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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Abrastern einer Oberfläche mit einem Teilchenstrahl.
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Teilchenstrahlen werden eingesetzt, um Objekte, und hierbei insbesondere miniaturisierte Objekte, zu manipulieren. Beispielsweise kann ein Teilchenstrahl auf die Oberfläche eines Objekts gerichtet werden, um dort Material zu entfernen oder dort Material zu deponieren. Dieser Vorgang kann durch Zuführen eines Prozessgases unterstützt werden, welches durch den Teilchenstrahl angeregt wird, so dass sich aus dem Prozessgas entstehende Produkte an der Oberfläche des Objekts an dem Auftreffort des Teilchenstrahls ablagern, oder dass Produkte des Prozessgases mit dem Material des Objekts an dem Auftreffort des Teilchenstrahls Verbindungen eingehen, welche sich von dem Objekt lösen. Der Teilchenstrahl kann ein Elektronenstrahl oder ein Ionenstrahl sein.
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Soll innerhalb einer vorbestimmten Teilfläche der Oberfläche des Objekts Material entfernt oder abgeschieden werden, so wird herkömmlicherweise der Teilchenstrahl zeilenweise über diese Teilfläche gerastert.
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Es hat sich gezeigt, dass die Ergebnisse eines solchen zeilenweisen Abrasterns einer Teilfläche des Objekts nicht immer den Erwartungen entsprechen.
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Dem gemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Verfahren und Vorrichtungen zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts mit einem Teilchenstrahl vorzuschlagen, welche gegenüber dem herkömmlichen Verfahren vorteilhaft sein können.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts mit einem Teilchenstrahl ein Bestimmen einer abzurasternden Teilfläche der Oberfläche des Objekt, ein Bestimmen von Positionen einer Menge von Rasterpunkten innerhalb der Teilfläche, ein Abändern der Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten, und dann ein Abrastern der Teilchenfläche durch Richten des Teilchenstrahls auf die Positionen der Rasterpunkte.
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Der Begriff ”Rasterpunkt” im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bezeichnet nicht einen Punkt im mathematischen Sinne, d. h. ein Objekt mit infinitesimal kleiner Ausdehnung auf einer Fläche, sondern den in der Praxis ausgedehnten Fleck oder Abdruck, den ein Teilchenstrahl mit seiner Intensität auf einer Fläche hinterlässt, wenn der Teilchenstrahl während einer Zeitdauer auf einen (mathematischen) Punkt auf der Fläche gerichtet wird. Der Teilchenstrahl weist quer zu seiner Ausbreitungsrichtung einen endlichen Querschnitt auf, welcher nicht scharf definiert ist. Die Intensitätsverteilung des auf eine Fläche treffenden Strahls weist beispielsweise eine gaußförmige Gestalt auf. Es ist üblich, den von der Strahlmitte ausgehenden Radius, an welchem die Intensität halb so groß ist wie die maximale Intensität in der Mitte des Strahls, als den Strahlradius zu bezeichnen. In diesem Sinne bezeichnet der Begriff ”Rasterpunkt” ein kreisförmiges Objekt in der Ebene, dessen Radius dem Radius des Teilchenstrahls entspricht, so dass innerhalb des kreisförmigen Objekts die Teilchenintensität des Teilchenstrahls größer ist als die Hälfte der maximalen Intensität, welche im Zentrum des Strahls erreicht wird, wobei der Mittelpunkt des kreisförmigen Objekts an dem Punkt in der Ebene angeordnet ist, auf welchen das Zentrum des Strahls gerichtet ist. Somit kann dem Rasterpunkt eine Ausdehnung in der Ebene zugeordnet werden.
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Gemäß Ausführungsformen hierin kann beim Bestimmen der Positionen der Menge von Rasterpunkten innerhalb der Teilfläche folgendermaßen vorgegangen werden: Zunächst wird eine Position eines ersten Rasterpunkts derart bestimmt, dass dieser an einem Rand der abzurasternden Teilfläche liegt. Sodann wird wiederholt eine Position eines jeweils nächsten Rasterpunkts derart bestimmt, dass dieser ebenfalls an dem Rand der Teilfläche liegt und unmittelbar benachbart zu dem Rasterpunkt angeordnet ist, dessen Position unmittelbar zuvor bestimmt wurde. Hierbei sind zwei Rasterpunkte aus der Menge der Rasterpunkte dann unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, wenn kein weiterer Rasterpunkt zwischen diesen beiden Rasterpunkten angeordnet ist. Dieses wiederholte Bestimmen kann solange durchgeführt werden, bis bei einer bestimmten Wiederholung der nächste Rasterpunkt unmittelbar benachbart zu dem ersten Rasterpunkte angeordnet ist. Dann ist der Rand der Teilfläche mit Rasterpunkten versehen, wobei die Außenkontur der Gesamtmenge der Rasterpunkte relativ genau der Außenkontur der Teilfläche entspricht. Insbesondere entspricht die Außenkontur der Rasterpunkte wesentlich genauer der Außenkontur der Teilfläche als dies in einem alternativen herkömmlichen Verfahren der Fall wäre, bei welchem Positionen der Rasterpunkte von vornherein beispielsweise als ein regelmäßiges Rechteckgitter festliegen. Dann würde die Außenkontur der Rasterpunkte in einem Bereich, in welchem die Außenkontur der Teilfläche schräg zu einer Gitterrichtung des Rechteckgitters orientiert ist, Stufen aufweisen, mit welchen die Außenkontur der Teilfläche nur mit begrenzter Genauigkeit approximierbar ist.
