystem 244, 241 erfahren, durch das hinter der jeweiligen Crossover-Ebene angeordnete Ablenksystem 240, 242 wieder kompensiert wird. Da zwischen den beiden jeweils einander zugeordneten Ablenksystemen die Crossover-Ebene liegt, bedeutet dieses, dass das vor einer Crossover-Ebene angeordnete Ablenksystem 244, 241 und das hinter derselben Crossover-Ebene angeordnete Ablenksystem 240, 242 bei einer speziellen Auslegung identische Ablenkungen erzeugen können.
Durch das Aufnehmen von mehreren Bildern mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln in den
Crossover-Ebenen und Auswertung der jeweils auftretenden Schatteneffekte in einem Controller 10 lassen sich 3D Datensätze der Probenoberfläche generieren.
Die Ablenksysteme 240, 244, 241 , 242, können jeweils als Einfachablenksysteme oder als Doppelablenksysteme ausgebildet sein, wobei für die meisten Anwendungen
Einfachablenksysteme ausreichend sind.
Bei der Ausführungsform in Figur 5 bilden die sechs weiteren Teilchenstrahllinsen 230, 231 , 232, 233, 235, 236 zusammen mit den zwei Blenden 237, 238, den Ablenksystemen 240, 244, 241 , 241 und der Projektionslinse 205 ein Projekt! system.
Die Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf einen Multidetektor 209 einer weiteren Ausführungsform eines Detektionssystems. Auch dieser Detektor 209 weist für jeden Feldbereich in der Ebene 101 einen zugeordneten Detektionsbereich 215a, 215b, 215c auf. Allerdings ist bei diesem Detektor 209 jeder der Detektionsbereiche 215a, 215b, 215c noch einmal in eine Vielzahl unabhängig voneinander detektierender Detektionsfelder 216a, 216b unterteilt. In der Figur 7 ist diese Unterteilung der Detektionsbereiche 215a, 215b in voneinander unabhängig detektierende Detektionsfelder 216a, 216b nur für eine Spalte der Detektionsbereiche mit den
Detekti onsberei chen 215b und 215c dargestellt. Außerdem sind in der Figur 7 für jeden
Detektionsbereich 215b, 215c jeweils 20 Detektionsfelder 216a, 216b dargestellt. Die Zahl der Detektionsfelder 216a, 216b pro Detektionsbereich 215b, 215c kann jedoch auch eine andere sein, insbesondere können pro Detektionsfeld mehr oder weniger Detektionsfelder vorhanden sein. Die Zahl der Detektionsfelder pro Detektionsbereich liegt bevorzugt im Bereich zwischen 3 und 64. Es sind quadratische oder hexagonale Anordnungen der Detektionsfelder möglich, aber auch andere Symmetrien. In Fällen, in denen es nicht so sehr auf eine hohe Messgeschwindigkeit ankommt, kann die Zahl der Detektionsfelder pro Detektionsbereich auch noch deutlich größer sein.
Bei dieser Ausführun gs form des Detektorsystems 200 erfolgt die Filterung der
Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs erst beim Auftreffen der entsprechenden Wechsel wirkungsprodukte auf den Multidetektor 209, indem Ausgangsignale der zu demselben Detektionsbereich 215b, 215c zugehörigen Detektionsfelder 216a, 216b bei der nachfolgenden Auswertung durch den Controller 10 für die Bilderzeugung unberücksichtigt bleiben, oder indem die Ausgangssignale der verschiedenen Detektionsfelder, die zum selben Detektionsbereich gehören, vom Controller 10 in geeigneter Weise miteinander verrechnet werden.
