DE102009052392A1

DE102009052392A1 - SACP-Verfahren und teilchenoptisches System zur Ausführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102009052392A1
Application number: DE200910052392
Authority: DE
Inventors: Dr. Preikszas Dirk
Original assignee: Carl Zeiss NTS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-12-15
Also published as: EP2320217B1; US20110108736A1; EP2320217A2; EP2320217A8; JP2011100733A; EP2320217A3; JP5819054B2; US9093246B2

Abstract

Ein SACP-Verfahren umfasst: Fuhren eines Strahls (9) geladener Teilchen durch ein teilchenoptisches System (1) auf einer Probe (25) und Detektieren von Intensitäten an von der Probe (25) ausgehenden Teilchen; wobei das System (1) eine Objektivlinse (21), einen vor der Objektivlinse angeordneten ersten Strahlablenker (11), einen im Strahlengang zwischen dem ersten Strahlablenker und der Objektivlinse angeordneten Bildfehlerkorrektor (15) und einen im Strahlengang hinter dem Bildfehlerkorrektor angeordneten zweiten Strahlablenker (19) umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: (a1) Einstellen einer Erregung des zweiten Strahlablenkers, um einen Auftreffort (29) des Strahls auf der Probe einzustellen; (a2) Einstellen einer Erregung des ersten Strahlablenkers, um einen Auftreffwinkel ψ des Strahls der Probe zu ändern ohne den Auftreffort zu ändern; und (a3) Wiederholen von (a2) derart, dass für wenigstens 100 verschiedene Auftreffwinkel ψ an dem gleichen Auftreffort jeweils eine dem jeweiligen Auftreffwinkel ψ zugeordnete Intensität detektiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein SACP-Verfahren und eine teilchenoptische Vorrichtung zur Ausführung desselben. SACP steht hierbei für ”Selected-Area-Channeling-Pattern” und beschreibt die Ausnutzung des Gitterführungseffekts (englisch: channeling) zur Erzeugung von Darstellungen eines ausgewählten Bereichs einer zur untersuchenden Probe unter Einsatz eines Strahls geladener Teilchen.
Ein kollimierter Strahl geladener Teilchen dringt in einen Kristall in Abhängigkeit seines Auftreffwinkels auf den Kristall unterschiedlich tief in diesen ein. Ist der auftreffende Strahl geladener Teilchen beispielsweise entlang einer Gitterebene des Kristalls orientiert, so kann er tiefer in diesen eindringen als bei einer Orientierung unter einem Winkel hierzu. Ein tiefer in den Kristall eindringender Teilchenstrahl führt zu einer geringeren Intensität an Sekundärteilchen, die aus dem Kristall austreten, als ein weniger tief in den Kristall eindringender Strahl.
Bei einem herkömmlichen SACP-Verfahren wird eine Probe unter verschiedenen Orientierungswinkeln vor einem Elektronenstrahlgerät oder Ionenstrahlgerät positioniert, und es werden in Abhängigkeit des Orientierungswinkels Intensitäten an aus dem Elektronenstrahl bzw. Ionenstrahl rückgestreuten Sekundärteilchen gemessen. Eine Analyse der gemessenen Intensitäten in Abhängigkeit von den Orientierungswinkeln erlaubt es, Aussagen über die Symmetrie, Orientierung, innere Spannungszustände und andere Eigenschaften von an der Oberfläche der Probe angeordneten Kristallen zu treffen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein SACP-Verfahren und ein teilchenoptisches System zu dessen Ausführung vorzuschlagen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein SACP-Verfahren ein Führen eines Strahls geladener Teilchen von einer Strahlquelle durch ein teilchenoptisches System auf eine Oberfläche einer Probe, wobei sowohl ein Auftreffort des Strahls auf die Probe als auch ein Auftreffwinkel des Strahls auf die Probe unabhängig einstellbar sind. Das teilchenoptische System umfasst hierbei einen Bildfehlerkorrektor, welcher Bildfehler, die bei der Fokussierung des Strahls auf die Probe entstehen und