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Sobald der Rand der abzurasternden Teilfläche mit Rasterpunkten belegt ist, kann das Bestimmen der Positionen der Menge von Rasterpunkten innerhalb der Teilfläche fortgesetzt werden, indem wiederholt eine Position eines jeweils nächsten Rasterpunkts derart bestimmt wird, dass dieser unmittelbar benachbart zu dem Rasterpunkt angeordnet ist, dessen Position unmittelbar zuvor bestimmt wurde, und so, dass dieser jeweils nächste Rasterpunkt unmittelbar benachbart zu einem der Rasterpunkte angeordnet ist, dessen Position zuvor bestimmt wurde, d. h. dessen Position nicht unmittelbar zuvor sondern zwei oder mehr Schritte zuvor bestimmt wurde. Auf diese Weise wird die Teilfläche sukzessive von außen nach innen mit Rasterpunkten belegt.
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Hierbei kommt es allerdings vor, dass die Dichte an Rasterpunkten, d. h. deren Abstände voneinander, innerhalb der Teilfläche nicht überall gleich ist, was schließlich nach dem Abrastern der Teilfläche mit dem Teilchenstrahl zu einer inhomogenen Verteilung der Teilchendosis über die Teilfläche führt.
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Deshalb werden die Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten abgeändert, bevor die Teilfläche durch das Richten des Teilchenstrahls auf die dann abgeänderten Positionen der Rasterpunkte begonnen wird.
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Das Abändern der Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten beinhaltet das Abändern der Position um eine Strecke auf der Oberfläche, welche größer ist als ein 0,1-faches, 0,2-faches oder 0,3-faches eines mittleren Abstand der Positionen der Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche voneinander. Das Abändern der Positionen wenigstens einiger der Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten beinhaltet gemäß bestimmten Ausführungsformen, dass mehr als 5, mehr als 10 und insbesondere mehr als 100 Positionen von Rasterpunkten abgeändert werden.
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Das Abändern der Positionen der Rasterpunkte kann insbesondere derart erfolgen, dass lokale Abweichungen einer Teilchendosis von einer vorbestimmten Solldosis beim Abrastern der Teilfläche durch das Richten des Teilchenstrahls auf die abgeänderten Positionen geringer sind als Abweichungen der Teilchendosis, welche sich beim Abrastern der Teilfläche durch Richten des Teilchenstrahls auf die vor dem Abändern bestimmten Positionen der Rasterpunkte ergeben würden.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen erfolgt das Abändern der Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten wiederholt, d. h. in einem iterativen Verfahren, beispielsweise bis lokale Abweichungen der Teilchendosis von einer vorbestimmten Solldosis kleiner sind als ein vorbestimmter Schwellwert.
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Gemäß bestimmter Ausführungsformen werden nicht die Positionen sämtlicher Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten abgeändert, sondern lediglich die Positionen einer Teilmenge der Rasterpunkte. Die Teilmenge kann weniger als 90%, weniger als 80% und insbesondere weniger als 70% der gesamten Menge an Rasterpunkten innerhalb der abzurasternden Teilfläche umfassen. Die nicht in der Teilmenge enthaltenen Rasterpunkte sind nach dem Bestimmen von deren Position innerhalb der Teilfläche fixiert und werden entsprechend nicht abgeändert.
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Gemäß bestimmter Ausführungsformen sind alle am Rand der Teilfläche oder wenigstens 80% der am Rand der abzurasternden Teilfläche angeordneten Rasterpunkte nicht in der Teilmenge an Rasterpunkten enthalten, deren Positionen abgeändert werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Abändern der Positionen der Rasterpunkte lediglich im Inneren der Teilfläche im Hinblick auf eine Reduzierung von Abweichungen der Teilchendosis von einer Solldosis erfolgt und Positionen von Rasterpunkten, welche am Rand der Teilfläche liegen, nicht abgeändert werden, so dass die Gestalt der Teilfläche durch das Abändern der Positionen der Rasterpunkte nicht verändert wird.
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Gemäß Ausführungsformen wird der Teilchenstrahl innerhalb des Verfahrens genau ein Mal auf einen jeden Rasterpunkt gerichtet. Gemäß alternativer Ausführungsformen wird der Strahl mehrmals auf einen jeden Rasterpunkt gerichtet, wobei er insbesondere gleich oft auf jeden Rasterpunkt gerichtet werden kann.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen wird der Teilchenstrahl auf jeden Rasterpunkt derart gerichtet, dass er während einer vorbestimmten Verweilzeit unverändert auf diesen Rasterpunkt gerichtet bleibt. Gemäß Ausführungsformen hierin ist diese Verweilzeit wesentlich größer als eine Zeit, die benötigt wird, den Strahl von einem Rasterpunkt zu dem unmittelbar darauffolgend abzuscannenden Rasterpunkt zu führen.