Ein entsprechender Multidetektor 209 mit einer Vielzahl an Detekti onsfeldem 216a, 216b pro Detektionsbereich 215a, 215b, 215c lässt sich auf vielfältige Weise realisieren. Eine erste
Ausführungsform für einen solchen Multidetektor 209 kann eine CCD Kamera mit einem vorgeschalteten Szintillator sein. Jedes Pixel der CCD Kamera bildet dann ein Detektionsfeld 216a, 216b und mehrere Detektionsfelder bilden dann zusammen jeweils einen
Detektionsbereich 215a, 515b, 215c. Bei einer anderen Ausführungsform kann zwischen einem Szintillator und einem Detektor ein Faserbündel angeordnet sein, das das im Szintillator durch die dort auftreffenden Wechselwirkungsprodukte erzeugte Licht zu den Detektoren transportiert. Das Faserbündel weist dann für jedes Detektionsfeld 216a, 216b mindestens eine Faser auf. Und der Detektor weist ebenfalls für jedes Detektionsfeld einen eigenständigen Detektor oder ein eigenständiges Detektorpixel auf. Alternativ kann ein entsprechender Detektor 209 aber auch ein sehr schneller pixelierter Elektronendetektor sein, der direkt einfallende Elektronen
(Wechselwirkungsprodukte, Sekundärelektronen) in ein elektrisches Signal umwandelt. Auch in diesem Fall bildet jedes Detektorpixel ein Detektionsfeld. Auch Kombinationen der beschriebenen Ausführangsformen sind möglich. Beispielsweise können hinter einem
Szintillator angeordnete Faserbündel zu einer ersten Gruppe von Detektoren fiihren, die für jeden Detektionsbereich nur einen einzigen Detektor aufweist. Durch einen zwischen dem Szintillator und den Eintrittsenden des Faserbündels angeordneten Strahlteiler kann ein anderer Teil des im Szintillator erzeugten Lichts zu einer zweiten Gruppe von Detektoren gelenkt werden, die für jeden Detektionsbereich mehrere Detektoren aufweist. Jeder demselben Detektionsbereich zugeordnete Detektor bildet dann ein Detektionsfeld. Da die beiden Gruppen von Detektoren sehr unterschiedliche Anzahlen an Detektoren aufweisen, können dann die beiden Gruppen von Detektoren mit entsprechend unterschiedlichen Taktraten für die gesamte Detektorgruppe ausgelesen werden. Da die zweite Gruppe an Detektoren aufgrund der größeren Anzahl an Detektoren in der Regel eine geringere Taktrate aufweist, können damit Signale gewonnen werden, die keine hohen Datenraten erfordern, wie zum Beispiel Signale für Komponenten für die Strahljustierung, während mit der ersten Gruppe an Detektoren Signale gewonnen werden, die zur Bilderzeugung verwendet werden.
In den Figuren 8 und 9 sind jeweils weitere Aufsichten auf entsprechende Multidetektoren 209 dargestellt, wobei gleichzeitig innerhalb der Detektionsbereiche die Intensitätsverteilungen des jeweils auf den jeweiligen Detektionsbereich einfallenden Teilchenstrahls der
Wechselwirkungsprodukte angedeutet sind.
Wenn das Objektiv 102, die Strahlweiche 400 und die Projektionslinse 205 absolut
aberrationsfrei wären, sowie die Objektoberfläche eben und aufladungsfrei wäre, würden die aus jedem Feldbereich in der Ebene 101 austretenden Wechselwirkungsprodukte durch das System aus Objektiv, Strahlweiche 400 und Projektionslinse 205 in einer Weise auf den Detektor 209 projiziert, dass die Intensitätsverteilung in jedem Detektionsbereich 215 rotationssymmetrisch ist, wie dieses für die Intensitätsverteilung 515e in einem Detektionsbereich 215e in der Figur 8 angedeutet ist. Aufgrand von unterschiedlichen Effekten weichen die tatsächlich auf dem jeweiligen Detektionsbereich einfallenden Intensitätsverteilungen jedoch von diesem Idealfall ab. Solche Effekte können beispielsweise Topographieeffekte von der Objektoberfläche sein, die die Startbedingungen der aus dem Objekt austretenden Sekundärelektronen beeinflussen, oder auch Proben- Aufladungseffekte. Aufgrand von Aberrationen im Objektiv 102, der Strahlweiche 400 und der Projektionslinse 205 können darüber hinaus in den Detektionsbereichen