durch eine Objektivlinse und andere Komponenten des teilchenoptischen Systems erzeugt werden, kompensiert, so dass auch bei vergleichsweise großen Auftreffwinkeln relativ zu einer optischen Achse des Systems der Strahl gut auf die Probe fokussiert werden kann. Das teilchenoptische System umfasst insbesondere einen ersten Strahlablenker, welcher zwischen der Strahlquelle und dem Bildfehlerkorrektor angeordnet ist, und einen zweiten Strahlablenker, welcher zwischen dem Bildfehlerkorrektor und der Probe angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Erregung des zweiten Strahlablenkers so eingestellt, dass der Strahl an einem gewünschten Auftreffort auf der Probe auftrifft, und eine Erregung des ersten Strahlablenkers wird derart eingestellt, dass der Strahl unter einem gewünschten Auftreffwinkel auf die Probe auftrifft. Sodann wird wiederholt die Erregung des ersten Strahlablenkers geändert, um den Auftreffwinkel des Strahls auf die Oberfläche der Probe zu ändern ohne hierbei den Auftreffort zu ändern. Für verschiedene sich somit ergebende Auftreffwinkel wird jeweils wenigstens eine Intensität an von der Probe ausgehenden sekundären Teilchen gemessen. Diese Wiederholung wird mindestens 100 mal, insbesondere mindestens 1.000 mal durchgeführt, um für mindestens 100 bzw. mindestens 1.000 verschiedene Auftreffwinkel diesen Auftreffwinkeln zugeordnete Intensitäten zu detektieren. Die so gewonnen Intensitäten repräsentieren ein Channeling-Muster für den durch den Auftreffort des Strahls auf die Probe definierten ausgewählten Bereich, d. h. die Intensitäten repräsentieren ein ”Selected-Area-Channeling-Pattern” (SACP).
Da die Einstellung des Auftreffwinkels durch den im Strahlengang vor dem Bildfehlerkorrektor angeordneten ersten Strahlablenkers erfolgt, werden durch den Bildfehlerkorrektor Bildfehler, die insbesondere in der Objektivlinse erzeugt werden, wenn der Strahl bei größeren Auftreffwinkeln außerhalb der optischen Achse durch die Objektivlinse tritt, weitgehend kompensiert, so dass auch bei größeren Auftreffwinkeln die Fokussierung des Strahls auf die Probenoberfläche kaum beeinträchtigt wird.
Durch elektrische Ansteuerung des ersten Strahlablenkers ist es somit möglich, den Auftreffwinkel des Strahls auf die Probe sehr schnell zu variieren. Gemäß beispielhafter Ausführungsformen sind der erste Strahlablenker und eine Steuerung zur Erregung desselben derart ausgelegt, dass die Änderung der Erregung des ersten Strahlablenkers zur Änderung des Auftreffwinkels und die zugehörige Detektion von Intensitäten mit einer Rate von mehr als 1.000 l/s und insbesondere von mehr als 10.000 l/s wiederholt werden kann.
Gemäß weiterer Ausführungsformen wird das Detektieren von Intensitäten für verschiedene Auftreffwinkel bei festgehaltenem Auftreffort für mehrere verschiedene Auftrefforte, wie beispielsweise mehr als 10 Auftrefforte oder mehr als 100 Auftrefforte wiederholt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Detektieren der Intensitäten für verschiedene Auftreffwinkel bei festgehaltenem Auftreffort dieser Auftreffort wie folgt bestimmt: Es wird die Erregung des ersten Strahlablenkers eingestellt, um einen vorbestimmten Auftreffwinkel des Strahls auf die Oberfläche der Probe einzustellen, und es wird sodann eine Erregung des zweiten Strahlablenkers wiederholt geändert, um den Auftreffort des Strahls auf der Oberfläche der Probe zu ändern ohne den Auftreffwinkel zu ändern, wobei wiederum eine Intensität der von der Probe ausgehenden Teilchen detektiert wird. Dieser Vorgang kann mehr als 100 mal oder mehr als 1.000 mal wiederholt werden, um für mehr als 100 bzw. mehr als 1.000 verschiedene Orte auf der Oberfläche der Probe diesen Orten zugeordnete Intensitäten zu