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Gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist der Teilchenstrahl ein Elektronenstrahl.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen ist der Teilchenstrahl ein Ionenstrahl. Allerdings ist es auch möglich, die hier erläuterten Prinzipien auf ein System anzuwenden, bei welchem nicht ein Teilchenstrahl verwendet wird, um ein Objekt zu manipulieren und diesem zu diesem Zweck lokal Energie zuzuführen, sondern ein Laserstrahl. Entsprechend wird dann eine geordnete Menge an Rasterpunkten auf dem Objekt bestimmt, welche dann in der der Ordnung entsprechenden Reihenfolge abgerastert werden.
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Gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen wird zusammen mit dem Teilchenstrahl der Oberfläche des Objekts ein Prozessgas zugeführt.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts;
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2 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Rasterpunkten gemäß einem Vergleichsbeispiel;
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3 eine Anordnung von Rasterpunkten gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Abrastern einer Oberfläche vor dem Abändern von Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der Menge an Rasterpunkten;
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4 eine Anordnung von Rasterpunkten, wie sie sich nach dem Abändern der Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte der in 3 gezeigten Menge von Rasterpunkten ergibt;
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5 eine Darstellung zur Erläuterung von Schritten zum Abändern der Position von Rasterpunkten;
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6 eine weitere Anordnung von Rasterpunkten, wie sie sich nach dem Abändern von Positionen wenigstens einiger Rasterpunkte ergibt; und
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7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts mit einem Teilchenstrahl.
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1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Systems zum Bearbeiten und Inspizieren eines Objekts mit Teilchenstrahlen. Das System umfasst ein Elektronenmikroskopiesystem 300 zum Abbilden eines Bereichs eines Objekts 400 und ein Ionenstrahlbearbeitungssystem 200 zum Manipulieren des Objekts 400. Wie aus 1 ersichtlich, sind das Elektronenmikroskopiesystem 300 und das Ionenstrahlbearbeitungssystem 200 relativ zueinander so angeordnet, dass ein Bereich des Objekts 400 sowohl von einem Elektronenstrahl 312 als auch von einem Ionenstrahl 208 getroffen werden kann.
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Der Elektronenstrahl 312 wird von einer Elektronenstrahlquelle erzeugt, welche eine Kathode 301, wie beispielsweise einen Schottky-Feldemitter, und eine der Kathode 301 gegenüberliegende Anode 303 umfasst. Die emittierten Elektronen durchlaufen einen zwischen der Kathode 301 und der Anode 303 angeordneten Extraktor 302. Die beschleunigten Elektronen treten durch eine Öffnung der Anode 303 hindurch und werden von einem Kondensor 304 kollimiert. Sie durchlaufen ein Volumen 306, in welchem ein in 1 nicht dargestellter Detektor zum Nachweis von Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen angeordnet ist. Eine Objektivlinse 305 mit einem inneren Polschuh 309, einem äußeren Polschuh 308 und einem zwischen diesen angeordneten Spulenkörper 307 erzeugt ein fokussierendes magnetisches Feld sowie ein fokussierendes und den Elektronenstrahl 312 vor dem Objekt 400 abbremsendes elektrostatisches Feld durch Elektroden 310 und 311.
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Das Elektronenmikroskopiesystem 300 umfasst ferner Strahlablenker, um den Elektronenstrahl 312 abzulenken und über einen Bereich der Oberfläche des Objekts 400 zu rastern und dabei entstehende Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen zu detektieren, um auf diese Weise ein elektronenmikroskopisches Bild der Oberfläche des Objekts zu gewinnen. Diese Bilder können dazu eingesetzt werden, eine Bearbeitung des Objekts mittels des Ionenstrahlbearbeitungssystems 200 zu überwachen und zu steuern.
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Das Ionenstrahlbearbeitungssystem 200 weist eine Ionenquelle 201 und eine Extraktionselektrode 202 auf, um aus der Quelle einen Ionenstrahl zu extrahieren. Dieser durchläuft einen Kollimator 203, eine variable Blende 204, Ablenkelektroden 205 und 206 und fokussierende Linsen 207, um den Strahl 208 in einem Bereich der Oberfläche des Objekts 400 zu fokussieren. Eine Steuerung 210 ist vorgesehen, um die Erzeugung des Strahls und, durch Ansteuerung der Ablenkelektroden 205, 206, einen Auftreffort des Strahls 208 auf der Oberfläche des Objekts 400 zu steuern. Das System umfasst ferner ein Gaszuführungssystem 250, um ein Prozessgas aus einem Gasreservoir 252 über eine Zuleitung 254 zu der Oberfläche des Objekts zu leiten, und zwar derart, dass das Gas aus der Leitung 254 an einem Ort nahe der Auftrefforte des Elektronenstrahls 312 und des Ionenstrahls 208 auf das Objekt 400 austritt. Das der Oberfläche des Objekts 400 zugeführte Prozessgas wird von dem Ionenstrahl 208 oder auch von dem Elektronenstrahl 312 und/oder durch Wechselwirkungsprodukte, wie beispielsweise Sekundärelektronen, welche durch das Auftreffen des Elektronenstrahls oder des Ionenstrahls entstehen, aktiviert. Das aktivierte Prozessgas kann mit dem Material des Objekts reagieren und dazu führen, dass an dem Objekt an dem Ort, an dem der Ionenstrahl auf das Objekt trifft, und in dessen näherer Umgebung, Material deponiert wird oder Material von dem Objekt entfernt wird. Das Deponieren von Material an dem Objekt bzw. das Entfernen von Material von dem Objekt wird durch den auf das Objekt treffenden Ionenstrahl oder Elektronenstrahl gesteuert.