Intensitätsverteilungen auftreten, die von der Rotationssymmetrie abweichen. Dieses ist in der Figur 9 durch das Kreuz 515a in dem Detektionsbereich 215a angedeutet. Ist die von den
Aberrationen verursachte Abweichung von der Rotationssymmetrie bei einer idealen
Fokussierang bekannt, kann diese Information ausgenutzt werden, um ein Autofokussignal zu generieren. Dazu können die in den einzelnen Detektionsfeldern desselben Detektionsbereichs delektierten Wechselwirkungsprodukte und die sich daraus ergebenden Detektorsignale hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung analysiert werden. Weicht die ermittelte Symmetrie der Intensitätsverteilung von der bekannten Sollgeometrie ab, ist eine Justage, z.B. eine
Nachfokussierung erforderlich. Eine optimale Fokussierang ist dann erreicht, wenn die
Symmetrie der Intensitätsverteilung in einem Detektionsbereich die Sollsymmetrie aufweist. Eine globale Verschiebung oder Deformierung der Intensitätsverteilungen der
Wechselwirkungsprodukte am Detektor relativ zu Sollpositionen oder Sollverteilungen lässt Rückschlüsse auf eine globale Probengeometrie, wie z.B. eine Probenkippung, oder eine globale Probenaufladung zu. Hierbei ist eine Probeneigenschaft global, wenn sie sich über mehr als einen Feldbereich eines Einzelstrahls erstreckt.
Trifft ein primärer Teilstrahl auf eine Kante der Objektoberfläche in der ersten Ebene 101 , dann verursacht dieses in der Regel aufgrund unterschiedlicher Bahnverläufe der aus der Probe austretenden Wechselwirkungsprodukte sowohl eine Verlagerung der Intensitätsverteilung in der Ebene des Multidetektors 209 als auch eine Veränderung der Form der Intensitätsverteilung. Dieses ist in der Figur 8 für die Intensitätsverteilungen 515c und 515d in den Teilbereichen 215c und 215d angedeutet. Die veränderte Form der Intensitätsverteilung der
Wechselwirkungsprodukte in der Ebene des Multidetektors 209 resultiert aus einer
entsprechende Änderung der Bahnverläufe der Wechselwirkungsprodukte aufgrund der
Oberflächentopographie oder auf Grund anderer Effekte, wie z.B. lokaler Aufladung, des Objekts. Durch Auswertung der mit den einzelnen Detektionsfeldern aufgenommenen
Detektionssignale lässt sich wiederum sowohl eine Verlagerung der Intensitätsverteilung der delektierten Wechselwirkungsprodukte als auch die Abweichung der Intensitätsverteilung von der Rotationssymmetrie bestimmen. Durch Auswertung dieser Zusatzinformation kann die dem Benutzer später präsentierte Bildinformation verbessert werden, beispielsweise, indem Kanten hervorgehoben werden.
Insbesondere im Reflexionsmodus ist es möglich, durch Positionsbestimmung der
Sekundärelektronen am Detektor auf deren lokalen Startwinkel zurückzurechnen. Es ist vorteilhaft, diese Auswertung öfters als einmal pro Bild (Frame) erfolgen zu lassen, und besonders vorteilhaft, dieses pro Scanpixel durchzuführen. Aus der Startwinkelverteilung kann mit weiteren Informationen über das Objekt, wie Materialzusammensetzung und/oder Höhe der topologischen Features, die laterale Form der Features berechnet werden. Dazu körnen die relativen Positionen der Helligkeitsverteilungen, wie sie durch die Sekundärelektronen erzeugt werden, analysiert werden und die lokalen, relativen Strahlformveränderungen und
Strahlpositionsveränderungen am Detektor analysiert werden.