gewinnen. Diese Intensitäten können in Abhängigkeit des Auftreffortes dargestellt werden, wobei das sich hierbei ergebende Muster einem herkömmlichen elektronenmikroskopischen Bild eines Bereichs der Probenoberfläche entspricht. Die Intensitäten oder das Bild werden analysiert, um interessante Bereiche der Probe festzulegen, welche einer nachfolgenden SACP-Analyse unterzogen werden sollen. Hierzu werden den interessierenden Bereichen entsprechende Ziel-Auftrefforte des Strahls auf die Oberfläche der Probe ermittelt, für welche dann jeweils die vorangehend erläuterte SACP-Analyse durchgeführt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren naher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines teilchenoptischen Systems und
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines SACP-Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines teilchenoptischen Systems 1, welches für ein SACP-Verfahren einsetzbar ist. Das teilchenoptische System 1 umfasst eine Strahlquelle 3, welche geladene Teilchen, wie etwa Elektronen oder Ionen, emittiert, welche auf eine Blende 5 treffen, die eine Öffnung 7 zum Durchtritt und zur Formung eines Teilchenstrahls 9 aufweist. Der durch die Blende 5 hindurchtretende Teilchenstrahl 9 durchläuft zunächst zwei in seinem Strahlengang hintereinander angeordnete Strahlablenker 11 und 13, sodann einen Bildfehlerkorrektor 15, daraufhin zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Strahlablenker 17 und 19 und schließlich eine Objektivlinse 21, welche den Strahl auf eine Oberfläche 23 einer zu untersuchenden Probe 25 fokussiert.
Der Strahl 9 ist in der 1 in durchgezogenen Linien unabgelenkt dargestellt, d. h. eine Hauptachse des Strahls 9 fällt mit einer optischen Achse 27 des teilchenoptischen Systems 1 zusammen. Der Strahl 9 ist beispielsweise ein Elektronenstrahl mit einer Strahlstärke von 1 nA, dessen Öffnungswinkel 2θ an der Probe beispielsweise 4 mrad beträgt.
Die Strahlablenker 11, 13, 17 und 19 sind jeweils dazu konfiguriert, den Strahl 9 aus seiner jeweiligen Strahlrichtung abzulenken. Hierzu können die Strahlablenker. geeignete Magnetfelder oder elektrische Felder bereitstellen, wobei ein jeder der Strahlablenker 11, 13, 17 und 19 eine zugeordnete Steuerung 12, 14, 18 bzw. 20 aufweist, welche den jeweiligen Strahlablenker erregt, indem sie diesem beispielsweise eine zur Einstellung einer gewünschten Strahlablenkung nötige Spannung oder einen hierzu nötigen Strom zuführt. Der Bildfehlerkorrektor 15 umfasst eine Mehrzahl von elektrostatischen und magnetischen Multipolelementen, welche jeweils durch eine Steuerung 16 des Bildfehlerkorrektors 15 erregt werden. Der Bildfehlerkorrektor 15 ist in 1 schematisch als ein Block dargestellt und kann einen Aufbau aufweisen, wie er beispielsweise aus US 7,223,983 B2 oder aus EP 0 451 370 A1 bekannt ist. Die aus diesen Schriften bekannten Multipol-Bildfehlerkorrektoren weisen ein oder mehrere Quadrupolelemente und gegebenenfalls ein oder mehrere Oktupolelemente und möglicherweise auch ein oder mehrere Hexapolelemente auf und werden von dem Strahl weitgehend geradlinig durchsetzt. Andere geeignete Bildfehlerkorrektoren umfassen einen Spiegel zur Reflexion des Teilchenstrahls 9 und sind beispielsweise aus US 5,319,207 A und aus US 6,855,939 B2 bekannt. Die Offenbarungen der US 7,223,983 B2 , EP 0 451 370 A1 , US 5,319,207 A und US 6,855,939 B2 werden durch Inbezugnahme voll umfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Der Bildfehlerkorrektor 15 dient dazu, Bildfehler, welche im Wesentlichen durch die Objektivlinse 21 und auch durch andere Elemente des teilchenoptischen Systems, welche zwischen der Strahlquelle 3 und der Probe 25 angeordnet sind, erzeugt werden, zu kompensieren.
