DE102006047729A1 - Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop - Google Patents

Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop Download PDF

Info

Publication number
DE102006047729A1
DE102006047729A1 DE102006047729A DE102006047729A DE102006047729A1 DE 102006047729 A1 DE102006047729 A1 DE 102006047729A1 DE 102006047729 A DE102006047729 A DE 102006047729A DE 102006047729 A DE102006047729 A DE 102006047729A DE 102006047729 A1 DE102006047729 A1 DE 102006047729A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particle
focusing
optical
axis
positioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006047729A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Albiez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss NTS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss NTS GmbH filed Critical Carl Zeiss NTS GmbH
Priority to DE102006047729A priority Critical patent/DE102006047729A1/de
Publication of DE102006047729A1 publication Critical patent/DE102006047729A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/21Means for adjusting the focus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/22Optical, image processing or photographic arrangements associated with the tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/21Focus adjustment
    • H01J2237/216Automatic focusing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/248Components associated with the control of the tube
    • H01J2237/2482Optical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop, ein teilchenoptisches Rastermikroskop mit einer entsprechenden Positionierhilfe sowie ein Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts in einem teilchenoptischen Rastermikroskop. Die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, die einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl unter einem Winkel zur teilchenoptischen Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse an einer vordefinierten Position schneidet, eine für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitive Kamera, mit der ein Bild eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird, ein Display und eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse in dem Bild anzeigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop, ein teilchenoptisches Rastermikroskop mit einer entsprechenden Fokussier- und Positionierhilfe, sowie ein Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts in einem teilchenoptischen Rastermikroskop.
  • Bei Rasterelektronenmikroskopen und anderen teilchenoptischen Rastergeräten erfolgt die Positionierung des Objekts relativ zur teilchenoptischen oder elektronenoptischen Strahlachse mit Hilfe des in drei zueinander senkrechten Richtungen verstellbaren Objekttischs. Zur Beobachtung des Objekts während der Positionierung dient eine CCD-Kamera mit einer, häufig infraroten, Kammerbeleuchtung. Da die Optik der CCD-Kamera eine sehr große Schärfentiefe hat, ist es kaum möglich, das Objekt in Richtung der optischen Achse der CCD-Kamera mit einer Genauigkeit besser als etwa 5 mm zu positionieren. Bei anschließender Umschaltung auf Elektronenbestrahlung bzw. teilchenoptische Bestrahlung und Aufzeichnung eines Bildes des Objekts mithilfe der durch die Teilchenbestrahlung ausgelösten Sekundärteilchen wie Rückstreuelektronen, Sekundärelektronen oder Lichtquanten, die entweder vom Objekt selbst ausgelöst werden oder durch Wechselwirkung von Rückstreu- oder Sekundärelektronen mit Gasmolekülen in der Kammer entstehen, kann es dann vorkommen, dass selbst bei eingestellter geringer Vergrößerung das gewünschte Objektdetail nicht im Bild zu sehen ist, weil der vom Teilchenstrahl abgerasterte Bereich kleiner als die Positioniergenauigkeit im Bild der CCD-Kamera ist und demzufolge der interessierende Objektbereich noch außerhalb des durch den Teilchenstrahl abgerasterten Bereichs liegt.
  • Darüber hinaus dient das CCD-Kamerabild auch zur Positionierung des Objekts in Richtung der teilchenoptischen Strahlachse, also um die Objektebene in die durch den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs definierte Ebene zu bringen. Für einen ungeübten Benutzer ist dieses ebenfalls nur mit einer Genauigkeit von einigen Millimetern möglich, was häufig für ein auch nur grob fokussiertes teilchenoptisches Bild nicht ausreicht. Deshalb ist es häufig erforderlich, unter teilchenoptischer Bestrahlung und der dabei bestehenden Positionier-Empfindlichkeit sowohl die gewünschte Stelle auf dem Objekt zu suchen als auch das Objekt auf den richtigen Arbeitsabstand einzustellen.
  • In der JP 63254649 ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem Rasterelektronenmikroskop zusätzlich ein optisches Mikroskop vorzusehen, mit dessen Laserstrahl ein Hilfssignal für die Erzeugung eines Autofokussignals für die Elektronenoptik erzeugt wird.