Auch eine Aufladung des Objekts an dem Auftreffort eines primären Teilstrahls führt zu einer Verlagerang der Intensitätsverteilung der Wechselwirkungsprodukte in der Detektorebene und zu einer Formänderang der Intensitätsverteilung der Wechselwirkungsprodukte. Wie in der Figur 14 dargestellt ist, kann eine Aufladung des Objekts in einem Aufladungsgebiet 810 dazu führen, dass die Wechselwirkungsprodukte in einem Teil der Detektionsbereiche 81 1 breitere
Intensitätsverteilungen aufweisen. In anderen Detektionsbereichen 812, 813, 818 sind die Intensitätsverteilungen gegenüber dem Fall eines nicht geladenen Objekts verlagert und teilweise auch in die Länge gezogen, so dass sich elliptische Intensitätsverteilungen in der Ebene des Multidetektors 209 ergeben. In anderen Detektionsbereichen 814, 815, deren zugehörigen Orte auf der Objektoberfläche weit genug von dem Aufladungsgebiet entfernt sind, wirken sich die Objektaufladungen nicht mehr aus und die Intensitätsverteilungen haben ihre vorausbestimmte Form und Lage. Insbesondere in Detektionsbereichen 817, in die die Intensitätsverteilung eines benachbarten Detektionsbereichs 812 hineinragt, kann es leicht zu einem Übersprechen der detektierten Signale kommen.
Durch Auswertung der Detektorsignale in den einzelnen Detektionsfeldern lassen sich gezielt Ladungskontrastbilder erzeugen. Dieses kann beispielsweise erfolgen, indem in dem
dargestellten Bild diejenigen Punkte, an denen eine bestimmte Form der Intensitätsverteilung der Wechselwirkungsprodukte detektiert wird, in besondere Weise dargestellt werden. Weiterhin lässt sich ein Übersprechen verhindern, indem basierend auf den mithilfe der Detektionsfelder bestimmten Intensitätsverteilungen die Zuordnung zwischen den Detektionsbereichen und den zugeordneten Detektionsfeldern verändert wird. Dieses ist in der Figur 15 für drei
Detektionsbereiche 81 l a, 812a, 818a dargestellt. Ausgehend von der jeweils lokal bestimmten Intensitätsverteilung in den einzelnen Detektionsbereichen werden die Detektionsfelder, die in der Figur 15 jeweils als Quadrat angedeutet sind, so bestimmt und neu zu Detektionsbereichen 81 la, 812a, 818a zusammengefasst, dass die jeweilige Intensitätsverteilung der
Wechselwirkungsprodukte vollständig innerhalb der Grenzen eines jeden Detektionsbereichs liegt. Beispielsweise werden dem ursprünglichen Detektionsbereich 81 1 in der Figur 14 nach der Neuzuordnung sechs Detektionsfelder zugeordnet, während aus einem anderen ursprünglichen Detektionsbereich 812 nach der Neuzuordnung ein Detektionsbereich 812a mit zehn
Detekti on sfel dem wird. Nach der Neuzuordnung der Detektionsfelder zu den
Detektionsbereichen werden dann jeweils die Detektorsignale in sämtlichen Detektionsfeldem zu einem Signal aufaddiert und dem entsprechenden Objektpunkt auf der Objektoberfläche als Bildsignal zugeordnet. Gegebenenfalls kann die Neuzuordnung der Detektionsfelder zu den Detektionsbereichen für einzelne Bildpunkte auf der Objektoberfläche während der Auswertung der Detektorsignale erfolgen.
Wie oben beschrieben, kann in einem Multi-Detektor mit einem einzigen festen
Detektionsbereich für jeden Bildbereich eine Aufladung bzw. ein übermäßiger Kantenkontrast zu Crosstalk (Übersprechen zwischen den Detektorkanälen) führen, da sich die delektierten Signale teilweise nicht mehr den Detektorbereichen eindeutig zuordnen lassen. Mit einem Detektor, der mehrere Detektionsfelder pro Detektionsbereich aufweist, bei dem also für jeden Primärstrahl mehrere Detektoren vorhanden sind, lassen sich je nach Lage der Strahlen nach einer Analyse der Strahlpositionen durch Auffinden einfach zusammenhängender Gebiete mit erhöhter Signalstärke die einem jeden Detektionsbereich zugeordneten Detektionsfelder derart neu zuordnen, dass zum einen der Crosstalk reduziert wird, und zum anderen kein Detektorsignal in anderen Kanälen verloren geht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Auswertung nicht nur einmal pro Frame erfolgt, sondern mehrfach pro Frame oder sogar pro Pixel. Dadurch werden die Anforderungen an ein etwaiges Ladungskompensationssystem oder an
Topograhieanforderungen des Objekts erheblich verringert.