Der Strahl 9 ist in 1 in gestrichelten Linien abgelenkt dargestellt, und zwar derart, dass er mit seiner Hauptstrahlachse um einem Winkel ψ bezüglich der optischen Achse 27 gekippt auf einen Ort 29 der Probenoberfläche 23 trifft, welcher auf der optischen Achse 27 angeordnet ist. Hierzu wird der Strahlablenker 11 derart erregt, dass er den Strahl 9 von der optischen Achse weglenkt, während der Strahlablenker 13 derart erregt ist, dass er den Strahl 9 etwas zur optischen Achse hin ablenkt. Eine Verlängerung des Strahls 9 nach dessen Durchsetzen des Strahlablenkers 13 in Richtung zur Strahlquelle 3 ist in 1 gepunktet dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Ablenkung des Strahls 9 durch den Strahlablenker 13 hin zur optischen Achse derart erfolgt, dass der scheinbare Ursprung des Strahls weiterhin auf der optischen Achse 27 liegt. Dies ist auch die Ursache dafür, dass der in gestrichelten Linien dargestellte gekippte Strahl weiterhin an dem auf der optischen Achse 27 liegenden Ort 29 auf die Probenoberfläche 23 trifft, sofern die Strahlablenker 17 und 19 nicht erregt sind. In dem erläuterten Beispiel werden die Strahlablenker 11, 13 derart angesteuert, dass der scheinbare Ursprung des Strahls auf der optischen Achse 27 am Ort der Quelle 3 liegt, so dass der Strahl scheinbar um die Quelle 3 gekippt wird. Bei anderen Ausführungsformen ist es möglich, den Strahl scheinbar um einen Ort zu kippen, der von der Quelle verschieden ist. Als ein solcher Ort kann ein Ort eines Crossover des Strahls bzw. ein Ort entlang der optischen Achse gewählt werden, welcher zur Probe konjugiert ist. Durch die gemeinsame Ansteuerung der Strahlablenker 11 und 13 ist es somit möglich, den Auftreffwinkel ψ des Strahls 9 auf die Probenoberfläche 23 zu verändern ohne den Auftreffort 29 des Strahls auf die Probe zu verändern. Hierbei kann der Auftreffwinkel ψ durch geeignetes Erregen der Strahlablenker 11 und 13 stufenlos verstellt werden, beispielsweise in einem Bereich von –100 mrad bis +100 mrad.
Die beiden Strahlablenker 17 und 19 wiederum können erregt werden, um den Strahl 9 so abzulenken, dass der Ort 29, an welchem der Strahl 9 auf die Oberfläche 23 der Probe 25 auftrifft, von der optischen Achse 27 weg verlagert wird, ohne den Auftreffwinkel ψ, welcher durch die Erregung der Ablenker 11 und 13 eingestellt wird, zu ändern. Hierzu können die Ablenker 11 und 19 derart erregt werden, dass der Strahl 9 durch den Ablenker 17 von der optischen Achse weg und durch den Ablenker 19 zu der optischen Achse hin abgelenkt wird, so dass der Strahl scheinbar um eine hintere Brennebene 56 der Objektivlinse 21 gekippt wird.
Durch geeignetes Erregen der Strahlablenker 17 und 19 ist es somit möglich, den Auftreffort 29 innerhalb eines zweidimensionalen Bereichs 31 von 1 μm bis 100 μm zu verlagern, ohne hierbei den Auftreffwinkel ψ zu ändern.
Es ist auch möglich, den Auftreffort 29 innerhalb des zweidimensionalen Bereichs 31 zu ändern, indem die Strahlablenker 11 und 13 geeignet erregt werden, sofern Bildfehler, die durch den außeraxialen und schrägen Durchtritt des Strahls 9 durch die Objektivlinse 21 hervorgerufene Fehler ausreichend kompensiert werden. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz eines Bildfehlerkorrektors, der einen Spiegel zur Reflexion des Teilchenstrahls einsetzt, jedoch möglich.
