DE10122957A1 - Ablenksystem für ein Teilchenstrahlgerät - Google Patents
Ablenksystem für ein TeilchenstrahlgerätInfo
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Abstract
Ein Teilchenstrahlapparat und eine Vorrichtung zum energiekorrigierten Ablenken eines entlang einer Strahlachse einfallenden Teilchenstrahls um einen vorgegebenen Ablenkwinkel werden offenbart, wobei der Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen mit um einen vorgegebenen Energiewert gestreuten Energien besteht. Die Vorrichtung weist einen Korrektor auf, wobei der Korrektor mittels eines ersten elektrischen Feldes und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes Richtungsänderungen an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie vornimmt und wobei die Richtung der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors beibehalten wird. Die Vorrichtung weist weiterhin einen dem Korrektor nachgeschalteten Ablenker auf, wobei der Ablenker mittels eines zweiten elektrischen Feldes oder mittels eines zweiten magnetischen Feldes die geladenen Teilchen, die den vorgegebenen Energiewert aufweisen, um einen vorgegebenen Ablenkwinkel von der Strahlachse weg ablenkt, wobei der Ablenker die geladenen Teilchen fokussiert. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Steuerung zum Ansteuern des Korrektors und des Ablenkers auf.
Description
Die Erfindung betrifft einen Teilchenstrahlapparat und eine
Vorrichtung zum energiekorrigierten Ablenken eines
Teilchenstrahls aus geladenen Teilchen sowie ein Verfahren
zum energiekorrigierten Ablenken eines Teilchenstrahls.
Vorrichtungen zum Ablenken von Teilchenstrahlen aus
geladenen Teilchen werden für Teilchenstrahlgeräte wie z. B.
Elektronenmikroskope, Geräte der Elektronen- oder
Ionenstrahllithographie und für Displaygeräte verwendet.
Dabei geht es meist darum, einen Teilchenstrahl aus geladenen
Teilchen von einer Einfallsrichtung in variable
Ausfallsrichtungen abzulenken, um damit verschiedene
Positionen einer Zieloberfläche anfahren zu können.
Die Ablenkung von Teilchenstrahlen von einer
Einfallsrichtung in eine Ausfallsrichtung erfolgt im
allgemeinen durch die Anwendung elektrischer oder
magnetischer Felder, die laterale Kräfte auf den
Teilchenstrahl ausüben. Die elektrischen oder magnetischen
Felder werden dabei durch Ablenker erzeugt, die elektrische
oder magnetische Multipole, z. B. Dipole oder Quadrupole,
aufweisen. Dabei ist der Ablenkwinkel zwischen der
Einfallsrichtung und der Ausfallsrichtung αm, den ein
homogenes Magnetfeld der Stärke B senkrecht zum
Teilchenstrahl an dem Teilchenstrahl verursacht, gegeben
durch
αm = km/SQRT(W), (1)
wobei SQRT(W) die quadratische Wurzel aus der
kinetischen Teilchenenergie W der geladenen Teilchen ist und
km eine Konstante, die von der Teilchenmasse, Teilchenladung,
der magnetischen Feldstärke und dem Winkel zwischen dem
magnetischen Feld und der Teilchenstrahlrichtung abhängt. Gl.
(1) gilt insbesondere für den Fall, daß der Ablenkwinkel
klein ist gegenüber dem Winkel zwischen Teilchenstrahl und
magnetischen Feld.
Der Ablenkwinkel zwischen der Einfallsrichtung und der
Ausfallsrichtung αe, den ein homogenes elektrisches Feld der
Stärke E mit einer Richtung senkrecht zum Teilchenstrahl an
dem Teilchenstrahl erzeugt, ist gegeben durch
αe = ke/W, (2)
wobei ke eine Konstante ist, die von der Teilchenmasse,
Teilchenladung, der elektrischen Feldstärke und dem Winkel
zwischen dem elektrischen Feld und der Teilchenstrahlrichtung
abhängt. Auch Gl. (2) gilt insbesondere für den Fall, daß der
Ablenkwinkel klein ist gegenüber dem Winkel zwischen
Teilchenstrahl und elektrischem Feld.
Die Abhängigkeit des Ablenkwinkels von der
Teilchenenergie W führt dazu, daß nur Teilchen mit einem
vorgegebenen Energiewert eine Richtungsänderung um den
vorgegebenen Ablenkwinkel durchführen. Teilchen mit höherer
Energie als dem vorgegeben Energiewert werden weniger
abgelenkt und Teilchen mit niedrigerer Energie werden mehr
abgelenkt. Da die geladenen Teilchen eines Teilchenstrahls in
der Praxis eine gewisse Streuung in der Energie aufweisen,
führt die Abhängigkeit des Ablenkwinkels von der Energie der
geladenen Teilchen dazu, daß Teilchenstrahlen aus geladenen
Teilchen beim Ablenken eine energieabhängige Aufweitung
erfahren. Eine energieabhängige Aufweitung eines
Teilchenstrahls, die auch chromatische Aberration oder
Farbfehler genannt wird, ist oft unerwünscht, da sie die
räumliche Auflösungskraft von Teilchenstrahlgeräten,
insbesondere von Elektronenmikroskopen, Geräten der
Elektronen- oder Ionenstrahllithographie und Displaygeräten
limitieren kann.
Eine Vorrichtung, wie ein Teilchenstrahl aus geladenen
Teilchen energiekorrigiert um einen vorgegebenen Ablenkwinkel
abgelenkt werden kann, ist in der Patentanmeldung US 4,362,945
offenbart. Darin werden ein elektrisches Feld und
ein magnetisches Feld senkrecht zueinander überlagert, wobei
die Kräfte des elektrischen Feldes auf die geladenen Teilchen
des Teilchenstrahles den Kräften des magnetischen Feldes auf
die geladenen Teilchen entgegenwirken. Die Stärke des
magnetischen Felds ist zudem so groß, daß der vorgegebene
magnetische Ablenkwinkel αm doppelt so groß ist wie der
vorgegebene elektrische Ablenkwinkel αe, wodurch sich die
energieabhängigen Abweichungen von dem vorgegebenem
Ablenkwinkel gegenseitig kompensieren. Im die
energieabhängige Abweichung kompensierenden Fall gilt daher
für den Ablenkwinkel α:
α = αm - αe = ½ αm (3)
Die Kompensation der energieabhängigen Aufweitung des
Teilchenstrahls ergibt sich aus Gl. (1) und (2), aus denen
die Gleichungen
δαm/δW = -½ αm/W (4)
und
δαe/δW = -αe/W (5)
hergeleitet werden können. Gl. (4) und (5) besagen, daß bei
gleichen Ablenkwinkeln αm bzw. αe die energieabhängige
Aufweitung des Teilchenstrahls durch ein elektrisches Feld im
wesentlichen doppelt so groß ist wie durch ein magnetisches
Feld.
Weiterhin gilt, daß die Kompensation der
energieabhängigen Abweichungen um so besser ist, je dichter
die Teilchenstrahlenablenkpunkte des elektrischen Feldes und
des magnetischen Feldes beieinander liegen. Die
Teilchenstrahlenablenkpunkte eines Ablenkers ergeben sich
durch den Kreuzpunkt, den die Strahlachse des einfallenden
Teilchenstrahls mit der Achse des aus dem jeweiligen Feld
herausgehenden Teilchenstrahls bildet.
Der Aufwand, Teilchenstrahlgeräte mit
energiekorrigierenden Ablenkern, die elektrische und
magnetische Felder überlagern, herzustellen ist erheblich, da
die Felder für solche Ablenker größer sein müssen als für
einen Ablenkers ohne Energiekorrigierung. Der Grund hierfür
ist, daß die Felder nicht nur den Teilchenstrahl ablenken
sondern auch sich gegenseitig teilweise kompensieren müssen.
Die Multipolelemente zur Erzeugung solcher Felder müssen
demnach größer und aufwendiger sein; die Erzeugung stärkerer
Magnetfelder erfordert jedoch z. B. größere Spulen oder höhere
Spulenströme im Teilchenstrahlbereich, die möglicherweise
zusätzliche Kühlung erforderlich machen.
Weiterhin benötigen Ablenker eine große Öffnung, damit
abgelenkte Teilchenstrahlen auch mit großem Ablenkwinkel
ungehindert durch den Ablenker hindurchgeführt werden können.
Eine große Öffnung bedeutet für den beschriebenen
energiekorrigierenden Ablenker große Ablenkplattenabstände
und große Spulenabstände. Um dennoch die nötigen elektrischen
und magnetischen Feldestärken im Teilchenstrahlbereich
bereitstellen zu können, müssen das elektrischen Potential an
den Ablenkplatten und die Ströme an den Spulen
dementsprechend hochskaliert werden. Das führt zu einer
weiteren Vergrößerung der Spulen, der Spannungen und/oder
Spulenströme des Ablenkers, der diesen dadurch noch
großvolumiger werden läßt und die Verwendungsmöglichkeiten
weiter einschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Teilchenstrahlapparat, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum energiekorrigierten Ablenken eines
Teilchenstrahls bereitzustellen, die die oben beschriebenen
Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird von dem Teilchenstrahlapparat gemäß
Patentanspruch 1, von der Vorrichtung zum energiekorrigierten
Ablenken eines Teilchenstrahls gemäß Patentanspruch 6 und
durch das Verfahren nach Anspruch 20 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen
und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den
beiliegenden Zeichnungen.