Insbesondere ist es an sich aufladenden Objekten möglich, durch dieses Verfahren im
Reflexionsmodus auf die lokale Objektstruktur zurückzuschließen, wie oben beschrieben.
Durch Integration sämtlicher Detektorsignale aller Detektionsfelder, die zu demselben
Detektionsbereich 215a gehören, lässt sich dann noch Bildinformation gewinnen, wenn die Bestrahlung des Objekts mit Primärstrahlen zu lokalen Probenaufladungen führt.
Das Detekti onssy stem 200 in der Figur 10 weist neben dem Multidetektor 209 und der
Projektionslinse 205 ein sogenanntes abbildendes Energiefilter 600, beispielsweise ein Omega- Filter auf. Ein derartiges abbildendes Energiefilter ist beispielsweise in der US 4740704 A beschrieben. Das abbildende Energiefilter 600 bildet eine erste eingangsseitige Ebene 601 achromatisch in eine Ausgangsbildebene 602 ab. Gleichzeitig bildet das abbildende Energiefilter eine zweite eingangsseitige Ebene 603 dispersiv in eine zweite ausgangsseitige Ebene 604, die Dispersionsebene, ab. Durch Anordnung einer Blende in der Dispersionsebene 604, in welche die zweite eingangsseitige Ebene 603 abgebildet ist, lässt sich die Energie derjenigen
Wechselwirkungsprodukte, die das Filter 600 passieren können, variieren. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nur solche Wechselwirkungsprodukte mit dem Multidetektor 209 detektiert werden, die mit einer durch die Blende in der Dispersionsebene 604 vorbestimmten Energie aus dem Objekt austreten. Auch bei dieser Ausfuhrungsform erfolgt die Filterung der
Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs im Projektivsystem, auch wenn durch den Energiefilter dafür gesorgt wird, dass der Bahn verlauf eines jeden
Wechselwirkungsprodukts von seiner kinetischen Energie im Filter abhängt. Bei dieser
Ausführungsform bildet das abbildende Energiefilter 600 zusammen mit der Projektionslinse 205 das Projektivsystem.
Auf die zuvor beschriebene Weise lassen sich mit dem Vielstrahlsystem
Spannungskontrastbilder erzeugen, da die Energie der Wechselwirkungsprodukte vom
elektrischen Potenzial des Objekts am Ort, an dem die Wechselwirkungsprodukte das Objekt verlassen, bestimmt ist.
In der Figur 1 1 ist ein Detektorsystem 200 dargestellt, das neben dem Multidetektor 209 und der Projektionslinse 205 ein dispersionserzeugendes Element 700 aufweist. Ein derartiges dispersionserzeugendes Element kann beispielsweise ein Magnetsektor sein. In das
dispersionserzeugendes Element 700 eintretende Wechselwirkungsprodukte werden im dispersionserzeugenden Element 700 entsprechend ihrer kinetischen Energie aufgespalten. Der Multidetektor 209 weist in diesem Fall wie der Detektor in der Figur 7 für jeden
Detektionsbereich eine Vielzahl an Detektionsfeldem 216a, 216b auf. Die aus einem jeden Feldbereich in der Ebene 101 austretenden Wechselwirkungsprodukte treffen dann aufgrund der Dispersion im dispersionserzeugenden Element 700 auf unterschiedliche Detektionsfelder 216a, 216b desselben Detektionsbereichs 215b. Durch geeignete Auswertung der Detektorsignale in den verschiedenen Detektionsfeldem lässt sich wiederum Bildinformation gewinnen, die von der kinetischen Energie der Wechselwirkungsprodukte, die im jeweiligen Detektionsfeld detektiert werden, abhängt. Da die kinetische Energie der Wechselwirkungsprodukte wiederum vom elektrostatischen Potential an dem Ort, an dem die Wechselwirkungsprodukte die erste Ebene 101 verlassen haben, abhängt, lassen sieh auf diese Weise Spannungskontrastbilder erzeugen.