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In bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, innerhalb eines vorbestimmten ausgedehnten Teilbereichs der Oberfläche des Objekts Material zu deponieren oder von dort Material des Objekts zu entfernen. Hierzu muss der Ionenstrahl (oder der Elektronenstrahl) in geeigneter Weise über den vorbestimmten Bereich des Objekts geführt werden, um eine notwendige Teilchendosis pro Einheitsfläche den Bereichen des Objekts zuzuführen, an welchen das Entfernen von Material bzw. Deponieren von Material gewünscht ist.
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Nachfolgend werden Verfahren zum Abrastern der Oberfläche des Objekts mit dem Ionenstrahl bzw. dem Elektronenstrahl erläutert, um innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Oberfläche des Objekts eine Teilchendosis einigermaßen gleichmäßig zu verteilen.
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2 zeigt eine Anordnung von Positionen von Rasterpunkten, wie sie gemäß einem alternativen Verfahren gewonnen werden, in welchem die Rasterpunkte in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind.
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Die abzurasternde Teilfläche 1 hat die Gestalt eines Polygons mit fünf Ecken 3, welche durch gerade Linien verbunden sind. Die Positionen der Rasterpunkte 5 sind als ein regelmäßiges Gitter angeordnet, dessen Gittervektoren in 1 symbolisch mit a und b dargestellt sind. Es gehören diejenigen Gitterpunkte zu der Menge von Rasterpunkten 5, welche innerhalb des Polygons angeordnet sind. Rasterpunkte, deren Mittelpunkte bzw. Positionen außerhalb des Polygons liegen würden, sind in der in 2 dargestellten Menge von Rasterpunkten nicht enthalten.
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Es ist ersichtlich, dass beispielsweise der Rand 7 der Teilfläche durch diese Art der Verteilung von Rasterpunkten relativ gut approximiert wird, da er sich in etwa unter 45° zu den beiden Gittervektoren a und b des Gitters erstreckt. Andererseits wird der Rand 9 der Teilfläche 1 durch diese Art der Belegung mit Rasterpunkten weniger gut reproduziert, da er sich schräg zu beiden Gittervektoren a und b erstreckt und deshalb mit dem Auge leicht erkennbare Stufen 11 entstehen, welche dem geradlinigen Rand 9 des Polygons nicht entsprechen.
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Allerdings ist es in vielen Anwendungen wünschenswert, mit Hilfe des Teilchenstrahls Bearbeitungen vorzunehmen, welche durch Abscheiden von Material an dem Objekt oder Entfernen von Material von dem Objekt Vertiefungen oder Vorsprünge entstehen lassen, deren Rand einer gewünschten Gestalt möglichst gut entspricht.
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3 zeigt eine Anordnung von Rasterpunkten 5 innerhalb einer Teilfläche 1, welche die gleiche Gestalt aufweist wie die Teilfläche der 2, wobei allerdings die Anordnung der Rasterpunkte 5 gemäß einem anderen Verfahren gewonnen wurde. Es ist ersichtlich, dass die Anordnung der Rasterpunkte 5 gemäß 3 sämtliche geradlinigen Ränder des Polygons sehr gut wiedergibt. Dies ist dadurch möglich, dass die Rasterpunkte 5 nicht auf einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind. Die Anordnung kann beispielsweise dadurch gewonnen werden, dass Rasterpunkte in aufeinanderfolgenden Schritten auf Plätze innerhalb der Teilfläche 1 gesetzt werden, wobei in einem jeden Schritt die Position des zu platzierenden Rasterpunkts anhand der Gestalt der Teilfläche und der bereits platzierten Rasterpunkte bestimmt wird. Beispielsweise kann ein erster Rasterpunkt in eine erste Ecke 3 1 des Polygons gesetzt werden. Ein zweiter Rasterpunkt wird sodann unmittelbar neben dem ersten Rasterpunkt an den Rand zwischen der ersten Ecke 3 1 und einer zweiten Ecke 3 2 gesetzt. Auf diese Weise wird fortgefahren, so dass in einem jeden Schritt eine Position eines nächsten Rasterpunkts so bestimmt wird, dass dieser an dem Rand zwischen den Ecken 3 1 und 3 2 liegt und unmittelbar benachbart zu dem Rasterpunkt angeordnet ist, dessen Position unmittelbar zuvor bestimmt wurde. Auf diese Weise wird fortgefahren, bis die zweite Ecke 3 2 erreicht ist. Dieses schrittweise Verfahren wird fortgesetzt, indem Rasterpunkte entlang des Rands zwischen der zweiten Ecke 3 2 und einer nächsten, dritten Ecke 3 3 platziert werden, bis die Ecke 3 3 erreicht ist, woraufhin mit dem Rand zwischen der dritten Ecke 3 3 und einer wiederum nächsten, vierten Ecke 3 4 fortgefahren wird, nachfolgend mit dem Rand zwischen der Ecke 3 4 und einer wiederum nächsten und letzten, fünften Ecke 3 5 und dann mit dem Rand zwischen der letzten Ecke 3 5 und der ersten Ecke 3 1 fortgefahren wird, bis schließlich wieder die erste Ecke 3 1 erreicht ist. Dann sind Rasterpunkte entlang sämtlichen Rändern des Polygons platziert. Daraufhin wird eine nächste Reihe von Rasterpunkten innerhalb der Teilfläche platziert, indem wiederum schrittweise wiederholt eine Position eines jeweils nächsten Rasterpunkts derart bestimmt wird, dass dieser unmittelbar benachbart zu dem Rasterpunkt angeordnet ist, dessen Position unmittelbar zuvor bestimmt wurde und dass dieser unmittelbar benachbart zu einem der Rasterpunkte angeordnet ist, dessen Position mehrere Schritte zuvor bestimmt wurde. Auf diese Weise kann die Teilfläche spiralförmig von außen nach innen mit Rasterpunkten belegt werden, bis die Teilfläche 1 vollständig mit Rasterpunkten gefüllt ist, d. h. kein weiterer Rasterpunkt mehr in die Teilfläche hineinpasst.