Der erfindungsgemäße Teilchenstrahlapparat, die
Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen
eine energiekorrigierte Ablenkung eines Teilchenstrahls um
einen vorgegebenen Ablenkwinkel ohne die oben erwähnten
Nachteile. Erfindungsgemäß übt der Korrektor Kräfte auf den
einfallenden Teilchenstrahl aus, die die Richtungen der
geladenen Teilchen abhängig von ihrer Energie so ändern, daß
die energieabhängige Ablenkung des Ablenkers diese
fokussiert. Der Korrektor kompensiert somit bevorzugt eine
energieabhängige Aufweitung des Teilchenstrahls, die der
Ablenker ohne Korrektor dem Teilchenstrahl zufügen würde.
Dabei kann der Korrektor, der das erste elektrische und
das erste magnetische Feld bereitstellt, eine kleine Öffnung
aufweisen, da das erste elektrische und das erste magnetische
Feld des Korrektors erfindungsgemäß so eingestellt sind, daß
die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert ihre
Richtung beibehalten. Lediglich die geladenen Teilchen mit
von dem vorgegebenem Energiewert abweichender Energie werden
richtungsgeändert. Die Größe der Öffnung des Korrektors ist
damit nicht mehr durch den maximalen Ablenkwinkel des
Teilchenstrahls sondern durch den Grad der Streuung der
Teilchenenergien um den vorgegebenen Energiewert bestimmt.
Dieser ist bei vielen Teilchenstrahlapparaten klein genug, um
die Öffnung des Korrektors ausreichend klein zu gestalten.
Die Öffnung des Korrektors ist dabei im allgemeinen durch den
Ablenkplattenabstand oder durch den Spulenabstand der
Ablenkplatten und Spulen des Korrektors gegeben.
Die Erfindung ermöglicht es, die Funktionen der Ablenkung
und der Energiekorrektur auf zwei räumlich getrennte
Einheiten, nämlich auf den Korrektor und auf den Ablenker, zu
verteilen. Dadurch können beide Komponenten unabhängig
voneinander bezüglich optimaler Funktionsweise, Volumen und
Kostenaufwand dimensioniert werden. Z. B. können der
Korrektor, der hohe elektrische oder magnetische Feldstärken
bereitstellen muß, mit kleiner Öffnung und der Ablenker, der
kleine elektrische oder magnetische Feldstärken bereitstellen
muß, mit großer Öffnung ausgestattet werden. Durch die
Vermeidung energiekorrigierender elektrischer oder
magnetischer Felder kann insbesondere der Ablenker mit
kleinem Volumen hergestellt werden. Dadurch besteht für den
Teilchenstrahlapparat auch bei kleinem Arbeitsabstand
zwischen Objektivlinse und Zielfläche die Möglichkeit, den
Ablenker (in Teilchenstrahlrichtung gesehen) hinter der
Objektivlinse anzuordnen,.
Es ist ein erheblicher Vorteil, die Ablenkung des
Teilchenstrahls (3) hinter der Objektivlinse (7) anzuordnen,
da dadurch der Teilchenstrahl (3) so justiert werden kann,
daß er entlang der optischen Achse (20) der Objektivlinse (7)
durch diese durchqueren kann. Dadurch werden chromatische und
spherische Aberrationsfehler der Objektivlinse (7) weitgehend
eliminiert. Zudem kann die Öffnung der Objektivlinse (7), die
z. B. durch den Bohrungsdurchmesser gegeben ist, deutlich
reduziert werden, was den Aufwand für die Linsenoptik
deutlich senkt. Bevorzugt kann die Öffnung der Objektivlinse
(7) somit kleiner als 20 mm sein und bevorzugt kleiner als 10 mm.
Bevorzugt wird der Teilchenstrahl (3) so justiert, daß
sein Abstand von der optischen Achse (20) beim Durchtritt
durch die Objektivlinse (7) kleiner als 2 mm und bevorzugt
kleiner als 0.5 mm ist.
Erfindungsgemäß nimmt der Korrektor an den geladenen
Teilchen in Abhängigkeit von deren Energie
Richtungsänderungen vor. Diese Richtungsänderung sind derart,
daß der Ablenker die geladenen Teilchen mit dem zweiten
elektrischen Feld oder dem zweiten magnetischen Feld
fokussiert. Insofern korrigiert der Korrektor die
energieabhängige Aufweitung des Teilchenstrahls, die der
Ablenker ohne Korrektor erzeugen würde.
Teilchenstrahlapparate mit Teilchenstrahlquelle,
Objektivlinse, Korrektor und Ablenker finden Anwendungen als
Elektronenmikroskope, Geräte der Elektronen- oder
Ionenstrahllithographie oder andere Geräte, die mit
fokussierten Teilchenstrahlen aus geladenen Teilchen auf
Zieloberflächen schießen. Zieloberflächen können z. B. die
Proben oder Oberflächen von Proben sein, die mit dem
fokussierten Teilchenstrahl untersucht werden sollen;
Zieloberflächen können weiterhin Proben sein, die mit dem
fokussierten Teilchenstrahl strukturiert werden sollen, wie
z. B. Wafer für die Mikromechanik oder Mikroelektronik oder
auch biologische Proben; Zieloberflächen können schließlich
auch Oberflächen sein, die durch den Beschuß mit dem
Teilchenstrahl zu irgendwelchen anderen Reaktionen wie
Leuchten oder Schalten angeregt werden.
Die Teilchenstrahlquelle in dem erfindungsgemäßen
Teilchenstrahlapparat erzeugt den Teilchenstrahl. Bevorzugt
sind die geladenen Teilchen freie Elektronen oder Ionen.
Bevorzugt wird der Teilchenstrahl durch Aperturblenden,
elektrische oder magnetische Linsen oder andere Vorrichtungen
auf einen maximalen Strahldurchmesser eingegrenzt, wobei die
Teilchenstrahlrichtung und der Teilchenstrahlquerschnitt eine
Strahlachse auszeichnen. Bevorzugt ist die Strahlachse des an
der Teilchenstrahlquelle erzeugten Teilchenstrahls weitgehend
identisch mit der Strahlachse des abzulenkenden einfallenden
Teilchenstrahls oder mit der optischen Achse der
Objektivlinse.
Bevorzugt werden die geladenen Teilchen des
Teilchenstrahls auf einen vorgegebenen Energiewert hin
beschleunigt, so daß der Teilchenstrahl bei Eintreffen auf
der Objektivlinse, auf dem Korrektor oder auf dem Ablenker
aus geladenen Teilchen mit um einen vorgegebenen Energiewert
gestreuten Energien besteht.
Die Objektivlinse des Teilchenstrahlapparats ist bevorzugt
eine magnetische, elektrische oder elektromagnetische Linse,
die eine fokussierende Wirkung auf den Teilchenstrahl aus
geladenen Teilchen ausübt. Der Grad der Fokussierung des
Teilchenstrahls ist mitentscheidend für eine gute räumliche
Auflösung, mit der eine Probe beobachtet, strukturiert oder
auf eine andere Weise behandelt wird. Um optische Fehler
durch sphärische oder chromatische Aberration durch die
Objektivlinse zu vermeiden, durchquert der geladene
Teilchenstrahl die Objektivlinse entlang der optischen Achse.
Eine solche Teilchenstrahlführung ist möglich, wenn der
Ablenker hinter der Objektivlinse in den Teilchenstrahl
angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine
solche Anordnung bei kleinem Arbeitsabstand, indem sie einen
Ablenker offenbart, der ohne Korrektor in kompakter
Ausführung hinter der Objektivlinse angeordnet werden kann.
Für eine größtmögliche räumliche Auflösung eines
Teilchenstrahlapparats ist es oft erforderlich, daß die
Objektivlinse sehr dicht, d. h. wenige Millimeter über der
Zieloberfläche angeordnet ist. In diesem Fall spricht man von
einem kurzen Arbeitsabstand. Der kurze Arbeitsabstand kann
erhebliche Probleme verursachen, wenn zwischen die
Obektivlinse und Zieloberfläche weitere optische Komponenten
wie z. B. ein Ablenker angebracht werden müssen. Um zu
vermeiden, daß der Ablenker vor der Objektivlinse angeordnet
wird, besteht ein großes Interesse, die räumlichen Ausmaße
des Ablenkers möglichst klein zu gestalten.
Eine kleine Ausformung des Ablenkers limitiert aus
Platzgründen die Möglichkeiten, diesen mit
energiekorrigierenden Komponenten auszustatten. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung löst dieses Problem, da in einer
ersten bevorzugten Ausführung der Korrektor vor die
Objektivlinse und der Ablenker hinter der Objektivlinse
angeordnet ist. Da der erfindungsgemäße Korrektor die
Richtung der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenem
Energiewert beläßt, kann gewährleistet werden, daß die
geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert die
Objektivlinse entlang ihrer optischen Achse durchqueren.