  • Als weiterer für die vorliegende Erfindung relevanter Stand der Technik sind die JP 2004 4319 518 , JP 10352776 , JP 03141544 , US 6714289 und die US 2003 000 6372 anzuführen.
  • Es ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop anzugeben, die einfach aufgebaut ist und sowohl das Einstellen eines Objekts auf den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs erleichtert als auch die Positionierung eines interessierenden Objektdetails senkrecht zur teilchenoptischen Achse des Rastermikroskops erleichtert. Dieses Ziel wird durch eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Teilchen-Rastermikroskop anzugeben, bei dem sowohl das Einstellen eines Objekts auf den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs erleichtert als auch die Positionierung eines interessierenden Objektdetails senkrecht zur teilchenoptischen Achse des Rastermikroskops erleichtert ist. Dieses Ziel wird durch ein Teilchen-Rastermikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum einfacheren und zuverlässigen Einstellen eines Objekts auf den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs und zum einfacheren und zuverlässigen Positionierung eines interessierenden Objektdetails senkrecht zur teilchenoptischen Achse eines Rastermikroskops anzugeben. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
  • Eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, die einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl unter einem ersten Winkel zur teilchenoptischen Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse des Rastermikroskops an einer vordefinierten Position schneidet. Die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung weist weiterhin eine für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitive Kamera auf, mit der ein Bild eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird. Weiterhin ist ein Display vorgesehen sowie eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse in dem Bild anzeigt.
  • Ein Teilchenstrahlsystem nach der Erfindung weist einen Teilchenstrahlerzeuger, eine Objektivlinse, eine Probenkammer und einen in der Probenkammer angeordneten Objekttisch auf. Weiterhin ist eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung vorgesehen, die einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl unter einem ersten Winkel zur teilchenoptischen Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse des Rastermikroskops an einer vordefinierten Position schneidet. Die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung weist weiterhin eine für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitive Kamera auf, mit der ein Bild eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird. Weiterhin ist ein Display vorgesehen sowie eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse in dem Bild anzeigt.
  • Ein Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts in einem Teilchen-Rastermikroskop nach der Erfindung erfolgt mit folgenden Schritten:
    • a) Bereitstellen eines Lichtstrahls, der die teilchenoptische Achse des Objektivs an einer vorgegebenen Position schneidet,
    • b) Bereitstellen einer Kamera, die für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitiv ist,
    • c) Bereitstellen eines Displays, auf dem die Lage der teilchenoptischen Achse des Objektivs markiert ist,
    • d) Aufzeichnen eines Bildes eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts mit der Kamera,
    • e) Positionieren des Objekttischs in Richtung der teilchenoptischen Achse des Objektivs bis in dem auf dem Display dargestellten Bild des Objekts der Lichtstrahl das Objekt auf der Markierung schneidet, und
    • f) Umschalten des teilchenoptischen Rastermikroskops auf Bestrahlung des Objekts mit Elektronen und Darstellung eines Bilds des Objekts durch detektierte Teilchen oder Lichtquanten, die durch Bestrahlung des Objekts mit geladenen Teilchen erzeugt sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1: Die Prinzipskizze eines Rasterelektronenmikroskops mit einer Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung im Schnitt;
  • 2: das Rasterelektronenmikroskop aus 1 in einer zur 1 senkrechten Schnittebene;
  • 3: ein Kamerabild eines Objekts mit überlagerter Markierung, und
  • 4: ein Blockdiagramm der bei einem Fokussier- und Positionierverfahren ablaufenden Verfahrensschritte.
  • Das Rasterelektronenmikroskop in 1 weist eine Probenkammer (1) und daran aufgenommen die elektronenoptische Säule (2) auf. In der elektronenoptischen Säule (2) sind die für die Strahlformung des Strahls geladener Teichen erforderlichen Elemente ausgenommen. Zur Erzeugung des Teilchenstrahls ist ein Teilchenemitter (3) beispielsweise in Form einer thermischen Elektronenquelle, eines LAB6-Emitters oder einer thermischen oder kalten Feldemissionsquelle vorgesehen. Über mit entsprechendem elektrostatischem Potenzial beaufschlagte Elektroden (4, 5) werden die geladenen Teilchen aus dem Emitter (3) extrahiert und auf die gewünschte Zielenergie des Teilchenstrahls beschleunigt. Sind die Teilchen des Teilchenstrahls negativ geladen, wie z.B. bei Elektronen, sind die elektrostatischen Potenziale der Elektroden (4, 5) positiv gegenüber dem elektrostatischen Potenzial des Emitters (3). Sind hingegen die Teilchen des Teilchenstrahls positiv geladen, wie z.B. bei Positronen oder Ionen, sind die elektrostatischen Potenziale der Elektroden (4, 5) negativ gegenüber dem elektrostatischen Potenzial des Emitters (3).