Das teilchenoptische System 1 umfasst ferner einen Teilchendetektor 35, welcher dazu konfiguriert ist, von der Probe 25 ausgehende Teilchen, welche durch den auftreffenden Strahl 9 hervorgerufen werden und beispielsweise Elektronen, wie beispielsweise rückgestreute Elektronen oder Sekundärelektronen, umfassen, zu detektieren. Der Detektor 35 führt Detektionssignale einer Hauptsteuerung 37 zu, welche die Detektionssignale verarbeiten, speichern und auswerten kann. Die Steuerung 37 kontrolliert auch die Steuerungen 12, 14, 16, 18 und 20 zur Erregung der Strahlablenker 11, 13, 17, 19 und der Elemente des Bildfehlerkorrektors 15. Die Steuerung 37 empfängt Steuerbefehle wiederum durch ein Eingabemedium, wie beispielsweise eine Tastatur 39 oder eine Netzwerkschnittstelle, und gibt Messergebnisse beispielsweise an ein Display 41 oder an eine Netzwerkschnittstelle aus.
Mit dem teilchenoptischen System 1 ist es somit möglich, den Teilchenstrahl 9 unter einem einstellbaren Auftreffwinkel ψ an einem einstellbaren Auftreffort 29 auf die Oberfläche 23 der Probe 25 auftreffen zu lassen. Insbesondere ist es möglich, bei einer beibehaltenen Einstellung des Auftreffwinkels ψ den Auftreffort 29 systematisch innerhalb des Bereichs 31 zu variieren, d. h. den Bereich 31 mit dem Teilchenstrahl 9 abzurastern und in Abhängigkeit, von dem Auftreffort 29 Teilchenintensitäten mit dem Detektor 35 zu detektieren. Die bei einer solchen Orts-Rasterung detektierten Teilchenintensitäten können in Abhängigkeit von dem Auftreffort dargestellt und analysiert werden. Die Darstellung der Teilchenintensitäten in Abhängigkeit von dem Auftreffort entspricht einer herkömmlichen elektronenmikroskopischen Aufnahme.
Ferner ist es möglich, bei einem festgehaltenen Auftreffort 29 den Auftreffwinkel ψ in zwei Raumrichtungen systematisch zu variieren und dem Auftreffwinkel zugeordnete Intensitäten mit dem Detektor 35 zu detektieren. Die bei einer solchen Winkel-Rasterung detektierten Teilchenintensitäten repräsentieren ein ”Selected-Area-Channeling-Pattern” (SACP). Bei einer Probe, welche an der Oberfläche aus Kristallen besteht, hängt die Intensität der mit dem Detektor 35 detektierten Teilchen von dem Auftreffwinkel ψ des Strahls auf die Oberfläche der Probe ab, was auf den Gitterführungseffekt (englisch: channeling) zurückzuführen ist. Hintergrundinformation zu dem Gitterführungseffekt ist in dem Kapitel 9.2 in L. Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag, 1998, Seiten 359 bis 378, beschrieben.
Eine Auswertung der bei einer Winkel-Rasterung detektierten Intensitäten kann Aufschlüsse über die Art des an dem Auftreffort 29 der Probe 25 vorhandenen Kristallmaterials, über dessen Orientierung, über dessen interne Spannungszustände und über andere Eigenschaften der Probe liefern.
Um eine Winkel-Rasterung durchzuführen, sind die Strahlablenker 11 und 13 sowie deren Steuerungen 12 bzw. 14 dazu konfiguriert, innerhalb einer Zeit von weniger als einer 1/100 s und insbesondere von weniger als 1/1.000 s den Auftreffwinkel um mehr als 50 mrad zu ändern. Bei einer solchen Raster-Geschwindigkeit ist es beispielsweise möglich, einen Winkelbereich von ±50 mrad × ±50 mrad innerhalb von 0,1 s abzutasten und hierbei für beispielsweise 256 × 256 Bildpunkte bzw. Pixel Teilchenintensitäten zu detektieren.
Während der Durchführung einer Winkel-Rasterung und/oder einer Orts-Rasterung kann eine Erregung der Elemente des Bildfehlerkorrektors 15 durch die Steuerung 16 im Wesentlichen unverändert bleiben.
