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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenmikroskop zum Inspizieren
und Bearbeiten eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen sowie
ein Verfahren zum Herstellen eines Objekts mit miniaturisierten
Strukturen, welches Bearbeiten und Inspizieren des Objekts umfaßt.
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Elektronenmikroskopie
ist ein seit langem etabliertes Verfahren zum Inspizieren einer
Oberfläche
eines zu untersuchenden Objekts. Bei der Rasterelektronenmikroskopie
wird dabei insbesondere die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts
mittels eines feinen Elektronenstrahls abgescannt bzw. gerastert.
Die infolge des Auftreffens des Elektronenstrahls aus der Objektoberfläche austretenden
bzw. an dieser rückgestreuten
werden Elektronen detektiert, um ein Elektronenbild des abgescannten
Bereichs erstellen zu können.
Elektronenmikroskope weisen üblicherweise
folgende Komponenten auf: eine Elektronenstrahlquelle zur Erzeugung
eines Elektronenstrahls, eine Elektronenoptik zum Fokussieren des
Elektronenstrahls auf das zu untersuchende Objekt, eine Ablenkoptik
zum Abscannen der Oberfläche
des Objekts mit dem Elektronenstrahl sowie mindestens einen Detektor
zum Detektieren von an der Objektoberfläche rückgestreuten bzw. aus dieser
austretenden Elektronen. Neben der reinen Inspektion werden Elektronenmikroskope
vermehrt auch zur Bearbeitung miniaturisierter Strukturen auf einem
Objekt bzw. Herstellung eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen
eingesetzt. Dabei wird selektiv und mit hoher Präzision Material abgeschieden oder
abgetragen, indem einer zu bearbeitenden Stelle des Objekts ein
Reaktionsgas zugeführt
wird, welches durch den auf die zu bearbeitende Stelle des Objekts
auftreffenden Elektronenstrahl angeregt und chemisch reaktiv wird
und so selektiv am Ort der Anregung an der Objektoberfläche Material
abgeschieden oder Material vom Objekt abgetragen werden kann. Dabei
wird das Reaktionsgas geeignet in Abhängigkeit vom abzutragenden
Material einer miniaturisierten Struktur auf einer Oberfläche des
Objekts bzw. dem aufzubringenden Material gewählt. Ein besonderer Anwendungsbereich
dieser Technik liegt im Bereich der Maskenreparatur für die Lithographie. Masken
spielen nach wie vor eine herausragende Rolle bei der Herstellung
miniaturisierter Strukturen im Bereich der Halbleiterindustrie.
Im Rahmen der Lithographie wird dabei die (Photo-)Maske mit Licht durchstrahlt,
um auf einem Wafer eine verkleinerte Abbildung der Maske erzeugt,
die einen auf dem Wafer aufgebrachten Fotoresist belichtet und so
auf dem Wafer in nachfolgenden Bearbeitungsschritten zu erzeugende
Strukturen definiert. Fehler der Maske können sich folglich ausgesprochen
nachteilig auf die Qualität
der mit ihrer Hilfe erzeugten miniaturisierten Strukturen auswirken.
Da die Maskenherstellung nach wie vor zeit- und kostenaufwendig
ist, finden Maskenreparaturverfahren vermehrt Anwendung. Dabei können mittels
der beschriebenen, durch den Elektronenstrahl induzierten chemischen
Reaktion sehr gezielt und mit hoher Präzision Maskendefekte repariert
werden. Bei einem Maskenreparaturverfahren, wie auch bei anderen
Verfahren zur Erzeugung miniaturisierter Strukturen ist es erforderlich,
einen Endpunkt des Materialauf- bzw.
-abtrags zu detektieren, an dem genügend Material abgeschieden
bzw. abgetragen wurde. Zu dessen Detektion können verschiedene Parameter
herangezogen werden, beispielsweise Signale von Sekundär- oder
Rückstreuelektronen,
Röntgenstrahlen,
Gaskomponenten sowie ein im Objekt erzeugter Strom.
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Das
Arbeiten mit einem reaktiven Gas in einer ansonsten unter Hochvakuum
betriebenen Elektronenmikroskopieanordnung sowie das Bearbeiten einer
Maske mit den Besonderheiten der dabei für Masken üblicherweise verwendeten Materialien
stellen besondere Anforderungen an die Elektronenmikroskopie- bzw.
Bearbeitungssystemeigenschaften. Bei der Zuführung eines Reaktionsgases
ergeben sich besondere Anforderungen an das Vakuumpumpsystem des
Elektronenmikroskops sowie des gesamten Bearbeitungssystems, da
das Vakuum einen bestimmten Schwellwert nicht überschreiten darf und zudem
eine Empfindlichkeit einzelner Elektronenmikroskopkomponenten gegenüber reaktivem
Gas bei der Anordnung dieser Komponenten im System beachtet werden
muß. So
müssen
beispielsweise Schäden
an Elektronenmikroskopkomponenten und elektrische Überschläge durch
einen zu hohen Druck vermieden werden. Weitere Anforderungen ergeben sich
dadurch, daß Masken,
insbesondere Fotomasken, üblicherweise
schwierig elektronenmikroskopisch abzubilden sind, da sich durch
die für
eine Fotomaske üblicherweise
verwendeten Materialien, zum Beispiel MoSi auf einem Quarzsubstrat,
nur ein sehr schlechter Materialkontrast ergibt. Des weiteren ergeben
sich aus der mangelnden Leitfähigkeit
von Masken Probleme. Quarz lädt
sich üblicherweise
im Laufe der elektronenmikroskopischen Inspektion bzw. Bearbeitung
auf. Eine solche Aufladung führt
zu einer Deformation und Ablenkung des Elektronenstrahls und insgesamt
zu einem Bilddrift. Des weiteren werden Anzahl und Verteilung der
aus der Objektoberfläche
austretenden Sekundärelektronen
sowie der rückgestreuten
Elektronen durch die Aufladung des Objekts negativ beeinflußt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektronenmikroskop
zum Inspizieren und Bearbeiten eines Objekts, welches auch bei nicht leitenden
Substraten die Aufnahme eines Elektronenbildes mit gutem Materialkontrast
ermöglicht
und eine Bearbeitung unter Gaszufuhr erlaubt.