  • Die Strahlformung des Teilchenstrahls erfolgt über eine Kondensorlinse (6) und eine Objektivlinse (8). Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Kondensorlinse (6) als auch die Objektivlinse (8) als magnetische Linsen ausgebildet, weshalb sie als magnetische Polschuhe mit darin aufgenommenen Magnetspulen (9, 20) dargestellt sind. Sowohl die Kondensorlinse (6) als auch die Objektivlinse (8) können jedoch auch als elektrostatische Linse ausgebildet sein. Weiterhin kann insbesondere auch die Objektivlinse (8) als elektrostatische-magnetische Kombinationslinse ausgebildet sein, die sowohl ein Magnetfeld als auch eine elektrostatisches Feld erzeugt.
  • In oder in der Nähe der Hauptebene der Objektivlinse (8) ist die Strahlablenkeinrichtung angeordnet, die in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Ablenkspulen (10) realisiert ist, die etwa in Höhe des Polschuhspalts der Objektivlinse (8) angeordnet sind. Mit Hilfe der Strahlablenkeinrichtung kann der von der Objektivlinse (8) fokussierte Teilchenstrahl senkrecht zur teilchenoptischen Strahlachse (7) (nachfolgend auch kurz optische Achse (7) genannt), die durch die Rotationssymmetrie der Objektivlinse (8) definiert ist, abgelenkt werden. Die Strahlablenkeinrichtung kann auch als so genanntes Doppelablenksystem mit zwei in Richtung der optischen Achse (7) aufeinander folgenden Einzelablenksystemen ausgebildet sein. Auch ist eine Anordnung der Ablenkspulen auf der Höhe des Polschuhspalts der Objektivlinse nicht zwingend.
  • In der Probenkammer (1) ist ein Objekttisch (11) aufgenommen. Der Objekttisch (11) ist über nicht näher dargestellte Verstelleinrichtungen in drei zueinandersenkrechten Richtungen verstellbar, was durch die Pfeile (12) angedeutet ist, und zusätzlich um eine senkrecht zur teilchenoptischen Achse (7) stehende Achse kippbar.
  • An einer seitlichen Öffnung (13) der Probenkammer (1) ist ein Diodenlaser (15), der einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl erzeugt, an einer Verstelleinheit (14) aufgenommen. Die Öffnung, an der der Diodenlaser (15) aufgenommen ist, kann dabei eine Flanschöffnung sein. Der Diodenlaser enthält dabei eine Laserdiode (17) mit einer vorgeschalteten Optik (18), die einen Lichtstrahl einlang einer Achse (19) bereitstellen. Die der Laserdiode vorgeschaltete Optik (18) erzeugt einen Fokus des Laserstrahls an der Stelle entlang der Laserstrahlachse (19), an der dieser die teilchenoptische Strahlachse (7) schneidet. Über die Verstelleinheit (14) ist der Diodenlaser (15) in beiden zur Laserstrahlachse (19) senkrechten Richtungen verstellbar.
  • Die Aufnahme des Diodenlasers (15) an der Probekammer (1) relativ zur teilchenoptischen Säule (2) ist derart, dass die Ebenen, in denen je nach Positionierung des Diodenlasers (15) mittels der Verstelleinheit (14) die Strahlachse (19) des Laserstrahls liegt, stets unter einem Neigungswinkel (α) zur teilchenoptischen Achse (7) liegen, wobei dieser Neigungswinkel (α) ungleich 0° und 90° ist und vorzugsweise im Bereich 20° bis 70° liegt. Mit Hilfe der Verstelleinheit (14) wird dann die Strahlachse (19) des Diodenlasers so einjustiert, dass die Strahlachse (19) des Laserstrahls die teilchenoptische Achse (7) an einer vordefinierten Position schneidet.