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Aus 3 ist ersichtlich, dass diese Art der Belegung der Teilfläche 1 mit Rasterpunkten zwar dazu führt, dass die Ränder des Polygons sehr gut wiedergegeben sind, dass allerdings innerhalb der Teilfläche in 3 weiße Bereiche entstehen, in welchen eine Bedeckung mit Rasterpunkten nicht gegeben ist. Dies führt beim Abrastern der Teilfläche mit dem Teilchenstrahl durch Richten des Teilchenstrahls auf die Positionen der Rasterpunkte dazu, dass diese in 2 weißen Bereiche 13 eine vergleichsweise geringe Teilchendosis erhalten. Allerdings ist es wünschenswert, auf die gesamte Teilfläche eine möglichst homogene Teilchendosis zu richten.
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4 zeigt eine Belegung einer Teilfläche 1, welche die gleiche Gestalt aufweist wie die in 3 gezeigte Teilfläche, mit Rasterpunkten derart, dass sowohl die Ränder der Teilfläche sehr gut wiedergegeben sind, als auch offensichtliche Inhomogenitäten der Teilchendosis nicht auftreten, da die weißen Bereiche 13 der 3 in 4 nicht mehr vorhanden sind. Die Anordnung der Rasterpunkte gemäß 4 ist aus der Anordnung der Rasterpunkte gemäß 3 entstanden, indem die Positionen einiger der Rasterpunkte abgeändert wurden. Insbesondere wurden Positionen von Rasterpunkten, die nahe den weißen Bereichen 13 der 3, angeordnet sind, in welchen die Teilchenintensität gering ist, geringfügig verschoben, um lokale Abweichungen der Teilchendosis von einer vorbestimmten Solldosis zu reduzieren. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Positionen von Rasterpunkten, welche in 3 nahe der weißen Bereiche 13 mit der niedrigen Teilchenintensität angeordnet sind, um eine per Zufallsgenerator erzeugte Strecke verlagert werden und dann als neue Position des Rasterpunkts angenommen werden, wenn dies zu einer Verringerung von Abweichungen einer simulierten lokalen Teilchendosis um diesen betrachteten Rasterpunkt herum führt.
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Ein solcher Schritt der Verlagerung eines Rasterpunkts kann für alle Rasterpunkte durchgeführt werden, welche an oder nahe einem der weißen Bereiche 13 in 3 angeordnet sind, in denen die Teilchenintensität vergleichsweise gering ist. Dies führt zu einer neuen Anordnung von Rasterpunkten in der Teilfläche 1. Daraufhin kann erneut nach Bereichen gesucht werden, in welchen unerwünscht große Abweichungen der Teilchendosis von einer Solldosis auftreten, und auf sämtliche in oder nahe diesen Bereichen angeordnete Rasterpunkte kann erneut ein Schritt des Abänderns von deren Position ausgeführt werden. Diese Vorgehensweise kann wiederholt werden, bis keine Bereiche mehr aufgefunden werden, in welchen lokale Abweichungen der Teilchendosis von der Solldosis beispielsweise einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigen.
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Ein solcher Schritt oder mehrere solcher Schritte der Verlagerung von Rasterpunkten kann insbesondere für eine Teilmenge von Rasterpunkten durchgeführt werden, welche nicht unmittelbar am Rand der Teilfläche oder nahe dem Rand der Teilfläche liegen. Hierdurch wird erreicht, dass Abweichungen der Teilchendosis von einer Solldosis innerhalb der Teilfläche reduziert werden, die Gestalt der Teilfläche, welche durch die Positionen der Rasterpunkte am Rand der Teilfläche definiert ist, aber nicht verändert wird.