Lediglich die geladenen Teilchen, die von dem vorgegebenem
Energiewert abweichen, werden von der optischen Achse der
Objektivlinse weg abgelenkt und werden spherischen oder
chromatischen Aberrationsfehlern der Objektivlinse
ausgesetzt. Der Einfluß der spherischen oder chromatischen
Aberrationsfehler der Objektivlinse ist jedoch nur ein Fehler
zweiter Ordnung, da er nur auf solche geladenen Teilchen
wirkt, die von dem vorgegebenen Energiewert abweichen.
Ist der Arbeitsabstand groß, z. B. größer als etwa 30 mm,
so ist es vorteilhaft, wenn sowohl Korrektor als auch
Ablenker in Teilchenstrahlrichtung gesehen hinter der
Objektivlinse angeordnet sind. In diesem Fall können alle
geladenen Teilchen entlang der optischen Achse der
Objektivlinse diese durchqueren, so daß auch für die
geladenen Teilchen, die von dem vorgegebenem Energiewert
abweichen, keine spherischen oder chromatischen
Aberrationseffekte auftreten. Der Korrektor, der zur
Kompensierung der energieabhängigen Aufweitung des
Teilchenstrahles starke elektrische und magnetische Felder
benötigt, kann mit einer kleinen Öffnung ausgestattet werden
kann, während der erste Ablenker, der für die Ablenkung eine
große Öffnung benötigt, nur vergleichsweise kleine
elektrische oder magnetische Felder liefern muß.
Der Korrektor führt Richtungsänderungen an den geladenen
Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie durch, so daß der
Teilchenstrahl aufgeweitet wird. Lediglich die Richtung der
geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert wird bei
der Durchquerung des Korrektors beibehalten. Dies wird
erreicht, wenn das Verhältnis der Feldstärken vom ersten
magnetischen Feld, B, zum dazu senkrecht stehenden ersten
elektrischen Feld, E, im wesentlichen durch die Beziehung:
B/E = SQRT(m/2W) (6)
gegeben ist. Dabei ist SQRT(m/2W) die Quadratwurzel aus
(m/2W), wobei m die Masse der geladenen Teilchen, E die
elektrische Feldstärke senkrecht zum Teilchenstrahl und B die
magnetische Feldstärke senkrecht zum Teilchenstrahl und
senkrecht zum elektrischen Feld ist. Gl (6) gilt in erster
Näherung für nicht-relativistische Teilchenenergien und muß
im Falle von relativistischen Energien der geladenen Teilchen
erweitert werden.
Durch die Beibehaltung der Richtung der geladenen Teilchen
mit vorgegebenem Energiewert kann die Öffnung des Korrektors
so klein gewählt werden, daß sie auf die Aufweitung des
Teilchenstrahls, nicht jedoch auf eine zusätzliche Ablenkung
des Teilchenstrahls abgestimmt sein muß. Bevorzugt werden die
Richtungen der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenem
Energiewert durch den Korrektor soweit beibehalten, daß die
Änderungen der Teilchenbahnen kleiner als 3 Grad und
bevorzugt kleiner als 1 Grad sind.
Die an den geladenen Teilchen ausgeführten
Richtungsänderungen sind von der Art, daß der nachfolgende
Ablenker die richtungsgeänderten und die richtungsbelassenen
geladenen Teilchen fokussiert. Dies wird dadurch erreicht,
daß Größe und Richtung des ersten elektrischen Feldes E und
des ersten magnetischen Feldes B so eingestellt werden, daß
die energieabhängige Ablenkung des Teilchenstrahls durch das
zweite elektrische oder das zweite magnetische Feld des
Ablenkers der Aufweitung des Teilchenstrahls durch das erste
elektrische Feld E und das erste magnetische Feld B des
Korrektors entgegenwirkt.
Dadurch, daß der Ablenker die geladenen Teilchen mit
vorgegebenem Energiewert von der Strahlachse weg ablenkt, ist
es möglich, daß der Ablenker direkt hinter den Korrektor
geschaltet wird, da der Korrektor die geladene Teilchen mit
vorgegebenem Energiewert auf der Strahlachse belassen hat.
"Direkt hinter dem Korrektor geschaltet" bedeutet, daß keine
Komponenten, die elektrische oder magnetische Felder zur
Steuerung des Teilchenstrahls zwischen Korrektor und Ablenker
angeordnet sind. Dadurch kann eine energiekorrigierende
Ablenkung mittels Korrektor und Ablenker mit wenigen
strahlenoptischen Komponenten und mit wenig Raumbedarf
ausgeführt werden.
Dadurch, daß der Ablenker die geladenen Teilchen mit
vorgegebenem Energiewert von der Strahlenachse weg ablenkt,
ist es weiterhin möglich, daß die Objektivlinse zwischen
Korrektor und Ablenker angeordnet ist, wobei der
Teilchenstrahl die Objektivlinse entlang der optischen Achse
durchquert. In diesem Fall wird die Ablenkung in
Teilchenstrahlrichtung hinter der Objektivlinse durchgeführt.
Bevorzugt weist die Objektivlinse eine Fokuslänge auf, die
den Teilchenstrahl auf den gleichen Punkt fokussiert wie der
Ablenker. Dadurch kann ein Fokuspunkt mit kleinstmöglicher
Ausdehnung erzeugt werden. Je kleiner der Fokuspunkt ist,
desto größer kann das Auflösungsvermögen sein, mit dem der
Teilchenstrahlapparat strukturiert oder abtastet.
Die Vorrichtung zum energiekorrigierten Ablenken und
bevorzugt auch der Teilchenstrahlapparat weisen eine
Steuerung auf, die den Ablenker und den Korrektor in
Abhängigkeit vom vorgegebenem Ablenkwinkel ansteuert. Die
Steuerung bewirkt zum einen, daß die geladenen Teilchen mit
dem vorgegebenem Energiewert beim Durchqueren des Korrektors
unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel ihre Richtung
beibehalten und der Ablenker unabhängig vom vorgegebenen
Ablenkwinkel die geladenen Teilchen auf eine Zielfläche
fokussiert. Zielfläche kann z. B. die Oberfläche einer zu
beobachtenden, einer zu strukturierenden und insbesondere
einer zu testenden Probe sein.
Das räumliche Auflösungsvermögen bei der Strukturierung
oder beim Abtasten der Zieloberfläche wird weitgehend durch
die Fokusfläche den Teilchenstrahls limitiert. Die
Fokusfläche ist die Fläche, die der Querschnitt des
abgelenkten Teilchenstrahls mit der Zielfläche bildet.
Bevorzugt ist die Fokusfläche unabhängig vom vorgegebenen
Ablenkwinkel kleiner als das zehnfache des
Teilchenstrahlquerschnitts des am Korrektor einfallenden
Teilchenstrahls. Dieses Erfordernis wird dann erreicht, wenn
die Feldstärken und Feldrichtungen des Korrektors und die
Feldstärke und Feldrichtung des Ablenkers ausreichend
aufeinander abgestimmt werden.
Bevorzugt ist die Fokusfläche unabhängig vom vorgegebenen
Ablenkwinkel auch kleiner als der einfache
Teilchenstrahlquerschnitt des am Korrektor einfallenden
Teilchenstrahls. Dieses Erfordernis wird insbesondere durch
den Einsatz einer Objektivlinse ermöglicht.
Vorrichtungen, die eine Überlagerung von elektrischen und
magnetischen Feldern zur Erzeugung energieabhängiger
Richtungsänderungen von geladenen Teilchen eines
Teilchenstrahls erzeugen, sind auch als Wien-Filter bekannt.
Der Wien-Filter ist bislang jedoch vorwiegend zur
Energieanalyse und zur Separation von geladenen Teilchen
verschiedener Energie ohne die zusätzliche Bedingung
verwendet worden, die energieabhängigen Ablenkfehler eines
nachfolgenden Ablenkers zu kompensieren.
Bevorzugt weist der Korrektor einen ersten elektrischen
Multipol zum Erzeugen eines ersten elektrisches Felds und
einen ersten magnetischen Multipol zum Erzeugen eines ersten
magnetischen Felds auf. Bevorzugt üben erstes elektrisches
Feld und erstes magnetisches Feld laterale Kräfte auf die
geladenen Teilchen aus, die einander entgegengerichtet sind.
Bevorzugt kompensieren sich die entgegengesetzt gerichteten
Kräfte im Mittel, so daß die Richtung geladener Teilchen mit
vorgegebener Energie belassen wird.
Aufgrund der doppelt so großen energieabhängigen
Aufweitung des Teilchenstrahls durch eine Ablenkung im
elektrischen Feld im Vergleich zu einem magnetischen Feld bei
gleichem Ablenkwinkel (siehe Gl. (4) und (5)) kann die
Aufweitung des Teilchenstrahls durch den Korrektor durch
Veränderung der B- und E-Feldstärke bei konstantem B/E-
Verhältnis frei eingestellt werden. Die B- und E-Feldstärken
werden bei konstantem B/E-Verhältnis erfindungsgemäß so
eingestellt, daß der Ablenker die geladenen Teilchen des
aufgeweiteten Teilchenstrahls fokussiert. Bevorzugt werden
die B- und E-Feldstärken bei konstantem B/E-Verhältnis
weiterhin so eingestellt, daß die geladenen Teilchen auf die
Zielfläche fokussiert werden. Bevorzugt werden die geladene
Teilchen weiterhin mit einer Fokusfläche auf die Zielfläche
fokussiert, die unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel
kleiner als das zehnfache der Querschnittsfläche des am
Korrektor einfallenden Teilchenstrahls und bevorzugt kleiner
als die einfache Querschnittsfläche des am Korrektor
einfallenden Teilchenstrahls ist.