Unter Bezugnahme auf 1 werden nachfolgend noch weitere teilchenoptische Komponenten erläutert, welche in das teilchenoptische System integriert sein können, um dessen Qualität zu verbessern:
Einer der Strahlablenker 11, 13 oder beide Strahlablenker 11 und 13 können als Wien-Filter ausgebildet sein, um eine dynamische sich ändernde Dispersion zu kompensieren, welche während der Winkel-Rasterung auftreten kann. Ein Wien-Filter ist hierbei eine teilchenoptische Komponente, welche in einem Raumbereich sowohl ein elektrostatisches Feld als auch ein magnetisches Feld überlagert bereitstellt, wobei die Feldrichtungen des elektrostatischen Feldes und des magnetischen Feldes quer zueinander orientiert sind und insbesondere orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Strahlablenker 11, 13 magnetische Strahlablenker, so dass ein Hinzufügen von einem Paar von Elektroden 51 den jeweiligen Strahlablenker zu einem Wien-Filter ausbildet. Die Elektroden 51 werden hierbei von einer in 1 nicht separat dargestellten Steuerung erregt, welche wiederum von der Hauptsteuerung 37 kontrolliert wird.
Ein Quadrupol-Stigmator 53 kann im Strahlengang zwischen dem Bildfehlerkorrektor 15 und dem Objektiv 21 vorgesehen sein, um einen dynamisch sich ändernden Astigmatismus zu kompensieren, welcher während der Winkel-Rasterung aufgrund einer nicht perfekten Einstellung des Bildfehlerkorrektors 15 entstehen kann. Auch der Quadrupol-Stigmator 53 wird von einer Steuerung (in 1 nicht dargestellt) erregt, welche von der Hauptsteuerung 37 kontrolliert wird.
Ferner kann in einem Bereich um das Objektiv eine beispielsweise durch eine Luftspule gebildete zusätzliche Fokussierspule 55 vorgesehen sein, um einen dynamisch sich ändernden Defokus zu kompensieren, welcher aufgrund einer nicht perfekten Einstellung des Bildfehlerkorrektors 15 während der Winkel-Rasterung auftreten kann. Auch die Fokussierspule 55 wird durch eine Steuerung (in 1 nicht dargestellt) erregt, welche durch die Hauptsteuerung 37 kontrolliert wird.
Eine Ausführungsform eines SACP-Verfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 2 zusammenfassend erläutert. Nach Start des Verfahrens wird in einem Schritt 101 durch Ansteuern der Steuerungen 12 und 14 der Strahlablenker 11 bzw. 13 ein Auftreffwinkel ψ des Strahls auf die Probe auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 0 mrad bezüglich der Normalen der Probenoberfläche eingestellt. In einem nachfolgenden Schritt 103 wird ein Auftreffort des Strahls durch Ansteuern der Steuerungen 18 und 20 der Strahlablenker 17 bzw. 19 über einen Bereich 31 der Probenoberfläche 23 gerastert, ohne hierbei den Auftreffwinkel ψ zu ändern. Während dieser Orts-Rasterung werden durch den Detektor 35 detektierte Teilchenintensitäten aufgezeichnet. Diese Teilchenintensitäten werden in einem Schritt 105 beispielsweise auf einem Display 41 dargestellt und analysiert. Ein Benutzer des Systems kann anhand der Darstellung auf dem Bildschirm 41 eine Auswahl von interessierenden Bereichen der Probenoberfläche vornehmen. Ebenso kann eine Auswahl von interessierenden Bereichen aufgrund einer automatischen Analyse der in der Orts-Rasterung detektierten Teilchenintensitäten erfolgen. Aus den interessierenden Bereichen wird in einem Schritt 107 ein Zielort für eine nachfolgende SACP-Analyse ausgewählt. In einem Schritt 109 werden die Strahlablenker 17 und 19 so erregt, dass der Teilchenstrahl 9 an dem in dem Schritt 107 festgelegten Zielort auf die Probenoberfläche auftrifft.
In einem nachfolgenden Schritt 111 werden die Strahlablenker 11 und 13 angesteuert, um den Auftreffwinkel ψ innerhalb eines zweidimensionalen Winkelbereichs systematisch zu variieren und den verschiedenen Auftreffwinkeln zugeordnete Teilchenintensitäten zu detektieren. Die während dieser Winkel-Rasterung in Schritt 111 detektierten Teilchenintensitäten werden in einem Schritt 113 in Abhängigkeit von dem Auftreffwinkel z. B. auf dem Bildschirm 41 dargestellt oder automatisch analysiert. Aus den in Abhängigkeit des Auftreffwinkels gewonnenen Intensitäten ist es möglich, einen Typ des Kristalls, dessen Orientierung, dessen innere Spannungszustände oder andere Eigenschaften des Kristalls an dem Zielort zu ermitteln.