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Sodann kann die Teilfläche mit dem Teilchenstrahl abgerastert werden, indem der Teilchenstrahl auf die Positionen der Rasterpunkte gerichtet wird. Hierbei kann der Teilchenstrahl auf die Rasterpunkte in der Reihenfolge gerichtet werden, wie die Rasterpunkte zuvor erzeugt wurden, d. h. in dem hier anhand der 4 erläuterten Beispiel, beginnend mit der Ecke 3 1 entlang des Randes hin zu der Ecke 3 2 und von dieser aus weiter bis zu der Ecke 3 1 und dann spiralförmig weiter von außen nach innen hin zum Zentrum der Teilfläche 1. Es ist jedoch auch möglich, die Rasterpunkte in der umgekehrten Reihenfolge abzurastern, d. h. ausgehend vom Zentrum der Teilfläche 1 spiralförmig nach außen bis zuletzt der Rand von der Ecke 3 2 hin zu der Ecke 3 1 abgerastert wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Rasterpunkte in einer anderen Reihenfolge abzurastern, indem nicht unbedingt unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Rasterpunkte auch zeitlich unmittelbar nacheinander abgerastert werden. Beispielsweise ist es möglich, zeitlich unmittelbar nacheinander Rasterpunkte abzurastern, welche voneinander weiter entfernt angeordnet sind, so dass zwischen zwei unmittelbar nacheinander abgerasterten Rasterpunkten ein, zwei oder mehrere weitere Rasterpunkte angeordnet sind, welche dann erst nachfolgend abgerastert werden. Dies kann z. B. dann einen Vorteil bringen, wenn aufgrund der Bearbeitung an einem Rasterpunkt in dessen Umgebung eine Verarmung an Prozessgas auftritt, so dass die unmittelbar darauffolgende Bearbeitung eines unmittelbar benachbarten Rasterpunkts aufgrund eines lokalen Mangels an Prozessgas zu einer unbefriedigenden Bearbeitung führt.
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Mit dem hier erläuterten Verfahren ist es möglich, Rasterpunkte so innerhalb der abzurasternden Teilfläche zu verteilen, dass einerseits sämtliche Bereiche der Teilfläche eine im Wesentlichen gleiche Dosis an geladenen Teilchen erhalten, so dass Unterschiede zwischen einer maximalen lokalen Teilchendosis und einer minimalen lokalen Teilchendosis relativ gering sind, und dass andererseits ein definierter Rand der Teilfläche hergestellt wird, welcher sich im Wesentlichen überall tatsächlich in Richtung des Rands der Teilfläche, deren Herstellung gewünscht ist, erstreckt, so dass ein gewünschter geradliniger Rand tatsächlich erreicht wird, welcher im Wesentlichen keine Stufen aufweist, wie dies an den mit den Bezugszeichen 11 in 2 bezeichneten Stellen der Fall war. Diese letztgenannte Eigenschaft wird nachfolgend nochmals anhand der 4 erläutert. Dort bezeichnet ein Pfeil 31 die Erstreckungsrichtung des Rands des Polygons zwischen den Ecken 3 5 und 3 1 Zwei exemplarisch herausgegriffene Rasterpunkte 5, welche unmittelbar zueinander benachbart sind, haben die Mittelpunkte 33 und 35. Eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten 33 und 35 ist mit dem Bezugszeichen 37 versehen. Die Verbindungslinie 37 ist hier parallel zu der Erstreckungsrichtung 31 des Rands in dem die Verbindungslinie 37 umgebenden Bereich des Rands des Polygons und auch parallel zu einer Geraden, welche die Ecken 3 5 und 3 1 verbindet, orientiert. In dem in 4 dargestellten Beispiel sind die Verbindungslinien zwischen sämtlichen unmittelbar benachbarten Rasterpunkten auf dem Rand zwischen den Ecken 3 5 und 3 1 genau parallel zu der Erstreckungsrichtung 31 des Rands orientiert. Ebenso ist dies in dem in 4 gezeigten Beispiel bei sämtlichen auf dem Rand des Polygons liegenden Rasterpunkten der Fall. Verbindungslinien zwischen unmittelbar benachbarten Rasterpunkten auf dem Rand sind immer im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Rands in dem die jeweilige Verbindungslinie umgebenden Bereich des Rands orientiert. In der Praxis kann von dieser Auslegung abgewichen werden, indem beispielsweise nicht sämtliche Verbindungslinien zwischen unmittelbar benachbarten Rasterpunkten parallel zur Erstreckungsrichtung des jeweiligen Rands orientiert sind oder beispielsweise Verbindungslinien zwischen unmittelbar benachbarten Rasterpunkten einen kleinen Winkel zur Erstreckungsrichtung des Rands aufweisen. Ein solcher kleiner Winkel kann beispielsweise ein Winkel von kleiner als 10° oder kleiner als 20° sein. Auch diese Bedingung muss nicht für sämtliche auf dem Rand der Teilfläche liegende Rasterpunkte erfüllt sein. Für einige Rasterpunkte muss diese Bedingung nicht erfüllt sein, so lange ein wesentlicher Teil der auf dem Rand liegenden Rasterpunkte, wie beispielsweise mehr als 90% oder mehr als 80% der am Rand liegenden Rasterpunkte die Bedingung erfüllt, dass ein Winkel zwischen der Orientierung der Verbindungslinie zwischen den unmittelbar benachbarten Rasterpunkten und der Erstreckungsrichtung des Rands kleiner als 20° oder kleiner als 10° ist.