Die Überlagerung des ersten elektrischen Felds mit dem
ersten magnetischen Feld bewirkt, daß die
Teilchenstrahlenablenkpunkte des ersten elektrischen Felds
und des ersten magnetischen Felds dicht beieinander liegen.
Der Teilchenstrahlablenkpunkt des ersten elektrischen Felds
ergibt sich aus dem Schnittpunkt, den die Strahlachse des
einfallenden Teilchenstrahls mit der Achse des aus dem ersten
elektrischen Feld hinausgehenden Teilchenstrahls bildet, wenn
das erste magnetische Feld ausgeschaltet ist. Der
Teilchenstrahlablenkpunkt des ersten magnetischen Felds
ergibt sich aus dem Schnittpunkt, den die Strahlachse des
einfallenden Teilchenstrahls mit der Strahlachse des aus dem
ersten magnetischen Feld herausgehenden Teilchenstrahls
bildet, wenn das erste elektrische Feld ausgeschaltet ist.
Bevorzugt sind das erste elektrische Feld und das erste
magnetische Feld so einander überlagert, daß die
Teilchenstrahlablenkpunkte des ersten elektrischen Felds und
des ersten magnetischen Felds dichter als 10 mm, dichter als
5 mm und bevorzugt dichter als 1 mm beieinander liegen.
Damit wird erreicht, daß der Korrektor nicht nur die Richtung
der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert
beläßt sondern auch eine parallele Versetzung dieser
geladenen Teilchen verhindert.
In einer ersten bevorzugten Ausführung weist der Ablenker
einen zweiten elektrischen Multipol zum Erzeugen des zweiten
elektrischen Felds auf. In diesem Fall ist der Ablenker ein
elektrischer Ablenker. In einer zweiten bevorzugten
Ausführung weist der Ablenker einen zweiten magnetischen
Multipol zum Erzeugen des zweiten magnetischen Felds auf. In
diesem Fall ist der Ablenker ein magnetischer Ablenker. In
einer weiteren Ausführung erzeugt der Ablenker sowohl zweites
elektrisches als auch zweites magnetisches Feld. Bevorzugt
weist der Ablenker jedoch entweder ein zweites elektrisches
Feld oder ein zweites magnetisches Feld auf. Bevorzugt ist
der Ablenker daher entweder ein elektrischer Ablenker oder
ein magnetischer Ablenker.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der erste
und/oder zweite elektrische Multipol ein elektrischer Dipol,
der zwei gegenüberliegenden Ablenkplatten aufweist, die das
erste und/oder zweite elektrische Feld erzeugen. Damit kann
die vorgegebene Ablenkung des Teilchenstrahls in der durch
die Teilchenstrahlrichtung und der durch die Richtung des
ersten elektrischen Felds gegebenen Ebene erfolgen. Beim
Ablenken des Teilehenstrahles in dieser Ebene kann der
abgelenkte Teilchenstrahl jedoch nur die Punkte einer Linie
auf der Zielfläche ansteuern. Bevorzugt bestimmt der Abstand
der Ablenkplatten zueinander die Größe der Öffnung des
Ablenkers und bevorzugt auch die des Korrektors.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der erste
und/oder zweite elektrische Multipol ein elektrischer
Quadrupol oder ein elektrischer Oktupol, die Ablenkplatten
aufweisen, die bevorzugt symmetrisch zur Strahlachse
angeordnet sind. In diesem Fall lassen sich durch Anlegen
geeigneter Spannungen an den jeweils gegenüberliegenden
Ablenkplatten erste und/oder zweite elektrische Felder
erzeugen, die den Teilchenstrahl in jeder auf der Strahlachse
liegenden Ebene ablenken können. Dadurch kann der abgelenkte
Teilchenstrahl die Punkte einer Fläche auf der Zielfläche
ansteuern. Bevorzugt bestimmt der Abstand der
gegenüberliegenden Ablenkplatten zueinander die Größe der
Öffnung des Ablenkers und bevorzugt auch die des Korrektors.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der erste
und/oder zweite magnetische Multipol ein magnetischer Dipol,
der ein erstes und/oder zweites magnetisches Feld bevorzugt
senkrecht zur Strahlachse erzeugt. Bevorzugt wird die
Feldstärke des ersten und/oder zweiten magnetischen Felds
durch einen Spulenstrom am magnetischen Dipol gesteuert.
Damit kann die vorgegebene Ablenkung des Teilchenstrahls in
der Ebene senkrecht zum ersten magnetischen Feld erfolgen,
wobei die Richtung des magnetischen Felds durch die
Ausrichtung des magnetischen Dipols gegeben ist. Beim
Ablenken des Teilchenstrahles auf eine Zielfläche kann der
abgelenkte Teilchenstrahl durch diese Ablenkung nur die
Punkte einer Linie auf der Zielfläche ansteuern.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der erste
und/oder der zweite magnetische Multipol ein magnetischer
Quadrupol oder ein magnetischer Oktupol, die bevorzugt
symmetrisch zur Strahlachse angeordnet sind. Bevorzugt wird
die Feldstärke des ersten und/oder zweiten magnetischen Felds
durch mehrer Spulenströme am magnetischen Quadrupol oder
magnetischer Oktupol gesteuert. In diesem Fall lassen sich
durch Anlegen geeigneter Spulenströme erste magnetische
Felder erzeugen, die den Teilchenstrahl in jeder auf der
Strahlachse liegenden Ebene ablenken können. Dadurch kann der
Teilchenstrahl beim Ablenken des Teilchenstrahles die Punkte
einer Fläche auf der Zielfläche ansteuern.
Weist der Ablenker einen zweiten elektrischen Multipol
auf, so sind die ersten und zweiten elektrischen Multipole so
zueinander ausgerichtet, daß sie am Teilchenstrahl zueinander
parallel oder antiparallel gerichtete erste und zweite
elektrische Felder erzeugen können. Damit läßt sich eine
energiekorrigierende Ablenkung auf vorteilhafte Weise
ausführen.
Weist der Ablenker einen zweiten magnetischen Multipol
auf, so sind die ersten und zweiten magnetischen Multipole so
zueinander ausgerichtet, daß sie am Teilchenstrahl zueinander
parallel oder antiparallel gerichtete erste und zweite
magnetische Felder erzeugen können. Bevorzugt steht dabei das
zweite magnetische Feld im Teilchenstrahlbereich senkrecht
zum zweiten elektrischen Feld.
Um ein erstes und/oder zweites magnetisches Feld mit
ausreichender und möglichst homogener Feldstärke im Bereich
des Teilchenstrahls zu erhalten, sind die Spulen der
magnetischen Multipole bevorzugt Sattelspulen oder
Toroidspulen. Weiterhin werden das erste und/oder zweite
magnetische Feld bevorzugt durch magnetische Polschuhe
gebündelt.
Bevorzugt führt die Steuerung die Ansteuerung von erstem
Ablenker und Korrektor bei Eingabe eines vorgegebenen
Ablenkwinkels automatisch aus, so daß für jeden vorgegebenen
Ablenkwinkel das für die energiekorrigerte Ablenkung
erforderliche erste elektrische Feld, das erste magnetische
Feld sowie das zweite elektrische bzw. das zweite magnetische
Feld automatisch erzeugt werden. Bevorzugt geschieht die
Ansteuerung weiterhin synchron, damit die energiekorrigierte
Ablenkung zu jedem Zeitpunkt Bestand hat.
Bevorzugt weist die Steuerung einen vorgegebenen
Algorithmus auf, der zu jedem vorgegebenen Ablenkwinkel die
erforderlichen Parameter für die Ansteuerung von Korrektor
und erstem Ablenker berechnet und ausführt. Bevorzugt werden
mit diesem Algorithmus zu jedem vorgegebenem Ablenkwinkel des
Teilchenstrahls die erforderlichen Spannungen für die
Elektroden der elektrischen Multipole und die Spulenströme
für die magnetischen Multipole berechnet.
Bevorzugt sind die geladenen Teilchen des Teilchenstrahls
Elektronen, die durch eine Elektronenquelle erzeugt werden.
Insbesondere ist die Elektronenquelle eine thermische
Elektronenquelle, die durch thermische Anregung der
Elektronen in einem Filament diese emittieren. Solche
Elektronenquellen können z. B. Wolfram-Faden Quellen, LaB6-
Quellen oder auch thermische Feldemissionsquellen sein.
Thermische Elektronenquellen haben den Vorteil, daß sie
einfach herstellbar sind und schon bei vergleichsweise
schwachem Vakuum betrieben werden können. Ihr Nachteil ist,
daß sie Teilchenstrahlen mit vergleichsweiser hoher
Energiestreuung erzeugen, so daß dort bei Ablenkungen eine
energiekorrigierende Ablenkung von besonderer Wichtigkeit
ist.
Im folgenden werden verschiedene Ausführungen der
vorliegenden Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1a eine erste erfindungsgemäße Ausführung eines
Teilchenstrahlapparats mit der Objektivlinse
hinter dem Korrektor.