Durch eine Auswertung der Verteilung der Signale in den zum selben Detektionsbereich zugehörigen Detektionsfeldem können Rückschlüsse auf den Justagezustand des Gesamtsystems gewonnen werden. Diese Rückschlüsse oder Informationen können genutzt werden, um automatisiert das System nachzujusticren bzw. automatisierte Justageaktionen zu aktivieren. Eine Auswertung der Form der Verteilung oder eines Versatz der Signale in den zum selben Detektionsbereich zugehörigen Detektionsfeldem kann auch genutzt werden, um Rückschlüsse über die Fokussiening und andere Parameter wie die Neigung der Objektoberfläche zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Verteilung der Signale in den zum selben Detektionsbereich zugehörigen Detektionsfeldem über mehrere Detektionsfelder und/oder über die Zeit gemittelt werden. Dieses liefert dann Informationen über globale Objekteigenschaften, wie etwa die globale Neigung der Objektoberfläche relativ zur optischen Achse des Teilchenstrahlsystems.
In der Figur 16 ist ein Verfahren beschrieben, das mit einem Teilchenstrahlgerät durchgeführt werden kann, und mit dem eine Bildinformation mit verstärkten Topographie-Effekten der
Objektoberfläche gewonnen werden kann. In einem ersten Schritt wird die Objektoberfläche simultan in mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen bestrahlt. Dabei werden in einem Schritt 902 Wechselwirkungsprodukte, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, mithilfe eines ersten Absaugfeldes aufgesammelt und die mit dem ersten Absaugfeld aufgesammelten
Wechselwirkungsprodukte auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart projiziert, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden. Danach wird die
Objektoberfläche in einem weiteren Schritt 903 erneut simultan in den mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen bestrahlt. Dabei werden in einem Schritt 904 Wechselwirkungsprodukte, die aufgrund der einfallenden
Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, mithilfe eines zweiten Absaugfelds aufgesammelt, wobei das zweite Absaugfeld von dem ersten Absaugfeld verschieden ist. Die mit dem zweiten Absaugfeld aufgesammelten Wechselwirkungsprodukte werden dabei wiederum auf die mehreren Detektionsbereiche des Detektors derart projiziert, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen aus dem Objekt austretenden Wechsel Wirkungsprodukte auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden. In einem nachfolgenden Schritt 905 werden die bei den beiden unterschiedlichen Absaugfeldem detektierten Signale gemeinsam
ausgewertet und in einem Schritt 906 aus den bei unterschiedlichen Absaugfeldem gewonnenen Detektorsignalen ein Datensignal gewonnen, in dem Topographie-Effekte des Objekts hervorgehoben sind. Die beiden Absaugfelder in den Schritten 901 und 903 sollten sich dabei deutlich unterscheiden, insbesondere sollte die elektrische Feldstärke des größeren Absaugfelds an der Oberfläche des Objekts mindestens 10%, besser noch mehr als 20% größer als die elektrische Feldstärke des kleineren Absaugfelds sein. Gleichzeitig sollte die elektrische Feldstärke des größeren Absaugfelds mindestens 100V/mm größer als die elektrische Feldstärke des kleineren Absaugfelds sein.