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Des
weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Inspizieren und Bearbeiten eines Objekts bereitzustellen, welches auch
bei nichtleitenden Substraten eine Beurteilung des Bearbeitungszustandes
erlaubt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Elektronenmikroskop
zum Inspizieren und Bearbeiten eines in einer Vakuumkammer angeordneten
Objekts mit miniaturisierten Strukturen, welches umfaßt:
Eine
Elektronenstrahlquelle zur Erzeugung eines Elektronenstrahls,
eine
Fokussierlinse zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf das Objekt,
einen
Sekundärelektronendetektor,
einen
Rückstreuelektronendetektor,
welcher, gesehen in einer Richtung des Elektronenstrahls, d.h. in Richtung
von der Elektronenstrahlquelle zur Fokussierlinse, mit Abstand vor
dem Sekundärelektronendetektor,
angeordnet ist,
wobei der Sekundärelektronendetektor und der Rückstreuelektronendetektor
im Inneren des Elektronenmikroskops zwischen der Fokussierlinse
und der Elektronenstrahlquelle angeordnet sind,
ferner einen
Energieselektor, welcher zwischen dem Sekundärelektronendetektor und dem
Rückstrahlelektronendetektor
angeordnet ist,
wobei das Elektronenmikroskop, in einer Richtung von
der Elektronenstrahlquelle zur Fokussierlinse gesehen, vier Vakuumräume umfaßt:
Einen
ersten Vakuumraum, in welchem die Elektronenstrahlquelle angeordnet
ist, einen zweiten Vakuumraum, welcher vom ersten Vakuumraum durch eine
erste, vom Elektronenstrahl durchsetzte Druckstufe teilweise separiert
ist,
einen dritten Vakuumraum, in welchem der Rückstreuelektronendetektor
angeordnet ist, und welcher von dem zweiten Vakuumraum durch eine
zweite, vom Elektronenstrahl durchsetzte Druckstufe teilweise separiert
ist, und einen vierten Vakuumraum, in welchem eine Oberfläche des
Sekundärelektronendetektors
angeordnet ist und welcher durch eine dritte, vom Elektronenstrahl
durchsetzte Druckstufe vom dritten Vakuumraum teilweise separiert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß bei Elektronenmikroskopieverfahren – insbesondere
bei Verwendung von Primärelektronenstrahlen
mit geringer Energie – das
Erzeugen eines Elektronenbildes mittels Rückstreuelektronen besonders vorteilhaft
ist. Sie stellt ferner eine Anordnung bereit, welche es ermöglicht,
trotz eines infolge Reaktivgaszufuhr erhöhten Gasdrucks an einem Auftreffort
des Elektronenstrahls auf dem Objekt ein geeignetes Druckprofil
im Inneren des Elektronenmikroskops bereitzustellen, welches die
Verwendung eines Rückstreuelektronendetektors
mit Energieselektor und damit eine besonders effiziente Elektronenbilderzeugung
erlaubt.
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Als
Primärelektronen
werden die von der Elektronenstrahlquelle erzeugten Elektronen vor dem
auftreffen auf das Objekt bezeichnet, entsprechend wird die Energie
dieser Elektronen Primärenergie
genannt.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops liegt
darin, daß ein
einziges Signal, nämlich
das der Rückstreuelektronen,
ausreicht, um ein Elektronenbild zu erzeugen, welches auch bei nicht
bzw. schlecht leitenden Objekten mit elektronenoptisch herkömmlich nur
schwer differenzierbaren miniaturisierten Strukturen einen ausreichend
guten Materialkontrast aufweist. Dies ermöglicht insbesondere bei Maskenreparaturen
eine Endpunktserkennung, und insbesondere eine automatische Endpunktserkennung.
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Beim
Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Objektoberfläche treten
die in dem Elektronenstrahl enthaltenen Elektronen in Wechselwirkung
mit dem Objekt. In Abhängigkeit
vom Objektmaterial bzw. den Objektmaterialien und der Primärenergie des
Elektronenstrahls treten Sekundär-
und Rückstreuelektronen
unterschiedlicher Energie aus. Sekundärelektronen weisen aufgrund
ihrer stärkeren Wechselwirkung
mit dem Objekt eine geringere Energie auf als Rückstreuelektronen, sie treten
auch unter anderen Winkeln aus und nehmen folglich einen anderen
Phasenraum ein. Rückstreuelektronen
werden entweder elastisch oder inelastisch an der Objektoberfläche gestreut
und haben im allgemeinen noch etwa 50 bis 80 % der Energie der Primärelektronen. Die
Sekundärelektronen
hingegen weisen nur noch einen kleinen Bruchteil der Primärenergie
auf.
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Das
erfindungsgemäße Elektronenmikroskop
weist zwei verschiedene, räumlich
voneinander getrennte Detektoren auf, nämlich einen Rückstreuelektronendetektor
und einen Sekundärelektronendetektor.
Beide Detektoren sind im Inneren des Elektronenmikroskops angeordnet,
und werden daher auch als "Inlens"-Detektoren bezeichnet.
Diese Anordnung ermöglicht
neben einer effizienten Detektion der jeweiligen Elektronenart zudem
einen vorteilhaft kurzen Arbeitsabstand zwischen Fokussierlinse
und Objektoberfläche.
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Aufgrund
ihrer unterschiedlichen Energie und der unterschiedlichen Austrittswinkel
nehmen die Sekundärelektronen
einen von den Rückstreuelektronen
größenteils
verschiedenen Weg im Inneren des Elektronenmikroskops ein. Dabei
liegt ein Crossover eines Sekundärelektronenstrahls
näher an dem
Objekt als ein Crossover eines Strahls von Rückstreuelektronen. Aufgrund
der unterschiedlichen Energien von Sekundär- und Rückstreuelektronen ist es möglich, mittels
eines Energieselektors nur die Rückstreuelektronen
zum Rückstreuelektronendetektor
passieren zu lassen, was sich als besonders vorteilhaft bei der
Erzeugung des Elektronenbildes herausgestellt hat. Des weiteren
stellt insbesondere die Ausgestaltung des Elektronenmikroskops mit
vier Vakuumräumen
eine Lösung
für die
widerstreitenden Anforderungen bereit, die sich durch Zufuhr eines Reaktionsgases
und damit verbundener Druckerhöhung
im Bereich des Objekts und effizientem Detektieren von Rückstreuelektronen
andererseits ergeben. Insbesondere ist es gelungen, einen ausreichend
großen
Durchtrittsquerschnitt für
die Rückstreuelektronen
in das Elektronenmikroskop hinein und damit zum Rückstreuelektronendetektor
bereitzustellen, dabei gleichzeitig aber auch eine für den Rückstreuelektronendetektor
geeignete Vakuumumgebung zu schaffen.
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Die
Elektronenstrahlquelle kann eine der üblichen Elektronenstrahlquellen
sein, die im allgemeinen eine Anordnung aus Elektronen emittierender Elektrode,
Extraktionselektrode und Anode umfaßt. Die Elektronenstrahlquelle
kann beispielsweise ein thermischer Feldemitter (TFE), ein Schottky-Feldemitter
sein oder auch eine Haarnadelkathode umfassen.