Fig. 1b eine zweite erfindungsgemäße Ausführung eines
Teilchenstrahlapparats mit der Objektivlinse
vor dem Korrektor.
Fig. 2a-b eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur energiekorrigierten Ablenkung
mit zwei verschiedenen vorgegebenen
Ablenkwinkeln.
Fig. 3a-b eine zweite Ausführung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
energiekorrigierten Ablenkung mit zwei
verschiedenen vorgegebenen Ablenkwinkeln.
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausführung eines
Korrektors.
Fig. 1a zeigt schematisch eine erste erfindungsgemäße
Ausführung eines Teilchenstrahlapparats 50. In dieser
Ausführung ist der Ablenker 18 in Teilchenstrahlrichtung
gesehen hinter der Objektivlinse 7, während der Korrektor 5
vor Objektivlinse 7 in Teilchenstrahlrichtung gesehen ist.
Diese Ausführung erlaubt es, die Objektivlinse 7 dicht an
eine Zielfläche 22 anzuordnen, da der Ablenker 18 als
einfacher elektrischer oder magnetischer Multipol ohne
Korrekturoptik realisiert werden kann. Dadurch kann der
Ablenker 18 räumlich klein gestaltet werden, so daß er auch
bei kleinem Arbeitsabstand zwischen Objektivlinse 7 und
Zielfläche 22 hineinpassen kann.
Den Ablenker 18 hinter der Objektivlinse 7 anzubringen
ist deshalb von Bedeutung, da dadurch der Teilchenstrahl 3
immer durch die optische Achse der Objektivlinse 7, die
bevorzugt achsensymmetrisch zur Strahlachse 20 angeordnet
ist, hindurchgehen kann, so daß chromatische und spherische
Fehler der Objektivlinse 7 nicht oder kaum auftreten. Die
Ablenkung durch den Ablenker 18 erfolgt in Fig. 1a erst nach
der Objektivlinse 7, wobei der Ablenker 18 bevorzugt das
letzte strahlenoptische Element für den Teilchenstrahl 3 auf
dem Weg zur Zielfläche 22 ist.
Der Teilchenstrahlapparat 50 weist weiter eine
Teilchenstrahlquelle 40 auf, die geladene Teilchen ins Vakuum
44 emittiert. In dieser bevorzugten Ausführung ist die
Teilchenstrahlquelle 40 eine thermische Elektronenquelle,
z. B. eine LaB6-Quelle, eine Wolfram-Faden-Quelle oder eine
thermische Feldemissionsquelle, die die Elektronen durch
thermische Anregung emittiert. Typische Temperaturen für den
Emissionsbetrieb liegen je nach Art der Teilchenstrahlquelle
im Bereich zwischen 1000°C bis etwa 4000°C und bevorzugt
zwischen 1600°C und 3000°C. Nach der Emission werden die
freigesetzten Elektronen durch eine Anode 41, die auf einem
vorgegebenem elektrischen Potential liegt, auf den
vorgegebenen Energiewert beschleunigt.
Durch die Beschleunigung und bevorzugt durch
Aperturblenden, die in Fig. 1a beispielhaft durch die Öffnung
41a in der Anode 41 dargestellt ist, formen die
beschleunigten Elektronen einen Teichenstrahl 3 mit einer
Einfallsrichtung 2, wobei der Teilchenstrahl 3 aus Elektronen
mit einem um den vorgegebenen Energiewert gestreuter Energie
besteht. Die Streuung der Energie hängt dabei z. B. von der
Spannungsstabilität der Spannung an der Anode 41 und von der
Art der Teilchenstrahlquelle 40 ab. Thermische
Teilchenstrahlquellen sind dafür bekannt, daß sie im
Vergleich zu kalten Feldemissionsquellen Teilchenstrahlen mit
größerer Energiestreuung erzeugen. In dieser Ausführung ist
die Energiestreuung des Teilchenstrahls um einen vorgegebenen
Energiewert von 20 keV kleiner als etwa 5 eV und bevorzugt
kleiner als 2 V. Diese Energiestreuung kann bei einer nicht-
energiekorrigierten Ablenkung zu einer energieabhängigen
Aufweitung des Teilchenstrahl führen, die das räumliche
Auflösungsvermögen eines Teilchenstrahlapparats
beeintrachtigt.
Die Erfindung ist weitgehend unabhängig von der Energie
der geladenen Teilchen des Teilchenstrahls. Sie wird
bevorzugt angewendet auf Teilchenstrahlapparate mit
Teilchenstrahlen 3 im Energiebereich zwischen 500 eV und 15 keV
und noch mehr bevorzugt in den zwei Energiebereichen
zwischen 700 eV und 2000 eV oder 6 keV und 10 keV.
Der Querschnitt des auf den Korrektor 5 einfallenden
Teilchenstrahls kann je nach Anwendung sehr unterschiedlich
sein. Bevorzugt ist der Querschnitt des auf den Korrektor 5
einfallenden Teilchenstrahls 3 kleiner als die Öffnung des
Korrektors 5, des Ablenkers 18 und der Objektivlinse.
Weiterhin gilt, daß, je kleiner der Querschnitt im Vergleich
zur Öffnung der Objektivlinse, desto kleiner die Effekte von
chromatischer und spherischer Aberration durch die
Objektivlinse 7. Bevorzugt sind die Durchmesser der
Teilchenstrahlquerschnitte beim Eintritt in die fokussierende
Objektivlinse größer als 200 µm und bevorzugt größer als 400 µm.
Der Korrektor 5 führt die erfindungsgemäßen
Richtungsänderungen 15 an den geladenen Teilchen in
Abhängigkeit ihrer Energie durch, wobei der Korrektor 5 so
eingestellt ist, daß die geladenen Teilchen mit der
vorgegebenen Energie ihre Richtung innerhalb einer Abweichung
von 3 Grad und bevorzugt innerhalb von 1 Grad behalten. Der
Teilchenstrahl 3 wird durch seine Energiestreuung
energieabhängig geweitet. In Fig. 1a sind daher der
Teilchenstrahl 9 mit den geladenen Teilchen mit vorgegebenem
Energiewert, ein Teilchenstrahl 9a mit geladenen Teilchen mit
einer Energie kleiner als der vorgegebenen Energie und der
Teilchenstrahl 9b mit geladenen Teilchen mit einer Energie
größer als dem vorgegebenem Energiewert gezeigt. Bevorzugt
verändert der Korrektor 5 die Energie der geladenen Teilchen
des Teilchenstrahls 3 nicht oder um weniger als 1%.
Die energieabhängige Weitung des Teilchenstrahls 3 wird
in dieser Ausführung durch das elektrische Feld eines
elektrischen Multipols, z. B. einen elektrischen Dipol,
Quadrupol oder Oktupol, und durch das magnetische Feld eines
magnetischen Multipols, z. B. einen magnetischen Dipol,
Quadrupol oder Oktupol, (beides nicht gezeigt in Fig. 1a)
erreicht. Beide Felder überlagern sich, so, daß sie bevorzugt
an jedem Punkt die gleichen entgegengesetzten Kräfte auf die
geladenen Teilchen mit vorgegeber Energie ausüben Eine
detailliertere Beschreibung der elektrischen und magnetischen
Felder im Korrektor 5 sind in der Beschreibung von Fig. 4
dargelegt.
Nach dem Verlassen des Korrektors 5 tritt der
Teilchenstrahl 3 aufgeweitet auf die Objektivlinse 7. Die
Objektivlinse 7 dient in dieser Ausführung der Fokussierung
des Teilchenstrahls 3 auf die Zielfläche 22, die z. B. die
Oberfläche einer zu beobachtenden, zu strukturierenden oder
zu testenden Probe ist. Die Objektivlinse 7 ist gewöhnlich
eine der elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen
Linsen, die einem Fachmann in diesem Gebiet bekannt sind. In
einer bevorzugten Ausführung ist die Objektivlinse 7 weniger
als 60 cm, in einer anderen bevorzugten Ausführung weniger
als 10 mm Millimeter vor der Zielfläche 22 angeordnet.
Bevorzugt treten die geladenen Teilchen mit vorgegebener
Energie 9 entlang der optischen Achse durch die Objektivlinse
7. Dadurch wird der Strahl geladener Teilchen mit
vorgegebener Energie 9 ohne Brechung durch die Objektivlinse
7 geführt, wodurch spherische und chromatische
Aberrationseffekte der Objektivlinse 7 wegfallen. Lediglich
die Strahlen geladener Teilchen mit von dem vorgegebenem
Energiewert abweichenden Energien, 9a und 9b, treffen
außerhalb der optischen Achse auf die Objektivlinse und sind
spherischen und chromatischen Aberrationseffekten ausgesetzt.
Wenn die Energiestreuung des Teilchenstrahl 3 hinreichend
klein ist, spielen diese Effekte jedoch nur eine
untergeordnete Rolle für das Auflösungsvermögen des
Teilchenstrahls auf der Zielfläche 22.