Claims

Patentansprüche:
1. Teilchenstrahl-System, unifassend:
eine Teilchenquelle, welche dazu konfiguriert ist, einen ersten Strahl geladener Teilchen zu erzeugen;
einen Viel Strahlerzeuger, der dazu konfiguriert ist, aus einem ersten einfallenden Strahl geladener Teilchen eine Mehrzahl von Teilstrahlen zu erzeugen, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der Teil strahlen räumlich voneinander beabstandet sind, wobei die Mehrzahl an Teilstrahlen mindestens einen ersten Teilstrahl und einen zweiten Teilstrahl umfasst,
ein Objektiv, das dazu konfiguriert ist, einfallende Teilstrahlen in einer ersten Ebene zu fokussieren, derart, dass ein erster Bereich, auf den der erste Teilstrahl in der ersten Ebene einfällt, von einem zweiten Bereich getrennt ist, auf den ein zweiter Teilstrahl einfällt, ein Detektorsystem, das ein Projektivsystem und mehrere Detektionsbereiche aufweist, wobei das Projektivsystem dazu konfiguriert ist, Wechselwirkungsprodukte, die die erste Ebene aufgrund der einfallenden Teilstrahlen verlassen auf das Detektorsystem zu projizieren, wobei das Projektivsystem und die mehreren Detektionsbereiche so aufeinander abgestimmt sind, dass Wechselwirkungsprodukte, die von dem ersten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen ersten Detektionsbereich des Detektorsystems projiziert werden und Wechsel Wirkungsprodukte, die von dem zweiten Bereich der ersten Ebene ausgehen, auf einen zweiten Detektionsbereich projiziert werden, der vom ersten Detektionsbereich verschiedenen ist, und wobei das Detektorsystem eine Filtereinrichtung zur Filterung der Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres jeweiligen Bahnverlaufs aufweist.
2. Teilchenstrah! system nach Anspruch 1 , wobei als Filtereinrichtung dem ersten
Detektionsbereich mehrere erste Detektionsfelder und dem zweiten Detektionsbereich mehrere zweite Detektionsfelder zugeordnet sind und jedes erste Detektionsfeld und jedes zweite Detektionsfeld dazu ausgebildet sind, auf das jeweilige Detektionsfeld einfallende Wechselwirkungsprodukte unabhängig von auf andere Detektionsfelder einfallenden Wechselwirkungsprodukten zu detektieren.
3. Teilchenstrahlsystem nach Ansprach 2, femer umfassend einen Controller, der dazu
ausgebildet ist, Detektorsignale der mehreren Detektionsfelder eines zugeordneten
Detektionsbereichs getrennt voneinander auszulesen und zu verarbeiten.
4. Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 3, wobei der Controller ausgebildet ist, Detektorsignale der mehreren Detektionsfelder eines zugeordneten Detektionsbereichs zu analysieren.
5. Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 2 - 4, wobei das Detektionssystem ein eine Dispersion erzeugendes Element aufweist.
6. Teilchenstrahlsystem nach Ansprach 1 , wobei die Filtereinrichtung ein eine Dispersion erzeugendes Energiefilter ist.
7. Teilchenstrahlsystem nach Ansprach 1 , wobei das Projekt! vsystem eine Crossover-Ebene aufweist und die Filtereinrichtung eine in der Nähe einer Crossover-Ebene angeordnete Blende ist.
8. Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 7, wobei das Projekt! vsystem mehrere seriell
angeordnete Teilchenstrahllinsen und mindestens zwei hintereinander folgende Crossover- Ebenen aufweist.
9. Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 8, wobei in einer ersten der zwei Crossover-Ebenen eine erste Blende und in einer zweiten der zwei Crossover-Ebenen eine zweite Blende angeordnet ist.
10. Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 9, wobei die erste Blende eine kreisrunde Öffnung und die zweite Blende eine ringförmige Öffnung aufweist.
1 1. Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Projekt! system
Ablenkelemente aufweist.
12. Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 , weiterhin umfassend ein
Strahlablenksystem, das dazu ausgebildet ist, den ersten Teilstrahl und den zweiten Teilstrahl senkrecht zu deren Ausbreitungsrichtung abzulenken, und wobei der Controller ausgebildet ist, zu unterschiedlichen Ablenkungen des ersten und zweiten Teilstrahls zugehörige erste Signale zu einem Bild zusammen zu setzen.
13. Verfahren zur teilchen-mikroskopischen Untersuchung eines Objektes, mit den Schritten:
Simultane Bestrahlung des Objekts in mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen,
Aufsammeln von Wechselwirkungsprodukten, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten,
Projizieren der Wechselwirkungsprodukte auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden, und
Filterung der Wechselwirkungsprodukte in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Bahnverlauf.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Filterung der Wechselwirkungsprodukte
entsprechend ihrer Bewegungsenergie erfolgt.
