DE10122957B4

DE10122957B4 - Teilchenstrahlapparat mit energiekorrigierter Strahlablenkung sowie Vorrichtungund Verfahren zur energiekorrigierten Ablenkung eines Teilchenstrahls

Info

Publication number: DE10122957B4
Application number: DE10122957A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Brunner; Ralf Dr. Schmid
Original assignee: AKT Electron Beam Tech GmbH
Current assignee: AKT Electron Beam Tech GmbH
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: DE10122957A1; WO2002093610A2; US7105833B2; TW565871B; JP2004527885A; US20040188630A1; KR20040005943A; EP1386342A2; WO2002093610A3; JP3899317B2; KR100881236B1

Abstract

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 von 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) 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; und mit...

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 α_m, 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 k_m 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 α_e, 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 k_e 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.

Die japanische Druckschrift JP 6039748 A offenbart einen Ionenstrahlapparat mit einer Ionenstrahlquelle zur Erzeugung von Ionenstrahlen unterschiedlicher Ionenmassen, eine Fokussierungslinse zur Fokussierung der Ionenstrahlen auf ein „Crossover Image" in einem Wienfilter und eine Objektivlinse. Dabei können die Spannungversorgungseinheiten so eingestellt werden, daß das „crossover image" im Zentrum des Wien type filter gebildet und die Energiedispersion reduziert werden kann. Für die dispersionskompensierte Ablenkung der Teilchenstrahlen mittels Wienfilter darf jedoch das cross-over image nicht im Zentrum des Wien-Filters liegen.

Die US-Druckschrift US 47 95 912 offenbart eine Vorrichtung zum Beschleunigen und Ablenken von Teilchenstrahlpaketen. Die Teilchen werden durch eine Vielzahl von linearen Radio-Frequenz (RF-) Beschleunigungsmodulen als auf RF-Wellenflanken „reitende" Teilchenstrahlpakete beschleunigt. Dabei wird den Teilchen eine inherente longitudinale Phasen-Oszillation bezüglich der Radio-Frequenz, mit der sie beschleunigt werden, aufgeprägt. Weiterhin offenbart US 47 95 912 einen „final beam steering deflector" und einen vorgeschalteten „compensating dipol", wobei final beam steering deflector und compensating dipol einen räumlichen Abstand D voneinander haben, der für eine ¼ Phasenverschiebung zwischen beam steering deflector und compensating dipol sorgt. Weiterhin offenbart US 47 95 912 Fokussierungs-Einheiten, die zwischen compensating dipol und beam steering deflector so angeordnet sind, daß eine ganzzahlige Anzahl von ½-Zyklen im transversalen Phasenraum eines Teilchenstrahlpakets gewährleistet ist. US 47 95 912 offenbart jedoch keinen Wien-Filter, mit dem man die Energiedispersion korrigieren kann, ohne daß der Hauptstrahl seine Richtung ändert.

Die europäische Patentschrift EP 1 045 425 A2 offenbart eine teilchenstrahloptische Säule mit einer Teilchenstrahlquelle zur Erzeugung eines geladenen Teilchenstrahls, einem Wienfilter, einer Objektivlinse und einer Ablenkeinheit, mit welcher der Teilchenstrahl von der optischen Achse weggelenkt wird, damit der Teilchenstrahl die Objektivlinse versetzt von der optische Achse durchquert. Objektivlinse und Ablenkeinheit wirken in einer Weise zusammen, daß der Teilchenstrahl auf die zu untersuchende Probenoberfläche unter einem großen Landewinkel auftrifft. Jedoch müssen die Ablenkeinheiten und die Linse aufgrund der Ablenkung des Strahls eine große Apertur haben.

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 α_m doppelt so groß ist wie der vorgegebene elektrische Ablenkwinkel α_e, 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 α_m bzw. α_e 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 Ablenker 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 4 und durch das Verfahren nach Anspruch 13 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 den Teilchenstrahl (3) so justiert werden kann, daß er entlang der optischen Achse (20) der Objektivlinse (7) diese durchqueren kann. Dadurch werden chromatische und sphärische 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 der 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 sphärischen oder chromatischen Aberrationsfehlern der Objektivlinse ausgesetzt. Der Einfluß der sphärischen 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 sphärischen 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 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 Teilchenstrahles 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:
1a eine erste erfindungsgemäße Ausführung eines Teilchenstrahlapparats mit der Objektivlinse hinter dem Korrektor.
1b eine zweite erfindungsgemäße Ausführung eines Teilchenstrahlapparats mit der Objektivlinse vor dem Korrektor.
2a – b eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur energiekorrigierten Ablenkung mit zwei verschiedenen vorgegebenen Ablenkwinkeln.
3a – b eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur energiekorrigierten Ablenkung mit zwei verschiedenen vorgegebenen Ablenkwinkeln.
4 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Korrektors.
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 sphärische Fehler der Objektivlinse 7 nicht oder kaum auftreten. Die Ablenkung durch den Ablenker 18 erfolgt in 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 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 sphärischer 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 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 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 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 sphärische 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 sphärischen 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 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.
1b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines Teilchenstrahlapparats 50 wie in 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 sphärische oder chromatische Aberrationseffekte durch die Objektivlinse 7 im Vergleich zu 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 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.
2a und 2b zeigen eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wie sie z.B. in einem Teilchenstrahlapparat 50 in 1a oder 1b eingebaut sein kann. 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 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 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.
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.
2b zeigt die Vorrichtung 1 mit dem Unterschied zu 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.
3a und 3b zeigen die gleiche Vorrichtung 1 wie in 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 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 3b deutlich größer, um den Teilchenstrahl 3 um den deutlich größeren Ablenkwinkel 12 ablenken und auf eine vergleichbar große Fokusfläche 24 fokussieren zu können
4a und 4b zeigen eine schematische Ausführung eines Korrektors 5 mit einem magnetischen Quadrupol und einem elektrischen Quadrupol. 4a zeigt einen Querschnitt durch den Korrektor 5 in der Ebene senkrecht zur Strahlachse 20, 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 auf weiten, 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 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 auf weitet, 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 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
9a: Strahl geladener Teilchen mit einer Energie kleiner als
: der vorgegebene Energiewert
9b: 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
41a: 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

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 von 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) 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 (2 0) weg ablenkt, wobei die geladenen Teilchen fokussiert werden; und mit einer Steuerung (30) die 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.
Teilchenstrahhapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivlinse (7) dem Korrektor (5) nachgeschaltet ist.
Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektor (5) der Objektivlinse (7) nachgeschaltet ist.
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 Feldess (70) und eines überlagerten ersten magnetischen Feldes (73) Richtungsänderungen (15) an den geladenen Teilchen in Abhängigkeit von 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.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5 oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 5 oder 6, 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.
Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 6, 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.
Vorrichtung oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der erste magnetische Multipol (74) und/oder zweite magnetische Multipol (64) Sattelspulen oder Toroidspulen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste magnetische Feld (73) und/oder das zweite magnetische Feld (63) durch magnetische Polschuhe gebündelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder Teilchenstrahlapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (30) den ersten elektrischen Multipol (71), den ersten magnetischen Multipol (74) und den Ablenker (18) synchron ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder Teilchenstrahlapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen Teilchen Elektronen sind, die durch eine Elektronenquelle, insbesondere durch eine thermische Elektronenquelle erzeugt werden.
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.
Verfahren nach Anspruch 13, 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.