Nachdem der Teilchenstrahl 3 mit den Strahlen 9, 9a und
9b durch die Objektivlinse hindurchgetreten ist, trifft er
auf den Ablenker 18. Der Ablenker 18 lenkt den Strahl
geladener Teilchen mit vorgegebenem Energiewert um den
vorgegebenem Ablenkwinkel 12 ab. Aufgrund der dem Ablenker 18
eigenen energieabhängigken Ablenkkraft fokussiert er
gleichzeitig die Strahlen der geladenen Teilchen auf die
Zielfläche 22, wobei der Querschnitt des Teilchenstrahls auf
der Zielfläche die Fokusfläche 24 bildet. Bevorzugt sind das
erste elektrische Feld und das erste magnetische Feld des
Korrektors so eingestellt, daß der Ablenker 18 bei einem
vorgegebenem Ablenkwinkel 12 eine minimale Fokusfläche 24
erzeugt. Durch die zusätzliche Fokussierung durch die
Objektivlinse 7 kann die Fokusfläche 24 trotz der Ablenkung
kleiner sein als der Querschnitt des Teilchenstrahls 3 bei
Eintritt in den Korrektor 5. Bevorzugt ist die Objektivlinse
7 so eingestellt, daß sie den einfallenden Teilchenstrahl 3
auf die Zielfläche 22 fokussiert.
In dieser Ausführung weist der Ablenker 18 eine
elektrische Multipolelektrode auf (nicht gezeigt in Fig. 1a
und 1b), die ein zweites elektrisches Feld zum Ablenken des
Teilchenstrahles 3 durchführt. Der Teilchenstrahlablenkpunkt
46 ist durch den Schnittpunkt der Linien, die die in den
Ablenker 18 einfallenden und aus dem Ablenker 18 ausfallenden
geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert
beschreiben, gegeben. Alternativ kann die Ablenkung durch den
Ablenker 18 auch durch das zweite magnetische Feld
durchgeführt werden.
Um den Teilchenstrahl 3 auf eine möglichst kleine
Fokusfläche 24 fokussieren zu können, ist es von Vorteil,
die energieabhängige Aufweitung des Teilchenstrahl 3 durch
den Korrektor 5 auf den vorgegebenen Ablenkwinkel 12
abzustimmen. Bevorzugt weist die vorliegende Ausführung eine
Steuerung 30 auf, die auf die Vorgabe eines vorgegebenen
Ablenkwinkels 12 über den Steuereingang 26 die für eine
optimale Fokussierung benötigten elektrischen und
magnetischen Felder von Korrektor 5 und erstem Ablenker 18
berechnet und über eine Ansteuerung einstellt. Insbesondere
kann die Steuerung 30 die elektrischen und magnetischen
Felder von Korrektor 5 und erstem Ablenker 18 so berechnen,
daß die Fokusfläche 24 auf der Zielfläche 22 minimiert
werden.
Bevorzugt steuert die Steuerung 30 auch die
Objektivlinse 7, so daß auch die Objektivlinse 7 den
Teilchenstrahl 3 auf die Zielfläche 20 fokussiert. In diesem
Fall fällt der Fokus der Objektivlinse 7, die die räumliche
Ausdehnung des Teilchenstrahl reduziert, mit dem Fokus des
Ablenkers 18, der die energetische Aufweitung des
Teilchenstrahl 3 zurückführt, zusammen. In diesem Fall kann
die Fokusfläche 24 auch bei großer vorgegebener Ablenkung 12
deutlich kleiner sein als der Querschnitt des Teilchenstrahl
3 bei Eintritt in den Korrektor. Die Fokusfläche 24 und damit
die räumliche Auflösung des Teilchenstrahlapparats 50 kann
damit deutlich kleiner sein als bei herkömmlichen
Teilchenstrahlapparaten, bei denen der Ablenker vor der
Objektivlinse 7 angebracht ist.
Fig. 1b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines
Teilchenstrahlapparats 50 wie in Fig. 1a mit dem Unterschied,
daß die Objektivlinse 7 vor dem Korrektor 5 angeordnet ist.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Teilchenstrahl 3
unabhängig von der Energie der geladenen Teilchen entlang der
optischen Achse der Objektivlinse 7 durch diese
hindurchtreten kann. Damit werden spherische oder
chromatische Aberrationseffekte durch die Objektivlinse 7 im
Vergleich zu Fig. 1a weiter reduziert. Es ist jedoch aus
Platzgründen nicht immer möglich sowohl Korrektor 5 und
Ablenker 18 zwischen eine Zielfläche und Objektivlinse 7 zu
plazieren.
Der Vorteil, die energiekorrigierende Ablenkung durch
einen erfindungsgemäßen Korrektor 5 und einen
erfindungsgemäßen Ablenker 18 durchzuführen liegt in Fig. 1b
weiterhin darin, daß das für eine energieabhängige Korrektur
erforderliche starke erste elektrische und erste magnetische
Feld in einem Korrektor mit kleiner Öffnung erzeugt werden
kann, da der Teilchenstrahl 3 im Korrektor 5 nicht abgelenkt
sondern nur geweitet wird. Dadurch reduziert sich der
apparative Aufwand, starke elektrische und magnetische Felder
bei großer Öffnung erzeugen zu müssen. Eine große Öffnung
wird lediglich für den Ablenker 18 benötigt, wo jedoch nur
eine vergleichsweise schwache elektrische oder magnetische
Feldstärke zum Ablenken des Teilchenstrahls 3 benötigt wird.
Fig. 2a und 2b zeigen eine Ausführung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wie sie z. B. in einem
Teilchenstrahlapparat 50 in Fig. 1a oder 1b eingebaut sein
kann. Fig. 2a und 2b zeigen die Vorrichtung 1 mit einem aus
der Einfallsrichtung 2 einfallenden Teilchenstrahl 3, der
energiekorrigiert um zwei vorgegebene Ablenkwinkel 12
abgelenkt wird.
Der aus der Einfallsrichtung 2 einfallende
Teilchenstrahl 3 fällt zunächst auf den Korrektor 5, der
einen ersten elektrischen Multipol 71 und einen ersten
magnetischen Multipol 74 aufweist. Der erste elektrische
Multipol 71 erzeugt das erste elektrische Feld 70, das eine
laterale Kraft auf den einfallenden Teilchenstrahl 3 ausübt.
Der erste magnetische Multipol 74 erzeugt ein erstes
magnetisches Feld 73, das eine laterale Kraft auf den
einfallenden Teilchenstrahl 3 ausübt, die der lateralen Kraft
des ersten elektrischen Felds 70 entgegenwirkt.
Das Verhältnis der beiden Feldstärken ist dabei so
eingestellt, daß sich die Kräfte auf die geladene Teilchen
mit dem vorgegebenen Energiewert im Mittel kompensieren.
Dadurch wird die Richtung der einfallenden geladenen Teilchen
mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des
Korrektors 5 belassen. Weiterhin ist die Orientierung des
ersten elektrischen Feldes 70 und des ersten magnetischen
Feldes 73 so eingestellt, daß geladene Teilchen mit einer
Energie kleiner als dem vorgegebenen Energiewert eine
Richtungsänderung erfahren, die dem vorgegebenen Ablenkwinkel
12 entgegengesetzt ist. In Fig. 2a ist ein Strahl solcher
geladenen Teilchen mit 9a bezeichnet. Durch die gleichen
Felder erfährt ein Strahl geladener Teilchen mit einer
Energie höher als dem vorgegebenem Energiewert eine
Richtungsänderung, die die gleiche Drehrichtung wie die des
vorgegebenem Ablenkwinkel 12 inne hat. In Fig. 2a ist ein
Strahl solcher geladenen Teilchen mit 9b bezeichnet.
Bevorzugt sind der erste elektrische Multipol 71 und der
erste magnetische Multipol 74 so ausgerichtet, daß das erste
elektrische Feld 70 am Teilchenstrahl 3 senkrecht zum
Teilchenstrahl 3 und das erste magnetische Feld 73 am
Teilchenstrahl 3 senkrecht zum Teilchenstrahl 3 und senkrecht
zum ersten elektrischen Feld 70 stehen. In einer bevorzugten
Ausführung sind der erste elektrische Multipol 71 und der
erste magnetische Multipol 74 Dipole. Dies ist ein einfacher
Aufbau, allerdings kann der Teilchenstrahl 3 so nur in einer
durch die Orientierung der Dipole gegebenen Ebene aufgeweitet
werden.
In einer bevorzugten Ausführung sind der erste
elektrische Multipol 71 und der erste magnetische Multipol 74
Quadrupole oder Oktupole. In dieser Ausführung kann die
Ebene, in der der Teilchenstrahl 3 aufgeweitet wird, durch
die Wahl geeigneter Spannungen an den Elektroden des
elektrischen Multipols 71 und geeigneter Ströme in den Spulen
des magnetischen Multipols 74 frei eingestellt werden. Damit
wird durch eine geeignete Steuerung der Feldstärken eine
energiekorrigierte Ablenkung in jeder gewünschten Ebene, die
entlang der Strahlachse 20 führt, möglich.