15. Verfaliren nach Anspruch 13, wobei die Filterung der Wechselwirkungsprodukte mithilfe eines Detektors erfolgt, der für jeden Detektionsbereich mehrere voneinander unabhängige für Wechselwirkungsprodukte sensitive Detektionsfelder aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Signale der zu demselben Detektionsbereich
zugehörigen Detektionsfelder relativ zu einander ausgewertet werden.
17. Verfahren nach Ansprach 16. wobei die räumliche Verteilung der zum selben
Detektionsbereich zugehörigen Detektorsignale ermittelt wird.
18. Verfahren nach Ansprach 17, wobei die ermittelte räumliche Verteilung der zu jeweils einem Detektionsbereich zugehörigen Detektorsignale über mehrere Detektionsbereiche gemittelt wird.
1 . Verfahren nach Ansprach 15, wobei anhand der Detektorsignale in den Detektionsfeldem eine Zuordnung zwischen den Detektionsfeldem und den Detektionsbereichen erfolgt.
20. Verfahren nach Ansprach 13, wobei die Filterung durch eine in einer Crossover-Ebene angeordnete Blende erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13- 20, wobei das Objekt in mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen abgescannt wird und die zu den verschiedenen Detektionsbereichen zugehörigen Detektionssignale zu einem Bild zusammen gesetzt werden.
22. Verfahren zur teilchen-mikroskopischen Untersuchung eines Objektes, mit den Schritten:
Simultane Bereitstellung von mehreren Primärteilchenstrahlen in jeweils voneinander getrennten Feldbereichen in einer Ebene mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen, wobei die Primärstrahlen eine gemeinsame Ausbreitungsrichtung in Richtung auf das zu untersuchende Objekt aufweisen und zum Bereitstellen der Primärstrahlen ein oder mehrere Teilchenstrahlerzeuger eingesetzt werden, Anlegen eines elektrostatischen Potenzials an das Objekt, das dem elektrischen Potenzial des/der Tei 1 c henst rah 1 erzeuge r( s ) entspricht,
Aufsammeln von geladenen Teilchen, die aufgrund des elektrostatischen Potenzials des Objekts eine Bewegungsumkehr erfahren.
Projizieren der aufgesammelten geladenen Teilchen auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen
aufgesammelten geladenen Teilchen auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden, und
Filterung der aufgesammelten Teilchen in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Bahnverlauf.
23. Verfahren nach Ansprach 22, wobei die Filterung der aufgesammelten Teilchen mithilfe eines Detektors erfolgt, der für jeden Detektionsbereich mehrere voneinander unabhängige für aufgesammelte geladene Teilchen sensitive Detektionsfelder aufweist.
24. Verfahren zur teilchen-mikroskopischen Untersuchung eines Objektes, mit den Schritten:
Simultane Bestrahlung des Objekts in mehreren voneinander getrennten Feldbereichen mit jeweils einem Primärstrahl geladener Teilchen,
Aufsammeln von Wechselwirkungsprodukten, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, mithilfe eines ersten Absaugfelds, Projizieren der mit dem ersten Absaugfeld aufgesammelten Wechselwirkungsprodukte auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart, dass die von zwei
verschiedenen Feldbereichen austretenden Wechselwirkungsprodukte auf
unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden,
Aufsammeln von Wechselwirkungsprodukten, die aufgrund der einfallenden Primärstrahlen aus dem Objekt austreten, mithilfe eines zweiten Absaugfelds, das von dem ersten Absaugfeld verschieden ist,
Projizieren der mit dem zweiten Absaugfeld aufgesammelten
Wechsel wirkungsprodukte auf mehrere Detektionsbereiche eines Detektors derart, dass die von zwei verschiedenen Feldbereichen austretenden Sekundärteilchen auf unterschiedliche Detektionsbereiche des Detektors projiziert werden, und
Erzeugen eines bezüglich Topographieeffekte des Objekts angereicherten
Datensignals aus den bei unterschiedlichen Absaugfeldern gewonnenen
Detektorsignalen.
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