Nachfolgend ist es möglich, die Schritte 107 bis 113 für weitere Zielorte innerhalb der in Schritt 105 ermittelten interessierenden Bereiche zu wiederholen. Hierbei ist es auch möglich, für die interessierenden Bereiche jeweils einzeln oder für sämtliche interessierenden Bereiche insgesamt den Winkelbereich, innerhalb dem die Winkel-Rasterung durchgeführt, werden soll, zu optimieren, indem an einzelnen interessierenden Bereichen eine SACP-Analyse durchgeführt wird und aus dieser wiederum der Winkelbereich für den Winkel-Scan optimiert wird, um ein Bild mit hohem Kristallorientierungskontrast zu erzeugen.
Ferner ist es möglich, an einem interessierenden Bereich der Probe eine Winkel-Rasterung durchzuführen und aus einer Analyse derselben einen optimalen Auftreffwinkel des Strahls an wenigstens diesem Ort der Probe zu ermitteln, der einen hohen Channeling-Kontrast ermöglicht. Dieser ermittelte Winkel wird dann ausgewählt und während einer nachfolgenden Orts-Rasterung festgehalten. In dem entstehenden Bild weist dann wenigstens der zur Auswahl des Winkels herangezogene interessierende Bereich einen hohen Channeling-Kontrast auf, wobei andere Bereiche der Probe in Abhängigkeit von deren Kristallorientierung mit unterschiedlichen Intensitäten in dem Bild erkennbar sind.
Darüber hinaus ist es möglich, in einem Bereich 31 der Probenoberfläche 23 eine Orts-Rasterung durchzuführen und ein hierbei gewonnenes elektronenmikroskopisches Bild automatisiert zu analysieren um Orte von interessierenden Strukturen, beispielsweise Gate-Strukturen einer elektronischen Schaltung, durch Bildanalyse aufzufinden. An derartig identifizierten Strukturen kann dann jeweils eine SACP-Analyse durchgeführt werden, um beispielsweise mechanische Spannungen an den interessierenden Strukturen zu messen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7223983 B2 [0016, 0016]
EP 0451370 A1 [0016, 0016]
US 5319207 A [0016, 0016]
US 6855939 B2 [0016, 0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kapitel 9.2 in L. Reimer, ”Scanning Electron Microscopy”, Springer-Verlag, 1998, Seiten 359 bis 378 [0024]

Claims

SACP-Verfahren umfassend: Führen eines Strahls (9) geladener Teilchen durch ein teilchenoptisches System (1) auf eine Oberfläche (23) einer Probe (25) und Detektieren von Intensitäten an von der Probe (25) ausgehenden Teilchen; wobei das teilchenoptische System (1) eine Objektivlinse (21) zur Fokussierung des Strahls (9), einen im Strahlengang vor der Objektivlinse (21) angeordneten ersten Strahlablenker (11), einen im Strahlengang zwischen dem ersten Strahlablenker (11) und der Objektivlinse (21) angeordneten Bildfehlerkorrektor (15) und einen im Strahlengang hinter dem Bildfehlerkorrektor angeordneten zweiten Strahlablenker (19) umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: (a1) Einstellen einer Erregung des zweiten Strahlablenkers (19), um einen Auftreffort (29) des Strahls (9) auf der Oberfläche (23) der Probe (25) einzustellen; (a2) Einstellen einer Erregung des ersten Strahlablenkers (11), um einen Auftreffwinkel (ψ) des Strahls (9) auf der Oberfläche (23) der Probe (25) zu ändern ohne den Auftreffort (29) zu ändern, und Detektieren der Intensität; und (a3) Wiederholen von (a2) derart, dass für wenigstens 100 verschiedene Auftreffwinkel (ψ) an dem gleichen Auftreffort (29) jeweils eine dem jeweiligen Auftreffwinkel (ψ) zugeordnete Intensität detektiert wird.