  • Wie der zur 1 senkrechten Schnittdarstellung in 2 zu entnehmen ist, ist an einer weiteren Flanschöffnung (25) der Probenkammer (1) ein Kameramodul (21) mit einem Kamerachip (22), beispielsweise einem für Infrarotlicht empfindlichen CCD-Chip, und einem Kameraobjektiv (23) angeordnet. Der Kamerachip (22) ist dabei auch für die Wellenlänge des Diodenlasers (15) sensitiv. Die optische Achse (24) des Kameramoduls ist ebenfalls unter einem Winkel (β) zur teilchenoptischen Achse (7) geneigt, wobei der Neigungswinkel (β) des Kameramoduls (21) vom Neigungswinkel (α) des Diodenlasers (15) abweichen kann aber nicht muss. Der Neigungswinkel (β) des Kameramoduls (21) ist so gewählt, dass mit dem Kamerachip (22) die Oberfläche des Objekttischs (11) schräg von oben beobachtbar ist und auf einem Monitor oder Display (26) demzufolge eine geneigte Aufsicht auf den Objekttisch (11) und ein darauf aufgenommenes Objekt darstellbar ist.
  • Weiterhin vorgesehen ist eine nicht dargestellte Kammerbeleuchtung, durch die der Bereich um den Objekttisch mit Licht einer Wellenlänge ausgeleuchtet wird, für die der Kamerachip (22) sensitiv ist.
  • Die Ausgangssignale des Kameramoduls (21) werden zunächst einer Steuerungseinrichtung (27) zugeführt, durch die den mit dem Kamerachip (22) aufgezeichneten Bildern weitere Informationen überlagert werden können, so dass auf dem Monitor (26) entsprechende überlagerte Bilder angezeigt werden. Insbesondere wird durch die Steuerungseinrichtung (27) eine Markierung in Form eines Strichs erzeugt, die die Lage der teilchenoptischen Achse (7) in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommenen Bild angibt. Die Ausdehnung der Markierung ist dabei in Richtung der teilchenoptischen Achse größer als senkrecht zur teilchenoptischen Achse (7).
  • Die Positionierung des Objekts erfolgt dann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems nach dem in der 4 als Blockdiagramm dargestellten Verfahren. Zunächst wird in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommen Bild des Objekts, das auf dem Monitor (26) mit der überlagerten Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Achse (7) angibt, dargestellt wird, der Auftreffpunkt des vom Lasermodul (15) erzeugten Lichtstrahls auf dem Objekt oder dem Objekttisch gesucht. Ein entsprechendes überlagertes Bild eines auf dem Objekttisch (11) aufgenommenen Objekts (32) ist in der (3) dargestellt. In dem Bild ist neben dem Objekttisch (11) der untere Bereich des Polschuhs der Objektivlinse (8) zu sehen. Weiterhin zu sehen ist der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls auf dem Objekttisch sowie die Markierung (30), die als Annotation die Lage der teilchenoptischen Achse (7) angibt. Die Ablage zwischen dem Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls und der Markierung (30) gibt an, dass die Oberfläche des Objekts (32) sich noch nicht im gewünschten Arbeitsabstand entlang der teilchenoptischen Achse (7) befindet. Demzufolge wird dann zunächst in einem ersten Schritt (40) mithilfe des Antriebs des Objekttischs (11) dieser zunächst in Richtung der optischen Achse verschoben, bis der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls auf der Markierung (30) liegt, die die Lage der teilchenoptischen Achse angibt. Wenn dieses erfolgt ist, wird anschließend in einem zweiten Schritt (42) mithilfe der anderen Antriebe des Objekttischs (11) das Objekt senkrecht zur teilchenoptischen Achse (7) verschoben, bis in dem mit dem Kamerachip (22) aufgezeichneten optischen Bild die Markierung (30) im Bereich eines interessierenden Objektdetails liegt. Wenn bei dieser Bewegung senkrecht zur teilchenoptischen Achse sich die Lage des Auftreffpunktes (31) des Laserstrahls von der Markierung weg bewegt, wird anschließend noch einmal der erste Schritt (41) wiederholt und der Objekttisch in Richtung der teilchenoptischen Achse (7) verfahren, bis der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls wieder mit der Markierung zusammen fällt. Ein Auseinanderwandern des Auftreffpunkts des Laserstrahls von der Markierung kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Oberfläche des Objekts nicht senkrecht zur teilchenoptischen Achse (7) liegt.