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5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Schritts zum Abändern einer Position eines Rasterpunkts. 5 zeigt Positionen 15 und 15' von sechs Rasterpunkten 5 und 5'. Die Rasterpunkte 5 und 5' sind durch Kreise repräsentiert, deren Durchmesser so gewählt sind, dass sie einem Durchmesser des Teilchenstrahls in der abzurasternden Teilfläche auf der Oberfläche des Objekts entsprechen. Selbstverständlich hat der Teilchenstrahl in der Ebene des Objekts in der Praxis keinen scharf definierten Durchmesser. Vielmehr weist eine Intensitätsverteilung des auf das Objekt treffenden Strahl beispielsweise eine gaußförmige Gestalt auf. Hierbei ist es üblich, den von der Strahlmitte ausgehenden Radius, an welchem die Intensität halb so groß ist wie die maximale Intensität in der Mitte des Strahls, als den Strahlradius zu bezeichnen. Die in der 5 gezeigten Kreise 5 und 5' repräsentieren jeweils einen Rasterpunkt derart, dass das Zentrum der Kreise and den Positionen 15 und 15' den Positionen in der Ebene entspricht, auf welche das Zentrum des Strahls gerichtet ist, und dass der Radius der Kreise so bemessen ist, dass innerhalb der Kreise die Intensität des Teilchenstrahls größer ist als die Hälfte der maximalen Intensität des Teilchenstrahls, welche im Zentrum der Kreise erreicht wird.
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Die Positionen 15 und 15' der Rasterpunkte 5 und 5' entsprechen den Zentren der Kreise, welche den Rasterpunkt repräsentieren.
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In dem anhand der 5 erläuterten Schritt wird, festgestellt, ob die Position 15 des Rasterpunkts 5' verlagert werden soll. Hierzu wird ein Maß für die lokale Teilchendosis ermittelt. In dem hier beschriebenen Beispiel wird dieses Maß durch die Bestimmung von einander überlappenden Teilflächen der die Rasterpunkte repräsentierenden Kreise erhalten. Hierzu wird untersucht, welche Anteile der Kreise der Rasterpunkte 5 innerhalb eines mit gestrichelter Linie dargestellten Kreises 17' um die Position 15' angeordnet sind. Diese Anteile sind in 5 schraffiert dargestellt. Die schraffierten Flächen werden addiert und repräsentieren das Maß für die lokale Teilchendosis um die Position 15'. Es sei angenommen, dass diese Dosis größer ist als eine gewünschte Solldosis, welche sich aus einem Mittelwert der Abstände der Positionen 15 der Rasterpunkte 5 voneinander ergibt. Sodann werden Variationen der Position 15' erzeugt, und unter Zugrundelegen der variierten Position 15' wird die lokale Teilchendosis jeweils erneut bestimmt. Wenn eine der Variationen der Position 15' zu einer Verringerung der lokalen Teilchendosis um die variierte Position führt, wird diese variierte Position als die abgeänderte Position des Rasterpunkts 15' verwendet. In 5 ist ein Pfeil 19 eingetragen, welcher eine Strecke repräsentiert, um die die Position 15' verlagert wird, so dass die nach der Verlagerung entstehende Position 15'' als die abgeänderte Position des Rasterpunkts 5' verwendet werden kann, welche zu einer Reduzierung der lokalen Teilchendosis um den Rasterpunkt 5' führt.
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6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Belegung einer Teilfläche, welche die gleiche Gestalt aufweist, wie die in den 3 und 4 gezeigten Teilflächen. Die in 6 gezeigte Belegung ist das Ergebnis einer wiederholten, iterativen Abänderung von Positionen einiger Rasterpunkte derart, dass lokale Abweichungen der Teilchendosis von einer vorbestimmten Solldosis reduziert werden. Die in 6 gezeigte Belegung der Teilfläche mit Rasterpunkten unterscheidet sich ersichtlich von der in 4 gezeigten Belegung, obwohl für beide Belegungen das Verfahren der Abänderung von Positionen einiger Rasterpunkte derart, dass lokale Abweichungen der Teilchendosis von einer vorbestimmten Solldosis reduziert werden, solange wiederholt durchgeführt wurde, bis das Ergebnis zufriedenstellend war. Dies liegt daran, dass für die Berechnung der Anordnung der Rasterpunkte gemäß 4 bzw. 6 verschiedene Anordnungen von Rasterpunkten als Ausgangspunkt der Berechnung eingesetzt wurden. Für die Berechnung der Anordnung der Rasterpunkte gemäß 4 bildet die in 3 gezeigte Anordnung den Ausgangspunkt. Bei dieser Anordnung wurden die Positionen der Rasterpunkte, wie vorangehend beschrieben, außen entlang des Randes beginnend, spiralförmig von außen nach innen belegt. Ausgangspunkt für die Berechnung der in 6 gezeigten Anordnung ist eine hiervon verschiedene Anordnung, bei der Positionen der am Rand der Teilfläche liegenden Rasterpunkte entlang des Randes nebeneinander belegt werden und Positionen der im Inneren der Teilfläche liegenden Rasterpunkte als eine regelmäßiges Gitter belegt werden. In einem Übergangsbereich zwischen den nahe dem Rand gelegenen Rasterpunkten, deren Position entlang des Randes gewählt wurden, und der im Inneren der Teilfläche angeordneten Punkte, deren Positionen entsprechend dem regelmäßigen Gitter gewählt wurden, ergeben sich lokale Abweichungen der Teilchendosis von einem Sollwert. Diese Abweichungen werden durch das wiederholte Abändern der Positionen einiger Rasterpunkte reduziert, bis schließlich das in 6 gezeigte Ergebnis erreicht ist.