SACP-Verfahren nach Anspruch 1, wobei (a2) mit einer Rate von mehr als 1.000 l/s, insbesondere von mehr als 10.000 l/s wiederholt wird.
SACP-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend Darstellen der in (a3) detektierten Intensitäten in Abhängigkeit von den zugeordneten Auftreffwinkeln.
SACP-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: (a4) Wiederholen von (a1), (a2) und (a3) derart dass für wenigstens 10 verschiedene Auftrefforte jeweils für wenigstens 100 verschiedene Auftreffwinkel jeweils eine Intensität detektiert wird.
SACP-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner, umfassend: (b1) Einstellen einer Erregung des ersten Strahlablenkers (11), um einen Auftreffwinkel (ψ) des Strahls (9) auf der Oberfläche (23) einzustellen; (b2) Einstellung einer Erregung des zweiten Strahlablenkers (19), um einen Auftreffort (29) des Strahls (9) auf der Oberfläche (23) der Probe (25) zu ändern ohne den Auftreffwinkel (ψ) zu ändern, und Detektieren der Intensität; und (b3) Wiederholen von (b2) derart, dass für wenigstens 100 verschiedene Auftrefforte (29) mit dem gleichen Auftreffwinkel (ψ) jeweils eine dem jeweiligen Auftreffort (29) zugeordnete Intensität detektiert wird.
SACP-Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Darstellen der in (b3) detektierten Intensitäten in Abhängigkeit von den zugeordneten Auftrefforten.
SACP-Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend Analysieren der in (b3) detektierten Intensitäten in Abhängigkeit von den zugeordneten Auftrefforten und ermitteln eines Ziel-Auftrefforts.
SACP-Verfahren nach Anspruch 7, wobei in (a1) die Erregung des zweiten Strahlablenkers so eingestellt wird, dass der Auftreffort des Strahls auf der Oberfläche der Probe im wesentlichen gleich dem Ziel-Auftreffort ist.
Teilchenoptisches System, umfassend: eine Strahlquelle (3) zur Erzeugung eines Strahls (9) geladener Teilchen; eine Objektivlinse (21) zur Fokussierung des Strahls (9) auf eine Probe (25); einen in einem Strahlengang des Strahls (9) vor der Objektivlinse (21) angeordneten ersten Strahlablenker (11); einen im Strahlengang zwischen dem ersten Strahlablenker (11) und der Objektivlinse (21) angeordneten Bildfehlerkorrektor (15); einen im Strahlengang hinter dem Bildfehlerkorrektor (15) angeordneten zweiten Strahlablenker (19); und eine Steuerung (12) zum Erregen des ersten Strahlablenkers (11), wobei die Steuerung (12) dazu konfiguriert ist, dem ersten Strahlablenker (11) Erregungssignale mit einer Periode von weniger als 1/100 s, insbesondere von weniger als 1/1.000 s, zuzuführen.
Teilchenoptisches System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung (12) und der erste Strahlablenker (11) dazu konfiguriert sind, einen Auftreffwinkel (ψ) des Strahls auf die Probe innerhalb der Periode um mehr als 50 mrad zu ändern.
Teilchenoptisches System nach Anspruch 9 oder 10, umfassend ein im Strahlengang vor dem Bildfeldkorrektor angeordnetes Wien-Filter (11, 51) und eine Steuerung zum Erregen des Wien-Filters, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, dem Wien-Filter Erregungssignale mit einer Periode von weniger als 1/100 s zuzuführen.
Teilchenoptisches System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend einen dritten Strahlablenker (13), der zwischen dem ersten Strahlablenker (11) und dem Bildfehlerkorrektor (15) angeordnet ist, wobei eine Steuerung (14) dazu konfiguriert ist, dem dritten Strahlablenker (13) Erregungssignale mit einer Periode von weniger als 1/100 s, insbesondere von weniger als 1/1.000 s, zuzuführen.
Teilchenoptisches System nach einem der Anspreche 9 bis 12, ferner umfassend einen vierten Strahlablenker (17), der zwischen dem Bildfehlerkorrektor (15) und dem zweiten Strahlablenker (19) und angeordnet ist.