  • Erst nachdem die zuvor beschriebene Positionierung in Richtung der teilchenoptischen Achse und Navigation senkrecht zur teilchenoptischen Achse erfolgt ist, also die Markierung (30) in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommenen überlagerten Bild mit einem interessierenden Objektdetail zusammen fällt und weiterhin der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls auf der Objektoberfläche auf der Markierung (30) liegt, erfolgt in einem nachfolgenden Schritt (43) die Umschaltung auf teilchenoptische Mikroskopie, indem Signale mit einem Detektor (33) detektiert und zur Bilderzeugung verwendet werden, die durch Bestrahlung des Objekts mit Primärteilchen entstehen. Derartige durch Teilbestrahlung ausgelöste Sekundärteilchen können Rückstreuelektronen, Sekundärelektronen oder Lichtquanten sein, die entweder vom Objekt selbst ausgelöst werden oder durch Wechselwirkung von Rückstreu- oder Sekundärelektronen mit Gasmolekülen in der Probenkammer entstehen.
  • Die erstmalige Einjustierung des Systems kann mithilfe eines Objekts erfolgen, das eine markante Stelle, beispielsweise eine spitzwinklige Kante, aufweist. Unter Teilchenbestrahlung wird zunächst diese Stelle aufgesucht und durch Verschieben des Objekttischs diese markante Stelle so in Richtung der teilchenoptischen Achse (7) verfahren, bis diese markante Objektstelle sich im gewünschten Arbeitsabstand in Richtung der teilchenoptischen Achse befindet, beispielsweise indem die mit dem Teilchenstrahl erzeugten Signale die maximale laterale Auflösung zeigen. Anschließend wird dann der Diodenlaser (15) mithilfe der Verstelleinheit so positioniert, dass in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommenen Bild der Lichtstrahl genau an der markanten Objektstelle auf das Objekt auftrifft. Im letzten Schritt wird dann im Videobild mithilfe der Steuerungseinrichtung (27) eine Linie als Markierung eingerichtet, die durch die markante Objektstelle verläuft und in Richtung auf die Mitte der Objektivlinse zuläuft. Die eingerichtete Markierung wird dann als Annotation abgespeichert und steht später zur Verfügung, wenn Objekte mit weniger prägnanten Objektdetails mikroskopiert werden sollen. Besonders einfach lässt sich die Markierung erzeugen, wenn der Kamerachip (22) so an der Probenkammer orientiert aufgenommen ist, dass die Vertikalrichtung im mit dem Kamerachip aufgenommenen Bild mit der Richtung der teilchenoptischen Achse übereinstimmt. Die Markierung (30) ist dann einfach im Bild die Bildspalte oder ein Teil der Bildspalte, in der die markante Objektstelle liegt.
  • Anzumerken ist in diesem Zusammenhang noch, dass der Schnittpunkt des Lichtstrahls mit der teilchenoptischen Achse auf jeden sinnvoll vom Kunden gewünschten Arbeitsabstand – also auf jede in der Praxis wünschenswerte Position entlang der teilchenoptischen Achse – eingestellt werden kann.
  • Die Stromversorgung des Diodenlasers kann über eine variable Stromquelle oder ein Widerstandspotentiometer variierbar sein, so dass die Helligkeit des Laserstrahls variierbar ist und dadurch den aktuellen Helligkeitsbedingungen und eventuell einem unterschiedlichen Reflexionsverhalten des Objekts für das Licht des Laserstrahls und dem IR-Licht der Kammerbeleuchtung angepasst werden kann. Bei Bedarf kann die Helligkeitsregelung des Diodenlasers auch softwaregestützt automatisiert erfolgen.