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Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens werden nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 7 nochmals zusammengefasst: in einem Schritt 101 wird eine abzurasternde Teilfläche auf einer Oberfläche eines Objekts festgelegt. Daraufhin werden in einem Schritt 103 Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche verteilt, wobei deren Anzahl beispielsweise in Abhängigkeit von der Größe der abzurasternden Teilfläche und einer gewünschten Teilchendosis pro Flächeneinheit bestimmt wird. Die Positionen dieser Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche werden bestimmt.
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Nachdem die Positionen der Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche in dem Schritt 103 bestimmt wurden, wird in einem Schritt 105 eine Teilmenge dieser Rasterpunkte bestimmt. Diese Teilmenge kann beispielsweise lediglich solche Rasterpunkte enthalten, welche nicht unmittelbar am Rand der Teilfläche angeordnet sind, oder die Teilmenge enthält diejenigen Rasterpunkte, welche nicht am Rand der Teilfläche angeordnet sind und lediglich eine kleine Zahl, wie beispielsweise 20 oder weniger der Rasterpunkte, welche unmittelbar am Rand der Teilfläche angeordnet sind.
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Daraufhin werden in einem Schritt 107 die Positionen der Rasterpunkte der Teilmenge abgeändert, und in einem Schritt 109 werden Abweichungen der zu erwartenden Teilchendosis von der Solldosis bestimmt, und zwar unter der Annahme, dass die Teilfläche entsprechend den Rasterpunkten abgerastert wird, deren Positionen in dem Schritt 107 bestimmt wurden.
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Dadurch, dass die Rasterpunkte, welche unmittelbar am Rand der Teilfläche angeordnet sind, oder lediglich wenige der unmittelbar am Rand der Teilfläche angeordneten Rasterpunkte in der Teilmenge der Rasterpunkte enthalten sind, deren Positionen in dem Schritt 107 abgeändert werden, sind die Positionen der am Rand der Teilfläche angeordneten Rasterpunkte gewissermaßen ”eingefroren”, so dass durch das Abändern der Positionen der Rasterpunkte in dem Schritt 107 die Gestalt der Teilfläche, welche durch die Positionen der am Rand der Teilfläche angeordneten Rasterpunkte definiert ist, nicht verändert wird.
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Wenn in dem Schritt 109 festgestellt wird, dass die Abweichungen von der Solldosis kleiner sind als ein vorbestimmter Schwellenwert, können die Positionen der Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche unverändert beibehalten werden, und es kann mit dem Schritt 111 fortgefahren werden, in welchem der Teilchenstrahl dann tatsächlich auf die in dem zuletzt durchgeführten Schritt 107 bestimmten Positionen auf der Fläche gerichtet wird. Wenn in dem Schritt 109 festgestellt wird, dass die Abweichungen von der Solldosis größer sind als der vorbestitmmte Schwellenwert, wird mit dem Schritt 107 fortgefahren, und es werden die Positionen der Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche erneut abgeändert, um darauffolgend in dem Schritt 109 möglicherweise die verlangte Bedingung zu erfüllen. Das Abändern der Positionen der Rasterpunkte innerhalb der Teilfläche in dem Schritt 107 wird somit so oft durchgeführt, bis die Abweichungen der zu erwartenden Teilchendosis von der Solldosis kleiner sind als der Schwellenwert. Damit wird dann in dem Schritt 111 eine gleichmäßige Belichtung sämtlicher Bereiche der Teilfläche mit dem Teilchenstrahl erreicht.
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Vorangehend wurden Ausführungsformen am Beispiel eines Zweistrahlsystems beschrieben, das einen Elektronenstrahl und eine Ionenstrahl bereit stellt. Anstelle des Elektronenstrahls kann aber auch ein Gas-Feldionenstrahl für die Untersuchung des Objekts bereit gestellt werden. In diesem Fall werden dann zwei Ionenstrahlen bereit gestellt, nämlich ein erster Ionenstrahl zur Bearbeitung des Objekts, und ein zweiter Ionenstrahl, der durch eine Gas-Feldemission erzeugt ist, um die Wechselwirkungsprodukte des zweiten Ionenstrahls mit dem Objekt zu Bilderzeugung zu detektieren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird nur ein einziger Ionenstrahl mittels einer Gas-Feldionenquelle erzeugt. Bei dieser Ausführungsform dient der einzige Ionenstrahl zeitlich nacheinander oder gleichzeitig sowohl zur Anregung des Prozessgases zur Bearbeitung des Objekts als auch zur Erzeugung von Bildern des Objekts durch Detektieren von Wechselwirkungsprodukten des Ionenstrahls mit dem Objekt.
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Bei noch einer weiteren Ausführungsform wird als einziger Strahl nur ein Elektronenstrahl bereit gestellt. In diem Fall dient der Elektronenstrahl dazu, sowohl das Prozessgas zu aktivieren und Bildsignale vom Objekt zu gewinnen.