Der durch den Korrektor 5 aufgeweitete Teilchenstrahl 3
tritt anschließend in den Ablenker 18 ein. Der Ablenker 18
weist in dieser bevorzugten Ausführung einen zweiten
elektrischen Multipol 61 auf, der ein zweites elektrisches
Feld 60 erzeugt. Analog zum Korrektor 5 ist der zweite
elektrische Multipol 61 bevorzugt ein Dipol, Quadrupol oder
Oktupol, je nachdem ob der erste elektrische Multipol 71 ein
Dipol, Quadrupol oder Oktupol ist. Bevorzugt ist der zweite
elektrische Multipol 61 symmetrisch zur Strahlachse 20
angeordnet ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden,
daß das zweite elektrische Feld 60 des Ablenkers 18 parallel
oder antiparallel zum ersten elektrischen Feld 70 des
Korrektors 5 ausgerichtet ist. Damit kann gewährleistet
werden, daß die Ablenkung um den vorgegebenen Ablenkwinkel 12
in der gleichen Ebene erfolgt wie die Richtungsänderungen 15
des Teilchenstrahls 3 durch den Korrektor 5, was für eine
möglichst vollständige Energiekorrektur bei der vorgegebenen
Ablenkung erforderlich ist.
Da ein elektrisches Feld auf geladene Teilchen mit
kleiner Energie eine größere Richtungsänderung ausführt als
auf geladene Teilchen mit großer Energie, wird der Strahl
geladener Teilchen mit einer Energie kleiner als die
vorgegebene Energie 9a stärker abgelenkt als der Strahl
geladener Teilchen mit einer Energie größer als die
vorgegebene Energie 9b. Dadurch werden die geladenen Teilchen
fokussiert, um auf der Zielebene die Fokusfläche 24 zu
bilden.
Fig. 2a zeigt weiter eine Steuerung 30, die bevorzugt
die Feldstärken der elektrischen und magnetischen Felder von
Korrektor 5 und Ablenker 18 aufeinander abstimmt. Dies ist
insbesondere dann erforderlich, wenn der vorgegebene
Ablenkwinkel 12 laufend geändert wird, da für jeden
vorgegebenen Ablenkwinkel 12 veränderte elektrische und
magnetische Felder in Korrektor 5 und erstem Ablenker 18
angelegt sein müssen. Insbesondere, wenn die Fokusfläche 24
gleichzeitig auf der Zielfläche 22 klein gemacht oder sogar
minimiert sein soll, müssen die Feldstärken von Korrektor 5
und erstem Ablenker 18 genau aufeinander abgestimmt werden.
Diese Abstimmung wird bevorzugt aufgrund einer Berechnung
mittels eines vorgegebenen Algorithmus in der Steuerung 30
durchgeführt.
Fig. 2b zeigt die Vorrichtung 1 mit dem Unterschied zu
Fig. 2a, daß der vorgegebene Ablenkwinkel 12 größer ist. Die
größere Änderung des Ablenkwinkels 12 erfordert ein stärkeres
zweites elektrisches Feld 60 zum Ablenken und gleichzeitig
eine größere Aufweitung des Teilchenstrahls 3 im Korrektor 5,
damit der Teilchenstrahl auf der Zielfläche mit möglichst
kleiner Fokusfläche 24 fokussiert wird. Die größere
Aufweitung des Teilchenstrahls 3 im Korrektor 5 geschieht
durch eine Erhöhung der Feldstärken des ersten elektrischen
Feldes 70 und des ersten magnetischen Feldes 73 bei
gleichzeitiger Beibehaltung des Verhältnisses der beiden
Feldstärken zueinander.
Fig. 3a und 3b zeigen die gleiche Vorrichtung 1 wie in
Fig. 2a und 2b mit dem Unterschied, daß der Ablenker 18 einen
zweiten magnetischen Multipol 64 zur Erzeugung des zweiten
magnetischen Feldes 63 aufweist. In dieser Ausführung wird
der Teilchenstrahl nicht durch ein elektrisches Feld sondern
durch das zweite magnetische Feld 63, das durch einen zweiten
magnetischen Multipol 64 erzeugt wird, um den vorgegebenen
Ablenkwinkel 12 abgelenkt. Bevorzugt ist die Richtung des
zweiten magnetischen Felds 63 gleich der Richtung des ersten
magnetischen Felds 73, um eine optimale Energiekorrigierung
beim Ablenken zu erzielen. Insbesondere ist der zweite
magnetische Multipol 64 bevorzugt ein Dipol, Quadrupol oder
Oktupol, je nachdem ob der erste magnetische Multipol 74 ein
Dipol, Quadrupol oder Oktupol ist.
Auch in der Vorrichtung 1 in Fig. 3a und 3b ist es
erforderlich, daß für jeden vorgegebenen Ablenkwinkel 12 die
Felder des Korrektors 5 neu eingestellt werden müssen, wenn
man eine minimale Fokusfläche 24 auf einer vorgegebenen
Zielfläche 22 erzielen will. So ist die Aufweitung des
Teilchenstrahl 3 durch den Korrektor 5 in Fig. 3b deutlich
größer, um den Teilchenstrahl 3 um den deutlich größeren
Ablenkwinkel 12 ablenken und auf eine vergleichbar große
Fokusfläche 24 fokussieren zu können
Fig. 4a und 4b zeigen eine schematische Ausführung eines
Korrektors 5 mit einem magnetischen Quadrupol und einem
elektrischen Quadrupol. Fig. 4a zeigt einen Querschnitt durch
den Korrektor 5 in der Ebene senkrecht zur Strahlachse 20,
Fig. 5b zeigt den gleichen Korrektor 5 von der Seite entlang
der Strahlachse 20.
In einem Gehäuse 116 sind vier Spulen 108 mit den vier
Polschuhen 110 angebracht, die jeweils in einem 90 Grad
Winkel zueinander gedreht stehen und zusammen den
magnetischen Quadrupol bilden. Die vier Spulen 108 und die
vier Polschuhe 110 sind bevorzugt symmetrisch zur Strahlachse
20 angeordnet. Durch Anlegen geeigneter Ströme an den vier
Spulen 108 kann ein erstes magnetisches Feld senkrecht zur
Strahlachse 20 mit beliebiger Drehrichtung um die Strahlachse
20 erzeugt werden.
Symmetrisch zu den vier Polschuhen 110 sind weiterhin
vier Ablenkplatten 106 angebracht, die zusammen den
elektrischen Quadrupol bilden. Durch Anlegen geeigneter
Spannungen an den vier Ablenkplatten 106 kann ein erstes
elektrisches Feld senkrecht zur Strahlachse 20 mit beliebiger
Drehrichtung um die Strahlachse 20 erzeugt werden. Weiterhin
ist es durch Anlegen geeigneter Spannungen an den
Ablenkplatten 106 möglich, daß das erste elektrische Feld
senkrecht zur Strahlrichtung 20 und senkrecht zu der Richtung
des ersten magnetischen Felds ausgerichtet ist. Dadurch kann
der Korrektor 5 den Teilchenstrahl 3 in jeder Ebene entlang
der Strahlenrichtung aufweiten, so der Teilchenstrahl 3 mit
Hilfe des Ablenkers 18 in jede Richtung energiekorrigiert
abgelenkt werden kann.
Durch die hohe geometrische Symmetrie zwischen den vier
magnetischen Polschuhen 110 und den vier Ablenkplatten 106
bezüglich der Strahlachse 20 wird erreicht, daß das erste
magnetische Feld und das zweite elektrische Feld mit hoher
Präzision an der Strahlachse 20 senkrecht zueinander stehen
können; durch die weitgehend gleiche Anordnung der
elektrischen Ablenkplatten 106 und der magnetischen Polschuhe
110 bezüglich einer Position der Teilchenstrahlbahn kann
weiterhin erreicht werden, daß der Teilchenstrahlablenkpunkt
des elektrischen Quadrupols von dem Teilchenstrahlablenkpunkt
des magnetischen Quadrupols um weniger als 10 mm und
bevorzugt weniger als 5 mm voneinander entfernt sind. Je
kleiner dieser Abstand, um so kleiner der parallele Versatz
zwischen dem in den Korrektor 5 einfallenden Teilchenstrahls
und dem aus dem Korrektor 5 ausgehenden Teilchenstrahls. In
Fig. 4b ist ein für zweites elektrisches und zweites
magnetische Feld gemeinsamer Teilchenstrahlablenkpunkt 46
eingezeichnet, wobei der Abstand zwischen beiden
Teilchenstrahlablenkpunkten kleiner als 10 mm ist.
Der Durchmesser der Öffnung 114 ist in dieser Ausführung
durch den Abstand zwischen den gegenüber liegenden
Ablenkplatten 106 gegeben. Dadurch, daß der Korrektor 5 den
Teilchenstrahl nicht ablenkt sondern nur aufweitet, kann der
Durchmesser der Öffnung 114 klein gehalten werden, was den
Aufwand für die für die Erzeugung des nötigen ersten
elektrischen und ersten magnetischen Felds deutlich
reduziert.
Der Korrektor 5 mit dem elektrischen oder magnetischen
Quadrupol ist nur ein Beispiel, wie der Korrektor aufgebaut
sein kann. Für viele Anwendungen sind statt der Quadrupole
elektrische und magnetische Dipole ausreichend. Die beiden
Dipole können ähnlich wie in Fig. 4a und 4b gezeigt ausgelegt
sein, wobei der Unterschied bevorzugt darin liegt, daß statt
der vier um 90 Grad zueinander gedrehten Polschuhe, Spulen
und Ablenkplatten nur jeweils zwei um 180 Grad zueinander
gedrehte Polschuhe, Spulen und Ablenkplatten angeordnet sind.
In ähnlicher Weise kann der Korrektor 5 statt Dipolen
oder Quadrupolen elektrische und magnetische Oktupole
aufweisen. Die elektrischen und magnetischen Oktupole weisen
statt der vier um 90 Grad zueinander gedrehten Polschuhe,
Spulen und Ablenkplatten jeweils acht um 45 Grad zueinander
gedrehte Polschuhe, Spulen und Ablenkplatten auf. Mit
Oktupolen kann bei einer Drehung der elektrischen und
magnetischen Dipolfelder um die Strahlachse 20 eine noch
größere Homogenität des ersten elektrischen und ersten
magnetischen Felds an der Strahlachse 20 erreicht werden.
1
Vorrichtung
2
Einfallsrichtung
3
Teilchenstrahl
5
Korrektor
7
Objektivlinse
9
Strahl geladener Teilchen mit vorgegebenem Energiewert
9
a Strahl geladener Teilchen mit einer Energie kleiner als
der vorgegebene Energiewert
9
b Strahl geladener Teilchen mit einer Energie größer als
der vorgegebene Energiewert
12
vorgegebener Ablenkwinkel
15
Richtungsänderung
18
Ablenker
20
optische Achse
21
Strahlachse
22
Zielfläche
24
Fokusfläche
26
Steuereingang
30
Steuerung
40
Teilchenstrahlquelle
41
Anode
41
a Öffnung der Anode
44
Vakuum
46
Teilchenstrahlablenkpunkt
48
Öffnung des Korrektors
50
Teilchenstrahlapparat
60
zweites elektrisches Feld
61
zweiter elektrischer Multipol
63
zweites magnetisches Feld
64
zweiter magnetischer Multipol
70
erstes elektrisches Feld
71
erster elektrischer Multipol
73
erstes magnetisches Feld
74
erster magnetischer Multipol
Claims (15)
1. Teilchenstrahlapparat (50) mit:
einer Teilchenstrahlquelle (40) zum Erzeugen eines Teilchenstrahls (3) aus geladenen Teilchen mit um einen vorgegebenen Energiewert gestreuten Energien;
einer Objektivlinse (7) mit einer optischen Achse (20), wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert die Objektivlinse (7) entlang der optischen Achse (20) durchqueren;
einem Korrektor (5), der mittels eines ersten elektrischen Feldes (70) und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes (73) Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie vornimmt, wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) ihre Richtung beibehalten; und
einem Ablenker (18), der dem Korrektor (5) und der Objektivlinse (7) nachgeschaltet ist und der mittels eines zweiten elektrischen Feldes (60) oder mittels eines zweiten magnetischen Feldes (63) die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um einen vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der optischen Achse (20) weg ablenkt, wobei die geladenen Teilchen fokussiert werden.
einer Teilchenstrahlquelle (40) zum Erzeugen eines Teilchenstrahls (3) aus geladenen Teilchen mit um einen vorgegebenen Energiewert gestreuten Energien;
einer Objektivlinse (7) mit einer optischen Achse (20), wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert die Objektivlinse (7) entlang der optischen Achse (20) durchqueren;
einem Korrektor (5), der mittels eines ersten elektrischen Feldes (70) und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes (73) Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie vornimmt, wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) ihre Richtung beibehalten; und
einem Ablenker (18), der dem Korrektor (5) und der Objektivlinse (7) nachgeschaltet ist und der mittels eines zweiten elektrischen Feldes (60) oder mittels eines zweiten magnetischen Feldes (63) die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um einen vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der optischen Achse (20) weg ablenkt, wobei die geladenen Teilchen fokussiert werden.
2. Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Objektivlinse (7) dem Korrektor (5) nachgeschaltet
ist.
3. Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Korrektor (5) der Objektivlinse (7) nachgeschaltet
ist.
4. Teilchenstrahlapparat nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Steuerung (30) den Korrektor (5) und den Ablenker
(18) ansteuert, so daß die geladenen Teilchen mit dem
vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors
(5) unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) ihre
Richtung beibehalten und der Ablenker (18) die geladenen
Teilchen unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) auf
eine Zielfläche (22) fokussiert.
5. Vorrichtung (1) zum energiekorrigierten Ablenken eines
entlang einer Strahlachse (21) einfallenden
Teilchenstrahls (3) um einen vorgegebenen Ablenkwinkel
(12), wobei der Teilchenstrahl (3) aus geladenen Teilchen
mit um einen vorgegebenen Energiewert gestreuten Energien
besteht, mit
einem Korrektor (5), der mittels eines ersten elektrischen Feldes (70) und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes (73) Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie vornimmt, wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) ihre Richtung beibehalten;
einem Ablenker (18), der dem Korrektor (5) nachgeschaltet ist und der mittels eines zweiten elektrischen Feldes (60) oder mittels eines zweiten magnetischen Feldes (63) die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um einen vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der Strahlachse (21) weg ablenkt; und
einer Steuerung (30), die Korrektor (5) und Ablenker (18) ansteuert, so daß die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) ihre Richtung beibehalten und der Ablenker (18) die geladenen Teilchen unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) auf eine Zielfläche (22) fokussiert.
einem Korrektor (5), der mittels eines ersten elektrischen Feldes (70) und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes (73) Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit ihrer Energie vornimmt, wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) ihre Richtung beibehalten;
einem Ablenker (18), der dem Korrektor (5) nachgeschaltet ist und der mittels eines zweiten elektrischen Feldes (60) oder mittels eines zweiten magnetischen Feldes (63) die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um einen vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der Strahlachse (21) weg ablenkt; und
einer Steuerung (30), die Korrektor (5) und Ablenker (18) ansteuert, so daß die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert beim Durchqueren des Korrektors (5) unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) ihre Richtung beibehalten und der Ablenker (18) die geladenen Teilchen unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) auf eine Zielfläche (22) fokussiert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Teilchenstrahlapparat
nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Korrektor (5) einen ersten elektrischen Multipol (71)
zum Erzeugen des ersten elektrisches Felds (70) und einen
ersten magnetischen Multipol (74) zum Erzeugen des ersten
magnetischen Felds (73) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6 oder
Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ablenker (18) einen zweiten elektrischen Multipol (61)
zum Erzeugen des zweiten elektrischen Felds (60) oder
einen zweiten magnetischen Multipol (64) zum Erzeugen des
zweiten magnetischen Felds (63) aufweist.
8. Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 6
oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite elektrische Multipol (61) und/oder der erste
elektrische Multipol (71) elektrische Dipole sind,
und/oder der zweite magnetische Multipol (64) und/oder der
erste magnetische Multipol (74) magnetische Dipole sind.
9. Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach einem der
Ansprüche 6 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite elektrische Multipol (61), der erste
elektrische Multipol (71), der zweite magnetische Multipol
(64) und/oder der erste magnetische Multipol (74)
magnetische oder elektrische Oktupole sind.
10. Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach einem der
Ansprüche 6 bis 9
dadurch gekennzeichnet, daß
der erste magnetische Multipol (74) und/oder zweite
magnetische Multipol (64) Sattelspulen oder Toroidspulen
aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 oder
Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste magnetische Feld (73) und/oder das zweite
magnetische Feld (63) durch magnetische Polschuhe
gebündelt wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 oder
Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerung (30) den ersten elektrischen Multipol (71),
den ersten magnetischen Multipol (74) und den Ablenker
(18) synchron ansteuert.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 oder
Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die geladenen Teilchen Elektronen sind, die durch eine
Elektronenquelle, insbesondere durch eine thermische
Elektronenquelle erzeugt werden.
14. Verfahren zum energiekorrigierten Ablenken eines entlang
einer Strahlachse (21) einfallenden Teilchenstrahls (3) um
einen vorgegebenen Ablenkwinkel (12), wobei der
Teilchenstrahl (3) aus geladenen Teilchen mit um einen
vorgegebene Energiewert gestreuten Energien besteht, mit
den Schritten:
vornehmen von Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen des einfallenden Teilchenstrahls (3) in Abhängigkeit ihrer Energie;
wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert ihre Richtung beibehalten;
vornehmen einer Ablenkung der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um den vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der Strahlachse (21) weg;
wobei die geladenen Teilchen fokussiert werden; und
steuern der Richtungsänderungen (15), so daß die geladenen Teilchen unabhängig von dem Ablenkwinkel (12) fokussiert werden.
vornehmen von Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen des einfallenden Teilchenstrahls (3) in Abhängigkeit ihrer Energie;
wobei die geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert ihre Richtung beibehalten;
vornehmen einer Ablenkung der geladenen Teilchen mit dem vorgegebenen Energiewert um den vorgegebenen Ablenkwinkel (12) von der Strahlachse (21) weg;
wobei die geladenen Teilchen fokussiert werden; und
steuern der Richtungsänderungen (15), so daß die geladenen Teilchen unabhängig von dem Ablenkwinkel (12) fokussiert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Teilchenstrahl (3) fokussiert wird, wobei die Fokusfläche
(24) unabhängig vom vorgegebenen Ablenkwinkel (12) kleiner
als das zehnfache der Querschnittsfläche des
Teilchenstrahls (3) am Punkt der Richtungsänderungen (15)
und bevorzugt kleiner als die einfache Querschnittsfläche
des Teilchenstrahls (3) am Punkt der Richtungsänderungen
(15) ist.
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