  • Da die meisten Rasterelektronenmikroskope bereits über eine (häufig infrarote) Kammerbeleuchtung und eine Kamera verfügen, mit der ein Bild des Objekttisches aufgenommen werden kann, ist ein Hilfsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung leicht an bereits existierenden Geräten nachrüstbar. Es braucht lediglich an einem freien Port der Probenkammer das Lasermodul mit der erforderlichen Verstelleinrichtung aufgenommen zu werden. Die Einkopplung des Laserstrahls kann dabei auch durch eine Glasplatte erfolgen, die die Probenkammer vakuumdicht gegenüber der Außenwelt abschließt. Weiterhin ist – soweit nicht ohnehin vorhanden – noch eine Video-Mischeinrichtung zu ergänzen, mit der im Videobild der Kamera die gewünschte Markierung erzeugt und abgespeichert werden kann.
  • Bei der anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform sind die optische Achse (24) des Kameramoduls und die Laserstahlachse (19) senkrecht oder nahezu senkrecht zueinander ausgerichtet. Dadurch ergibt sich eine besonders deutliche Verlagerung des Auftreffpunkts des Laserfokus auf dem Objekt in dem mit der Kamera aufgenommenen Bild in Abhängigkeit von einer Veränderung der Position des Objekttischs in Richtung der teilchenoptischen Achse. Aus diesem Grund sollten die optische Achse (24) des Kameramoduls und die Laserstahlachse (19) einen Winkel einschließen, der deutlich von 0° und 180° abweicht, beispielsweise im Bereich zwischen 45° und 135° liegt.
  • In der anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung als Diodenlaser ausgebildet, der einen fokussierten Lichtstrahl erzeugt. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch auch anderweitig realisiert werden, beispielsweise durch eine Glühlampe oder eine LED, die mithilfe einer vorgeschalteten Optik einen fokussierten Lichtstrahl erzeugt, dessen Fokus idealer Weise im Schnittpunkt des Lichtstrahls mit der teilchenoptischen Achse liegt. Alternativ kann anstelle eines Diodenlasers auch ein Gaslaser, ein Festkörperlaser, ein Faserlaser oder eine fasergekoppelte Lichtquelle eingesetzt werden. Soweit der vom Laser oder einer anderen Lichtquelle emittierte Strahl hinreichend kollimiert ist (mit einem Strahldurchmesser unter ca. 0,5 mm im Bereich, in dem der Lichtstrahl die teilchenoptische Achse schneidet) wäre auch keine fokussierende Vorsatzoptik erforderlich.
  • Anstelle der Einkopplung des Laserstrahls über einen Port von außen in die Probekammer, kann auch der gesamte Diodenlaser einschließlich der Verstelleinrichtung innerhalb der Probenkammer angeordnet sein.
  • Auch kann bei Einsatz einer fasergekoppelten Lichtquelle diese außerhalb der Probenkammer angeordnet sein und die Faser in die Probenkammer hineingeführt sein. In diesem Fall wäre dann das Austrittsende der Faser an einer innerhalb der Probenkammer anzuordnenden Verstelleinrichtung aufzunehmen.
  • Bei dem anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Kammerbeleuchtung eine Infrarotbeleuchtung und als Kamera entsprechend eine für IR sensitive Kamera vorgesehen. Die Kammerbeleuchtung kann jedoch auch eine andere Wellenlänge aufweisen; entsprechend sollte dann auch die Kamera für eine andere Wellenlänge oder einen anderen Wellenlängenbereich sensitiv sein. Auch der Diodenlaser muss nicht im infraroten Spektralbereich emittieren sondern kann eine beliebige Wellenlänge haben. Einzig ist erforderlich, dass die Kamera gleichzeitig sowohl für die Kammerbeleuchtung als auch für das Licht der Beleuchtungseinrichtung der Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung sensitiv ist.
  • Soweit die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung universell für Probenkammern unterschiedlicher Größe eingesetzt werden soll, ist es nützlich, wenn durch die Optik (18) die Lage des Laserfokus entlang der Laserstrahlachse (19) variierbar ist. Wenn hingegen der Diodenlaser auch bei unterschiedlichen Probenkammern stets im nahezu gleichen Abstand vom Schnittpunkt der Laserstrahlachse mit der teilchenoptischen Achse angeordnet werden kann, kann auch ein Diodenlaser mit einer festen Optik und daraus resultierender fester Lage des Laserfokus entlang der Laserstrahlachse zum Einsatz kommen.