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Die
Fokussierlinse kann eine jegliche geeignete elektronenoptische Linsen
zum Fokussieren eines Elektronenstrahls sein. Vorzugsweise umfaßt die Fokussierlinse
eine magnetische Linse mit elektrostatischer Immersionslinse. Diese
Kombination erlaubt es, zunächst
stark beschleunigte Primärelektronen
auf eine geringere Endenergie abzubremsen und so die Auflösung des
gesamten Elektronenmikroskops zu verbessern. Die magnetische Linse
umfaßt
typischerweise einen inneren und einen äußeren Polschuh mit dazwischen
angeordneter Anregungsspule und erlaubt die Erzeugung eines magnetischen Feldes
im Bereich der vom Elektronenstrahl durchsetzten Austrittsöffnung der
magnetischen Linse. Eine elektrostatische Immersionslinse umfaßt beispielsweise
eine Elektrodenanordnung mit einem Strahlrohr, welches den inneren
Polschuh entlang der optischen Achse durchsetzt und ein unteres
Ende aufweist, und weiterhin eine in Richtung Objekt mit Abstand
von dem unteren Ende des Strahlrohrs angeordnete Abschlußelektrode.
Das Strahlrohr kann dabei vorteilhaft im wesentlichen in einem unteren Teil
eines durch den inneren Polschuh gebildeten Innenraums angeordnet
sein, während
die Abschlußelektrode
sich in solchen Ausführungsformen
räumlich
im wesentlichen in Richtung des Primärelektronenstrahls an den äußeren Polschuh
anschließt.
Es sind jedoch auch beliebige andere Elektrodenanordnungen einsetzbar,
um den Primärelektronenstrahl vor
Auftreffen auf der Objektoberfläche
abzubremsen bzw. zu verzögern.
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Der
Sekundärelektronendetektor
und der Rückstreudetektor
sind in bevorzugten Ausführungsformen
Detektoren mit jeweils einer ringförmig um den Primärelektronenstrahlgang
angeordneten Detektionsfläche.
Sie können
durch übliche,
je einen Szintillator, einen Lichtleiter und einen Photomultiplier
umfassende Elektronendetektoren gebildet sein, wie sie aus dem Stand
der Technik wohlbekannt sind.
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Der
vierte Vakuumraum ist mit einem Innenraum der Vakuumkammer durch
eine vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung in der Fokussierlinse gasleitend
verbunden. Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der vierte Vakuumraum mit dem Innenraum
der Vakuumkammer zudem über
eine, beispielsweise im Bereich der dritten Druckstufe angeordnete,
vom Elektronenstrahl nicht durchsetzte Öffnung gasleitend verbunden.
Diese gasleitende Verbindung sorgt dabei für eine sehr geringe Druckdifferenz
zwischen dem vierten Vakuumraum und dem Innern der Vakuumkammer.
Bei dieser Anordnung ist es möglich,
das Vakuum bei Betrieb in unmittelbarer Nachbarschaft zum Objekt
um einen Faktor 10 geringer, also den Druck höher, zu halten als insgesamt
im Innern der Vakuumkammer, insbesondere bei entsprechend kurzem Abstand
zwischen Elektronenmikroskop bzw. ggf. zusätzlicher Komponenten etwa zur
Gaszufuhr und dem Objekt. Dadurch kann eine vorteilhaft hohe Gaskonzentration,
bzw. ein der Adsorption förderlicher Reaktionsgaspartialdruck,
in einem Auftreffbereich des Primärelektronenstrahls bereitgestellt
werden.
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Es
sind auch andere Anordnungen der Öffnung bzw. gasleitenden Verbindung
im vierten Vakuumraum denkbar, beispielsweise eine von der dritten Druckstufe
mit größerem Abstand
angeordnete und somit dem Objekt nähere Öffnung, die beispielsweise durch
die Fokussierlinse seitlich hinausführt. Es ist auch denkbar, mehrere Öffnungen
an verschiedenen Stellen des vierten Vakuumraums vorzusehen.
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Im
Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Elektronenmikroskopen,
die zur Materialabtragung bzw. -auftragung unter Zuführung von Reaktionsgas
vorgesehen sind, erfolgt hier gerade keine weitestmögliche Separierung
vom Innenraum des Elektronenmikroskops von der Vakuumkammer, sondern
im Gegensatz dazu eine direkte Verbindung zwischen dem vierten Vakuumraum
und dem Innenraum der Vakuumkammer. Die gasleitende Verbindung kann
beispielsweise durch ein Rohr oder einen vakuumdichten Schlauch
oder ähnliches
bereitgestellt werden, die dem Gasfluß nur einen sehr geringen Widerstand
entgegensetzen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
die dritte Druckstufe, d.h. die Druckstufe, welche den vierten vom
dritten Vakuumraum teilweise sepa riert, den Sekundärelektronendetektor.
In dieser Ausführungsform
wird die Druckstufe im wesentlichen durch eine Öffnung im Sekundärelektronendetektor,
welche vom Elektronenstrahl durchsetzt ist, gebildet. Der Sekundärelektronendetektor
kann beispielsweise einen ringförmig ausgebildeten
Szintillator umfassen, der mit einem Lichtleiter verbunden ist,
dem ein Photomultiplier nachgeschaltet ist. Da die Rückstreuelektronen
eine höhere
kinetische Energie aufweisen als die Sekundärelektronen, passiert die Mehrzahl
der Rückstreuelektronen
die Öffnung
im Sekundärelektronendetektor
und tritt dabei in den folgenden Vakuumraum ein.
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In
vorteilhaften Ausführungsformen
bildet die vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung des Sekundärelektronendetektors
die Stelle des Elektronenstrahlgangs mit dem kleinsten Durchmesser
in dem betreffenden Vakuumraum, so daß eine Druck- bzw. Vakuumdifferenz
zwischen den benachbarten Vakuumräumen von mindestens etwa einem
Faktor 2 erreicht werden kann. In Ausführungsformen mit einer Kombination
aus magnetischer Linse und elektrostatischer Immersionslinse z.B.
sind Durchmesser von Strahlrohr, Öffnung der Abschlußelektrode
und von einer zentralen Bohrung in der magnetischen Linse jeweils
derart größer als
ein Durchmesser der vom Elektronenstrahl durchsetzten Öffnung des
Sekundärelektronendetektors,
daß diese
eine Druckstufe bildet und es ermöglicht, zwei benachbarte Vakuumräume derart
zu separieren, daß eine
Druck- bzw. Vakuumdifferenz von mindestens etwa einem Faktor 2 erreicht
werden kann.
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Der
Energieselektor ist besonders bevorzugt derart angeordnet und eingerichtet,
daß er
Sekundärelektronen
und Rückstreuelektronen
voneinander trennt. Dies ermöglicht
es, diejenigen Sekundärelektronen
von Rückstreuelektronen
zu trennen, die in den dritten Vakuumraum gelangen. Die Trennung
der Sekundärelektronen
von den Rückstreuelektronen er laubt
eine besonders vorteilhafte Erzeugung eines Elektronenbildes. Insbesondere
kann das Elektronenbild auf Basis der Rückstreuelektronen erzeugt werden,
was einen besseren Materialkontrast der abgebildeten Materialien
ermöglicht.
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Insbesondere
kann der Energieselektor dazu angeordnet und eingerichtet sein,
Sekundärelektronen
zu reflektieren. Beispielsweise kann der Energieselektor zwei zueinander
parallele Gitter sowie eine Spannungsquelle zum Erzeugen eines elektrischen Feldes
zwischen den Gittern umfassen. Diese Gitter sind vorteilhaft im
wesentlichen parallel zu einer Detektionsfläche des Rückstreuelektronendetektors
angeordnet. Da die Sekundärelektronen
eine geringere kinetische Energie aufweisen als die Rückstreuelektronen,
kann das zwischen den zwei Gittern erzeugte elektrische Feld geeignet
eingestellt werden, um Sekundärelektronen
zu reflektieren, während
Rückstreuelektronen
durch das elektrische Feld hindurchtreten können. Somit gelangen nur Rückstreuelektronen
zum Rückstreuelektronendetektor.
Der Energieselektor kann ferner so konfiguriert sein, dass er nur solche
Rückstreuelektronen
durch ihn hindurch zum Rückstreuelektronendetektor
passieren lässt,
deren Energie eine bestimmte Schwellenenergie überschreitet, und somit eine
Energieselektion bei den Rückstreuelektronen
vornimmt. Dies kann beispielsweise bei einem gegebenen Energieselektor
durch geeignete Wahl der angelegten Spannung bzw. Potentialdifferenz
erreicht werden. Die Gitter können hinsichtlich
Material, Dimensionen, Maschenweite etc. gleich oder unterschiedlich
sein, so lange sie die Erzeugung eines elektrischen Feldes einer
Feldstärke
und Feldgeometrie ermöglichen,
die ein Reflektieren von Sekundärelektronen
und ggf. eine geeignete Selektion der Rückstreuelektronen nach ihrer
Energie ermöglicht.
Die Feldstärke
wird auf die kinetische Energie der Sekundärelektronen und die der Rückstreuelektronen
abgestimmt, die unter anderem von der Primärenergie des auf die Objektoberfläche auftreffenden Elektronenstrahls,
Objektmaterial und Geometrie der miniaturisierten Strukturen und
auch Ausrichtung des Objekts zum Elektronenmikroskop abhängen. Durch
geeignete Wahl der elektrischen Feldstärke, d.h. geeignete Energieselektion,
läßt sich die
Rückstreuelektronenausbeute
und damit eine Qualität
des erzeugten Elektronenbildes, stark verbessern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfaßt der erste
Vakuumraum einen Anschluß an eine
erste Vakuumpumpe, der zweite Vakuumraum einen Anschluß an eine
von der ersten Vakuumpumpe verschiedene zweite Vakuumpumpe und der
dritte Vakuumraum einen Anschluß an
eine von der ersten und der zweiten Vakuumpumpe verschiedene dritte Vakuumpumpe.
Dies ermöglicht
es, die verschiedenen Vakuumräume
besonders effizient individuell zu evakuieren und in dem jeweiligen
Vakuumraum einen für
die darin angeordneten Komponenten geeigneten Druck bereitzustellen.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
haben die Vakuumkammer und über
diese der vierte Vakuumraum einen Anschluß an eine von der ersten bis
dritten Pumpe verschiedene vierte Vakuumpumpe. Somit werden der
vierte Vakuumraum und die Vakuumkammer von der gleichen Vakuumpumpe
evakuiert. Die Vakuumräume
und Druckstufen des erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops sind
vorzugsweise derart eingerichtet, daß sich bei Betrieb des Elektronenmikroskops
mit vier Vakuumpumpen Gasdrücke in
den einander benachbarten vier Vakuumräumen jeweils um wenigstens
1:10, vorzugsweise um wenigstens 1:20, 1:50 oder 1:100 unterscheiden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
sind die Anschlüsse
des dritten Vakuumraums und der Vakuumkammer mit viertem Vakuumraum
gemeinsam mit der dritten Vakuumpumpe verbunden. Dabei kann insbesondere
der Anschluß der
Vakuumkammer mit dem Anschluß des
dritten Vakuumraums gekoppelt sein, d.h. an diesen angeschlossen
sein. In dieser Ausführungsform
laufen die Anschlüsse
von drittem Vakuumraum und Vakuumkammer somit zusammen und sind
gemeinsam, d.h. als ein gemeinsamer Anschluß, an die dritte Vakuumpumpe
angeschlossen, welche beispielsweise eine Turbomolekularpumpe sein
kann. Die Vakuumräume
und Druckstufen dieser Ausführungsform
sind vorzugsweise derart eingerichtet, dass sich bei Betrieb des
Elektronenmikroskops Gasdrücke
in dem ersten, zweiten und dritten Vakuumraum jeweils um wenigstens
1:10, vorzugsweise um wenigstens 1:20, 1:50 oder 1:100 unterscheiden,
während
sich Gasdrücke
in dem dritten und vierten Vakuumraum um mindestens etwa 1:2 unterscheiden.
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Somit
ermöglichen
die geeignete Einteilung in verschiedene Vakuumräume sowie die dazu vorgesehenen
Druckstufen den Betrieb des Elektronenmikroskops auch bei Gaszufuhr
sowie den Einsatz des druckempfindlichen Rückstreuelektronendetektors,
während
gleichzeitig genügend
große
Durchtrittsöffnungen
für die
zu selektierenden Sekundär- und Rückstreuelektronen
bereitgestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zum Herstellen eines Objekts mit miniaturisierten
Strukturen, welches umfaßt:
- a) Bearbeiten des Objekts durch Zuführen von Reaktionsgas
an einer Oberfläche
des Objekts, und Richten eines Elektronenstrahls auf eine Bearbeitungsstelle
an der Oberfläche
des Objekts, um Material an dem Objekt abzuscheiden oder Material
vom Objekt abzutragen; und
- b) Inspizieren des Objekts durch Abscannen der Oberfläche des
Objekts, bzw. eines Bereichs der Oberfläche des Objekts, mit dem Elektronenstrahl und
Leiten von durch den abscannenden Elektronenstrahl erzeugten Rück streuelektronen
und Sekundärelektronen
zu einem Energieselektor, Reflektieren der Sekundärelektronen
an dem Energieselektor, Detektieren von den Energieselektor passierenden
Rückstreuelektronen
und Erzeugen eines Elektronenbildes des abgescannten Bereichs in
Abhängigkeit
von den detektierten Rückstreuelektronen;
und
- c) Untersuchen des erzeugten Elektronenbildes und Entscheiden,
ob weiteres Abscheiden oder Abtragen von Material erfolgen soll.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann besonders vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Elektronenmikroskop durchgeführt werden.
Die obig geschilderten Überlegungen
und Ausführungsformen gelten
analog für
das erfindungsgemäße Verfahren.
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Demgemäß umfaßt das Leiten
von durch den abscannenden Elektronenstrahl erzeugten Rückstreuelektronen
und Sekundärelektronen
zu einem Energieselektor besonders bevorzugt Leiten von durch den
abscannenden Elektronenstrahl erzeugten Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen
zu einem Energieselektor im Innern des Elektronenmikroskops.
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Auch
das erfindungsgemäße Verfahren macht
sich die Erkenntnis zunutze, daß gerade
bei nicht leitenden Objekten bzw. schlecht leitenden Objekten und
Objekten mit elektronenoptisch nur schwer unterscheidbaren Materialkombinationen
und Verwendung geringer Primärenergie
des Elektronenstrahls ein Elektronenbild mit ausreichend gutem Materialkontrast
erreicht werden kann, wenn Rückstreuelektronen
detektiert werden, von denen zuvor Sekundärelektronen mittels eines Energieselektors
abgetrennt werden. Umfaßt
der Energieselektor eine Elektrodenanordnung mit zwei parallel zueinander angeordneten
Gittern, wie oben beschrieben, so umfaßt das Reflektieren von Sekundärelektronen
vorzugsweise ein Reflektieren der Sekundärelektronen an einem zwischen
den Gittern erzeugten elektrischen Feld. Dabei ist, wie es bereits
im Zusammenhang mit dem Elektronenmikroskop erwähnt, das elektrische Feld hinsichtlich
seiner Feldstärke
und Geometrie derart gewählt,
daß Sekundärelektronen reflektiert
werden, während
Rückstrahlelektronen den
Energieselektor passieren können.
Ferner kann mittels des Energieselektors auch eine Selektion der Rückstreuelektronen
nach ihrer Energie erfolgen. Beispielsweise kann der Energieselektor
dabei derart konfiguriert sein, nur Rückstreuelektronen zum Detektor
passieren zu lassen, deren Energie eine vorbestimmte Schwellenenergie überschreitet.
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Besonders
vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung in den Ausführungsformen,
in denen Elektronen des Elektronenstrahls beim Bearbeiten und beim Inspizieren
am Ort des Objekts eine Primärenergie von
5 keV oder weniger aufweisen, z.B. 2 keV oder weniger und insbesondere
1 keV oder weniger aufweisen. Durch eine derartige kleine Primärenergie des
Elektronenstrahls kann eine unerwünschte Aufladung des Objekts
zumindest verringert werden.
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Diese
Primärenergie
kann dabei durch eine elektrostatische Immersionslinse oder sonstige
geeignete Elektrodenanordnungen im Bereich der Fokussierlinse oder
zwischen Fokussierlinse und Objekt erreicht werden, wie es bereits
oben geschildert wurde. Solche Anordnungen ermöglichen nicht nur das Abbremsen
eines Elektronenstrahls auf eine gewünschte Primärenergie, sondern sind auch
vorteilhaft zum Leiten von Sekundär- und Rückstreuelektronen in das Innere
des Elektronenmikroskops.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfaßt
das Leiten von durch den abscannenden Elektronenstrahl erzeugten
Sekundärelektronen,
die nicht dem Energieselektor zugeführt werden, das Zuleiten dieser Sekundärelektronen
zu einem Sekundärelektronendetektor
und Detektieren der dem Sekundärelektronendetektor
zugeführten
Sekundärelektronen.
Durch diesen Verfahrensschritt lassen sich weitere Informationen über die
Oberfläche
des Objekts gewinnen. Die Signale der jeweiligen Detektoren können je
nach gewünschtem
Informationsgehalt des Elektronenbildes miteinander korreliert werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren ferner
das Erzeugen eines ersten Vakuums in einem Raum, in dem eine Elektronen
detektierende Oberfläche
des Sekundärelektronendetektors
angeordnet ist und Erzeugen eines zweiten Vakuums in einem Raum,
in dem der Energieselektor angeordnet ist, wobei ein Gasdruck des
ersten Vakuums mindestens zwei mal, beispielsweise mehr als fünf mal,
mehr als zehn, zwanzig oder fünfzig
mal größer ist
als ein Gasdruck des zweiten Vakuums. Wie bereits im Zusammenhang
mit dem Elektronenmikroskop gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben, ermöglicht
eine derartige Ausgestaltung des Elektronenmikroskops und die damit
zusammenhängenden
Verfahrensschritte Bearbeiten der Objektoberfläche unter Gaszufuhr sowie effiziente
Detektion von Rückstreuelektronen.
Des weiteren erlaubt es der Energieselektor, bzw. im Fall der Elektrodenanordnung
mit zwei Gittern unter Verwendung des dazwischen erzeugten elektrischen
Feldes die besondere Einstellung des Energieselektors bzw. Einstellung
der Geometrie und Stärke
des elektrischen Feldes zwischen den Gittern, einen Kontrast zwischen
verschiedenen abgescannten Materialien eines Objekts im erzeugten
Elektronenbild zu verbessern.
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Durch
den verbesserten Materialkontrast wird beispielsweise eine automatische
Endpunktdetektion bei einer Maskenreparatur möglich. In einer solchen Ausführungsform umfaßt das Untersuchen des
erzeugten Elektronenbildes und Entscheiden, ob weiteres Abscheiden
oder Abtragen vom Material erfolgen soll, Vergleichen eines Höchstwertes
eines untersuchten Pixels des Elektronenbildes mit einem Sollwert
dieses Pixels des untersuchten Elektronenbildes und Beenden des
Bearbeitens, wenn die Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert
einen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Diese Entscheidung ist
in automatisierter Form besonders vorteilhaft zur Endpunktdetektion
bei Materialabscheidung bzw. -abtragung im Rahmen von Maskenreparaturprozessen.
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Das
Erzeugen des Elektronenbildes kann ferner umfassen: Abscannen der
Oberfläche
des Objekts mit dem Elektronenstrahl zur Erzeugung eines ersten
Elektronenbildes in Abhängigkeit
von den detektierten Rückstreuelektronen,
erneutes Abscannen der Oberfläche
des Objekts mit dem Elektronenstrahl zum Erzeugen eines zweiten
Elektronenbildes des abgescannten Bereichs in Abhängigkeit
von den detektierten Rückstreuelektronen
und Erzeugen eines Elektronenbildes aus einem Mittel aus dem ersten und
dem zweiten Elektronenbild. Das Verfahren kann ferner n-maliges
Abscannen und entsprechendes Erzeugen von n Elektronenbildern umfassen,
wobei das gemittelte Elektronenbild vorzugsweise ein Mittel aus
den n Elektronenbildern ist. Mit diesem Verfahren läßt sich
ein Signal-zu-Rauschverhältnis
des erzeugten Elektronenbildes vorteilhaft verbessern. Dabei steigt
das Verhältnis
zugunsten des Signals mit der Anzahl der Pixel, über welche gemittelt wird.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungssystem
zum Bearbeiten eines Objekts mit miniaturisierten Strukturen bereitgestellt,
welches das erfindungsgemäße Elektronenmikroskop
sowie eine Gaszuführungsanordnung
zum Zuführen
eines Reaktionsgases an die Objektoberfläche umfaßt.
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Geeignete
Gaszuführungsanordnungen
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel für eine Gaszuführungsanordnung
lässt sich
beispielsweise der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 08 043 A1 entnehmen.
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Das
Bearbeiten eines Objekts durch Zuführen von Reaktionsgas für Materialabtrag
oder -ablagerung an sich ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Es werden weiterhin ständig
neue Materialien und Reaktionen für Ätz- und Abscheidungsprozesse entwickelt.
Ein im Bereich der Bearbeitungsstelle am Objekt erhöhter Gasdruck
geht zum einen auf das notwendigerweise zugeführte Reaktionsgas zurück, zum
anderen entstehen im Laufe der Reaktion üblicherweise auch Reaktionsprodukte
in Gasform, die den Gasruck lokal erhöhen und aus dem System entfernt
werden müssen.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
ist das Elektronenmikroskop und/oder das Bearbeitungssystem eingerichtet,
das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Beispielsweise
umfasst das Elektronenmikroskop bzw. das Bearbeitungssystem eine Steuereinheit
zum Steuern der Verfahrensschritte, bevorzugt einschließlich einer
Optimierung einer an dem Energieselektor anzulegenden Potentialdifferenz.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Schritt
des Entscheidens automatisch durch Vergleich eines Ist-Bildes mit
einem Soll-Bild durchzuführen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
das erfindungsgemäße Bearbeitungssystem ferner
eine Elektrodenanordnung, welche eine zwischen der Fokussierlinse
des Elektronenmikroskops und dem Objekt angeordnete Elektrode umfaßt, die eine
vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung aufweist. Diese Elektrode
dient als Abschirmelement, und ermöglicht es, den Primärstrahl
im Bereich seines Auftreffens von elektrischen Feldern, die etwa durch
Aufladung des Objekts entstehen, abzuschirmen. Die Öffnung der
Elektrode und die Elektrode selbst sollten derart zum Objekt angeordnet
und derart bemessen sein, daß sie
eine Anzahl der durch die Elektrodenöffnung in Richtung des Elektronenmikroskops
hindurchtretenden Sekundär-
und Rückstreuelektronen
nicht wesentlich verringern. Eine geeignete Elektrodenanordnung
ist beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer
WO 2005/101451 A1 beschrieben.
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In
Ausführungsbeispielen
kann die Gaszuführungsanordnung
und/oder die als Abschirmelement dienende Elektrode derart eingerichtet
sein, dass beim Bearbeiten des Objekts durch diese und/oder eine
oder mehrere andere dem Objekt nächste
Komponente(n) eine weitgehende Dichtung an das Objekt derart bereitgestellt
wird, dass ein überwiegender
Anteil des/der in diesem Bereich vorhandenen Gases/Gase, wie etwa
Reaktionsgas und durch Reaktion erzeugtes Gas, bevorzugt mindestens
etwa 50 Masse%, weiter bevorzugt mindestens etwa 75 Masse%, durch
die gasleitende Verbindung zwischen dem vierten Vakuumraum und dem
Innern der Vakuumkammer der Vakuumkammer zugeführt und von dort durch eine
Vakuumpumpe entfernt wird, während
nur ein verhältnismäßig kleinerer
Anteil des Gases/der Gase im Bereich des Objekts ins Innere der
Vakuumkammer entweicht.
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Im
folgenden wird die vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Figuren
beschrieben, wobei in
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1 ein
vereinfachter, schematischer Querschnitt durch eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems
dargestellt ist, und in
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2 ein
vereinfachter, schematischer Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems
dargestellt ist.
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Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Das
Bearbeitungssystem 100 umfaßt ein Elektronenmikroskop 1,
eine Gaszuführungsanordnung 8 zum
Zuführen
von Reaktionsgas an eine zu bearbeitende Stelle eines auf einem
Objekthalter 81 gehaltenen Objekts O sowie eine Elektrodenanordnung 9.
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Das
Elektronenmikroskop 1 umfaßt in einer Richtung des Elektronenstrahls
eine Elektronenstrahlquelle 3, erste Fokussier-/Ablenkelemente 48, einen
Rückstreuelektronendetektor 6,
einen Energieselektor 7, einen Sekundärelektronendetektor 5 und eine
Fokussierlinse 4. Innerhalb der Fokussierlinse sind zweite
Fokussier-/Ablenkelemente 47 angeordnet.
Die Fokussierlinse 4 ist eine Kombination aus einer magnetischen
Linse und einer elektrostatischen Immersionslinse. Die magnetische
Linse umfaßt
einen inneren Polschuh 42, einen äußeren Polschuh 41,
eine dazwischen angeordnete Spule 43, wobei ein unteres
Ende des inneren Polschuhs 42 und ein unteres Ende des äußeren Polschuhs 41 einen
im wesentlichen axialen Spalt 44 ausbilden, in welchem bei
Induktion eines magnetischen Flusses durch die Polschuhe 41, 42 durch
Stromfluß in
der Spule 43 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches im wesentlichen
im Bereich des axialen Spaltes 44 austritt. Dieses Magnetfeld
führt zu
einer Fokussierung des Elektronenstrahls, welcher von der Elektronenstrahlquelle 3 zum
Objekt O hin beschleunigt wird. Die elektrostatische Immersionslinse
umfaßt
ein Strahlrohr 45, welches sich durch einen durch den inneren
Polschuh 42 und den äußeren Polschuh 41 gebildeten
Innenraum der magnetischen Linse 4 erstreckt. Die elektrostatische
Immersionslinse umfaßt ferner
eine mit Abstand von einem unteren Ende des Strahlrohrs 45 angeordnete
Abschlußelektrode 46.
Durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Feldes zwischen dem
Strahlrohr 45 und der Abschlußelektrode 46 durch
eine Spannungsquelle (schematisch angedeutet, ohne Bezugszeichen)
ist es möglich,
die Primärelektronen auf
eine zur Inspektion von Photomasken geeignete Primärenergie
von etwa 1 keV abzubremsen. In der dargestellten Ausführungsform
kann das Strahlrohr beispielsweise auf +8 keV liegen, während die
Abschlußelektrode 46 geerdet
ist.
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Das
Elektronenmikroskop 1 ist in vier verschiedene Vakuumräume 21, 22, 23, 24 unterteilt,
die durch Druckstufen 25, 26, 27 voneinander
teilweise separiert sind. Ein erster Vakuumraum 21 enthält die Elektronenstrahlquelle 3.
Der erste Vakuumraum 21 ist durch einen ersten Anschluß 29 mit
einer Ionengetter-Pumpe 37 verbunden. Im ersten Vakuumraum 21 herrscht
bei Betrieb des Elektronenmikroskops zum Beispiel ein Druck im Bereich
von etwa 10–9 bis 10–10 mbar.
Eine erste Druckstufe 25 wird durch eine den Elektronenstrahlgang
symmetrisch umgebene Öffnung 25 gebildet.
Ein zweiter Vakuumraum 22 ist über einen zweiten Anschluß 30 mit
einer zweiten Vakuumpumpe 38, einer Iongetter-Pumpe verbunden. Eine
zweite Druckstufe separiert den zweiten Vakuumraum 22 teilweise
von einem dritten Vakuumraum 23. Der Druck im zweiten Vakuumraum 22 kann
bei Betrieb des Elektronenmikroskops beispielsweise im Bereich von
etwa 10–7 mbar
betragen. Im dritten Vakuumraum 23 sind der Rückstreuelektronendetektor 6 und
der Energieselektor 7 angeordnet. Der dritte Vakuumraum 23 ist
vom zweiten und von einem vierten Vakuumraum 22, 24 jeweils
durch Druckstufen 26 und 27 teilweise separiert
und weist einen Anschluß 31 auf,
der den dritten Vakuumraum mit einer dritten Vakuumpumpe 39 verbindet.
Der Druck im dritten Vakuumraum kann bei Betrieb beispielsweise
im Bereich von etwa 10–5 betragen. Der vierte
Vakuumraum 24 wird durch die dritte Druckstufe 27 vom
dritten Vakuumraum 23 teilweise separiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
umfaßt
die dritte Druckstufe 27 den Sekundärelektronendetektor 5.
Dabei wird eine Öffnung
der dritten Druckstufe 27 durch die vom Elektronenstrahl
durchsetzte Öffnung
des Sekundärelektronendetektors 5 gebildet.
Der Sekundärelektronendetektor 5 ist
dabei derart im Inneren des Elektronenmikroskops 1 gehalten,
daß ein
Druckausgleich zwischen den teilweise separierten Vakuumräumen 23, 24 nur
durch die Öffnung
im Sekundärelektronendetektor
erfolgen kann. Der vierte Vakuumraum 24 weist ferner eine
gasleitende Verbindung 28 zum Inneren der Vakuumkammer 2 auf.
Die gasleitende Verbindung 28 wird hier durch ein einfaches
Metallrohr bereitgestellt. Durch das Metallrohr, welches einen recht
großen
Durchmesser aufweist, um dem Transport von Gas ins Innere der Vakuumkammer 2 möglichst
wenig Widerstand entgegenzusetzen, wird das von der Gaszuführung zugeführte Reaktivgas aus
dem vierten Vakuumraum 24 zur Vakuumkammer 2 abgeführt. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
weist das Strahlrohr 45 einen in Strahlrichtung unteren
zylinderförmigen
Bereich auf, welcher sich in Richtung auf den Sekundärelektronendetektor 5 konisch
erweitert und sich dann in Form eines Zylinders mit größerem Durchmesser
nach oben bis durch den zweiten Vakuumraum 22 hindurch
erstreckt. Das Strahlrohr 45 umgibt somit sowohl Sekundärelektronendetektor 5,
Energieselektor 7 als auch Rückstreuelektronendetektor 6.
Das Strahlrohr 45 ist mit Abstand unterhalb vom Sekundärelektronendetektor 5 durch
eine vakuumdichte Halterung 49, beispielsweise aus Keramik,
gehalten und ist mit dem unteren Polschuh 41 derart vakuumdicht
verbunden, dass der vierte Vakuumraum 24 im Wesentlichen
einen Innenraum des Strahlrohrs und einen Zwischenraum zwischen
Isolierung 49 und dem sich in Richtung Elektronenstrahlquelle 3 anschließenden dritten
Vakuumraum 23 umfasst. Im Inneren des vierten Vakuumraums 24 herrscht
bei Betrieb im Bereich, d.h. in Nachbarschaft zu, der dritten Druckstufe 27 beispielsweise
ein Druck im Bereich von etwa einigen 10–4 mbar,
während
im Inneren der Vakuumkammer 2 beispielsweise ein Vakuum
im Bereich von etwa einigen 10–5 mbar erreicht wird.
Die Vakuumkammer 2 weist einen Anschluß 32 auf, der das
Innere der Vakuumkammer 2 mit einer vierten Vakuumpumpe 40 verbindet.
Somit lassen sich der erste, der zweite, der dritte und die Kombination
aus viertem Vakuumraum und Vakuumkammer jeweils individuell evakuieren, so
daß ein
guter Betrieb des Elektronenmikroskops auch bei Gaszufuhr in der
Vakuumkammer ermöglicht
wird.
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Eine
Detektionsfläche 51 des
Sekundärelektronendetektors
ist mithin im vierten Vakuumraum 24 angeordnet, während der
Rückstreuelektronendetektor 6 im
dritten Vakuumraum 23, in welchem ein besseres Vakuum erreicht
wird, angeordnet ist. Der Energieselektor 7 ist derart
in vor dem Rückstreuelektronendetektor 6 angeordnet,
dass alle vom Objekt O emittierten oder an diesem rückgestreuten
Elektronen den Energieselektor 7 passieren müssen, um
zu einer Detektionsfläche
des Rückstreuelektronendetektors 6 gelangen
zu können.
Der Energieselektor 7 umfaßt in der dargestellten Ausführungsform
ein erstes Gitter 71, ein zweites Gitter 72 und
eine Spannungsquelle 73 zum Erzeugen eines geeigneten elektrischen
Feldes zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter, um das Reflektieren
von aus der Objektoberfläche
austretenden Sekundärelektronen
zu ermöglichen.
Die Gitter sind parallel zueinander angeordnet und umschließen den
Elektronenstrahlgang des von der Elektronenstrahlquelle 3 erzeugten
Primärelektronenstrahls
ringförmig.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das erste Gitter 71 mit der Spannungsquelle 73 verbunden,
während
das zweite Gitter 72 an das Strahlrohr 45 gekoppelt
ist und somit auf dem gleichen Potential liegt wie dieses. Es ist möglich, ein
isolierendes Rohr in die durch die Gitter 71, 72 gebildete,
vom Elektronenstrahl durchsetzte Öffnung einzubringen, um den
Primärelektronenstrahl
vor dem Einfluß des
zwischen den beiden Gittern 71, 72 angelegten
elektrischen Feldes zu schützen.
Das mittels Spannungsquelle 73 angelegte elektrische Feld
wird derart auf die Primärelektronenenergie
und die Besonderheiten der inspizierten und bearbeitenden Probe
angepasst, dass die Rückstreuelektronen
durch das elektrische Feld hindurch passieren und am Rückstreuelektronendetektor
detektiert werden, während
die Sekundärelektronen aufgrund
ihrer geringeren kinetischen Energie reflektiert und mithin nicht
detektiert werden. Durch Einstellung der an die Gitter angelegten
Potentialdifferenz lassen sich Höhe
des elektrischen Feldes und somit Höhe des Detektionssignals verbessern.
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Die
dargestellte Ausführungsform
umfaßt weiterhin
eine Elektrodenanordnung 9, die eine ringförmig um
den Elektronenstrahlgang angeordnete Abschirmelektrode 91 umfaßt, welche
eine zentrale Öffnung 92 aufweist,
die ungestörten
Durchtritt des Primärelektronenstrahls
und weitgehend ungehinderten Durchtritt von Sekundär- und Rückstreuelektronen
ermöglicht.
An die Elektrode 91 kann mittels einer geeigneten Spannungsquelle
(schematisch dargestellt, ohne Bezugszeichen) eine geeignete Spannung
angelegt werden, um den Primärelektronenstrahl
wirksam vor einem durch Aufladung des Objekts O erzeugten elektrischen
Feld abzuschirmen.
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In
einem Verfahren zur automatischen Endpunktselektion erfolgt in einem
ersten Schritt Inspizieren des Objekts, welches bei der Maskenreparatur eine
Photomaske ist, in welcher etwa miniaturisierte Molybdänstrukturen
auf einem Quarzsubstrat aufgebracht sind. Beim Inspizieren werden
Fehler in der Maske identifiziert und Bearbeitungsschritte zum Beheben
bzw. Ausbessern des Fehlers gewählt.
Dann wird in einem Bearbeitungsschritt eine zu bearbeitende Stelle auf
dem Objekt O in den Bereich des Primärelektronenstrahls gebracht
und mittels der Gaszuführungsanordnung 8 ein
Reaktionsgas zugeführt, welches
durch die Elektronen des Elektronenstrahls angeregt und so chemisch
reaktiv wird. Damit kann beispielsweise Material abgetragen werden.
Nach einer gewissen Zeitspanne des Materialabtrags wird die bearbeitete
Stelle erneut inspiziert. Das Inspizieren erfolgt dabei durch Detektion
von Rückstreuelektronen,
von welchen Sekundärelektronen
mittels des Energieselektors 7 separiert wurden. Aus der
Oberfläche
des Objekts O austretende Sekundärelektronen
treten in das Innere des Elektronenmikroskops 1 ein und
treffen im vierten Vakuumraum auf die Detektionsfläche 51 des
Sekundärelektronendetektors 5. Diejenigen
Sekundärelektronen,
die durch die Öffnung
des Sekundärelektronendetektors
in die dritte Vakuumkammer vordringen, werden durch Anlegen einer
geeigneten Spannung zwischen dem ersten Gitter 71 und dem
zweiten Gitter 72 des Energieselektors 7 reflektiert.
Nur die höherenegetischen
Rückstreuelektronen
passieren den Energieselektor 7 und gelangen zum Rückstreuelektronendetektor 6.
Das Elektronenbild, auf Basis dessen über das Erreichen eines Endpunkts
entscheiden wird, wird auf Basis der detektierten Rückstreuelektronen
erzeugt. Entspricht das erzeugte Elektronenbild einem Sollbild,
kann das Bearbeiten des Objekts eingestellt werden. Andernfalls
erfolgt ein erneuter Bearbeitungsschritt unter Zufuhr von Reaktionsgas.
Diese Verfahrensweise ermöglicht
in besonders vorteilhafter Weise eine automatische Endpunktselektion
insbesondere bei der Reparatur von Photomasken.
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Die
zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten lediglich durch Anschlüsse und Zuordnung
zu Vakuumpumpen des dritten und vierten Vakuumraums 23, 24.
Im zweiten Ausführungsbeispiel
mündet
ein Anschluss 31' des
dritten Vakuumraums 23 in einen Anschluß 32' der Vakuumkammer 2. Mithin
sind der dritte Vakuumraum 23, die Vakuumkammer 2 und über diese
der vierte Vakuumraum 24 mit der gleichen dritten Pumpe 39 verbunden.
Auch mit dieser instrumentell weniger aufwendigen Ausführungsform
lässt sich
eine geeignete Vakuumumgebung innerhalb des Elektronenmikroskops erzeugen.
Im ersten Vakuumraum 21 liegt bei Betrieb ein Vakuum im
Bereich von etwa 5·10–10 mbar
und ein Vakuum im zweiten Vakuumraum 22 im Bereich von etwa
5·10–8 mbar.
Ein Vakuum im dritten Vakuumraum 23 und im Anschluss 31' liegt beispielsweise bei
etwa 7·10–5 mbar.
Im Bereich der dritten Druckstufe 27 im Inneren des vierten
Vakuumraums 24 und im Innern der Vakuumkammer 2 herrscht
bei Betrieb beispielsweise ein Druck im Bereich von etwa 10–4 mbar,
während
in unmittelbarer Nähe
zum Objekt beispielsweise ein Vakuum im Bereich von nur etwa 10–2 mbar
erreicht wird.