  • In dem anhand der 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Detektor (33) für Signale, die durch Bestrahlung des Objekts mit Primärteilchen entstehen, in der Probenkammer angeordnet. Alternativ kann dieser Detektor jedoch auch in der teilchenoptischen Säule beispielsweise etwa im der Teilchenquelle zugewandten Bereich des Objektivs (so genannter In-Lens-Detektor) angeordnet sein oder es können ein oder mehrere Detektoren in der Probenkammer und ein weiterer Detektor in der teilchenoptischen Säule angeordnet sein. Der Detektor (33) für Signale, die durch Bestrahlung des Objekts mit Primärteilchen entstehen, kann beispielsweise ein Everhardt-Thornley-Detektor, ein EDX-Detektor oder ein Lichtdetektor oder eine Elektrode sein.

Claims (9)

  1. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop mit einem Objektiv, das eine teilchenoptische Strahlachse definiert, und einem Objekttisch, wobei die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung umfasst: eine Beleuchtungseinrichtung, die einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl unter einem ersten Winkel zur teilchenoptischen Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse an einer vordefinierten Position schneidet, eine für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitive Kamera, mit der ein Bild eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird, ein Display, und eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse in dem Bild anzeigt.
  2. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Laser aufweist.
  3. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Diodenlaser mit einer vorgeschalteten Optik aufweist.
  4. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 3, wobei die Markierung eine größere Längenausdehnung in Richtung der teilchenoptischen Strahlachse aufweist als senkrecht zur teilchenoptischen Strahlachse.
  5. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 4, wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Fokus in der Nähe des Schnittpunkts des Lichtstrahls mit der teilchenoptischen Strahlachse aufweist.
  6. Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, wobei die Beleuchtungseinrichtung an einer Verstelleinrichtung aufgenommen ist, mittels der die Achse des Lichtstrahls senkrecht zu ihrem Verlauf justierbar ist.
  7. Teilchenstrahlsystem mit einem Teilchenstrahlerzeuger, einer Objektivlinse, einer Probenkammer einem in der Probenkammer angeordneten Objekttisch und einer Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  8. Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts in einem Teilchen-Rastermikroskop mit einem Objektiv, das eine teilchenoptische Strahlachse definiert, und einem Objekttisch, mit den Schritten: a. Bereitstellen eines Lichtstrahls, der die teilchenoptische Achse des Objektivs an einer vorgegebenen Position schneidet, b. Bereitstellen einer Kamera, die für die Wellenlänge des Lichtstrahls sensitiv ist, c. Bereitstellen eines Displays, auf dem die Lage der teilchenoptischen Achse des Objektivs markiert ist, d. Aufzeichnen eines Bildes eines auf dem Objekttisch positionierten Objekts mit der Kamera, e. Positionieren des Objekttischs in Richtung der teilchenoptischen Achse des Objektivs bis in dem auf dem Display dargestellten Bild des Objekts der Lichtstrahl das Objekt auf der Markierung schneidet, und f. Umschalten des teilchenoptischen Rastermikroskops auf Bestrahlung des Objekts mit Elektronen und Darstellung eines Bilds des Objekts durch detektierte Teilchen oder Lichtquanten, die durch Bestrahlung des Objekts mit geladenen Teilchen erzeugt sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zwischen den Schritten e) und f) der Schritt ausgeführt wird: g. Positionieren des Objekttisches senkrecht zur teilchenoptischen Strahlachse bis in dem auf dem Display dargestellten Kamerabild der Lichtstrahl eine interessierende ausgewählte Stelle des Objekts schneidet.
DE102006047729A 2006-02-03 2006-10-10 Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop Withdrawn DE102006047729A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047729A DE102006047729A1 (de) 2006-02-03 2006-10-10 Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006004950 2006-02-03
DE102006004950.0 2006-02-03
DE102006047729A DE102006047729A1 (de) 2006-02-03 2006-10-10 Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006047729A1 true DE102006047729A1 (de) 2007-08-09

Family

ID=38282331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006047729A Withdrawn DE102006047729A1 (de) 2006-02-03 2006-10-10 Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006047729A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001812A1 (de) 2008-05-15 2009-12-03 Carl Zeiss Nts Gmbh Positioniereinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät
DE102019213907B3 (de) * 2019-09-12 2020-11-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen einer Probenoberfläche in einem Teilchenstrahl-Mikroskop sowie Computerprogrammprodukt
DE102021205001A1 (de) 2021-05-18 2022-11-24 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Positionieren von Objekten in einem Teilchenstrahlmikroskop mithilfe einer flexiblen Teilchenstrahlschranke sowie Computerprogrammprodukt

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001812A1 (de) 2008-05-15 2009-12-03 Carl Zeiss Nts Gmbh Positioniereinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät
US8283641B2 (en) 2008-05-15 2012-10-09 Carl Zeiss Nts Gmbh Positioning device for a particle beam apparatus
DE102008001812B4 (de) * 2008-05-15 2013-05-29 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Positioniereinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät
DE102019213907B3 (de) * 2019-09-12 2020-11-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen einer Probenoberfläche in einem Teilchenstrahl-Mikroskop sowie Computerprogrammprodukt
DE102021205001A1 (de) 2021-05-18 2022-11-24 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Positionieren von Objekten in einem Teilchenstrahlmikroskop mithilfe einer flexiblen Teilchenstrahlschranke sowie Computerprogrammprodukt
DE102021205001B4 (de) 2021-05-18 2023-07-27 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren zum Positionieren von Objekten in einem Teilchenstrahlmikroskop mithilfe einer flexiblen Teilchenstrahlschranke sowie Computerprogrammprodukt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2095391B1 (de) Teilchenoptische anordnung
WO2007090537A2 (de) Fokussier- und positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches rastermikroskop
DE102008001812B4 (de) Positioniereinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät
DE60029041T2 (de) Teilchenstrahlapparat mit Kompensation der chromatischen Aberration
EP1385193B1 (de) Objektivlinse für ein Elektronenmikroskopiesystem und Elektronenmikroskopiesystem
DE112010002918B4 (de) Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und Abbildungsanzeigeverfahren
EP1439565B1 (de) Elektronenstrahlgerät und Detektoranordnung
DE3924605A1 (de) Rasterelektronenmikroskop
DE112014004151B4 (de) Verfahren zur Korrektur der Neigung eines Strahls geladener Teilchen und mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung
DE3532781A1 (de) Anordnung zur detektion von sekundaer- und/oder rueckstreuelektronen in einem elektronenstrahlgeraet
DE102018202728B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts, Computerprogrammprodukt und Teilchenstrahlgerät zur Durchführung des Verfahrens
DE112016005577B4 (de) Ladungsträgerstrahlvorrichtung und Verfahren zur Einstellung ihrer optischen Achse
DE112011102731T5 (de) Elektronenstrahlvorrichtung
DE10236738B9 (de) Elektronenmikroskopiesystem und Elektronenmikroskopieverfahren
DE112015001235T5 (de) Abbildung mittels eines Elektronenstrahls unter Verwendung eines Monochromators mit doppelten Wien-Filter
EP1642313B1 (de) Detektorsystem für ein rasterelektronenmikroskop und rasterelektronenmikroskop mit einem entsprechenden detektorsystem
DE102010001346B4 (de) Teilchenstrahlgerät und Verfahren zum Betreiben eines Teilchenstrahlgeräts
EP1347490A2 (de) Blenden-Zusatzvorrichtung für ein Rasterelektronenmikroskop
DE102006047729A1 (de) Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop
DE112014002859T5 (de) Ladungsteilchenstrahlvorrichtung
DE69620986T2 (de) Rasterelektronenmikroskop
DE102017203554A1 (de) Objektpräparationseinrichtung und Teilchenstrahlgerät mit einer Objektpräparationseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb des Teilchenstrahlgeräts
DE102015210893B4 (de) Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie geladener Teilchen und Teilchenstrahlgerät mit einer Analyseeinrichtung
DE102017201706A1 (de) Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines Objekts und zur Abbildung einer Baueinheit in einem Teilchenstrahlgerät
DE102020113502A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Teilchenstrahlmikroskops

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CARL ZEISS MICROSCOPY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS NTS GMBH, 73447 OBERKOCHEN, DE

Effective date: 20130319

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130629

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee