DE102012109296A1

DE102012109296A1 - Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts in einem Teilchenstrahlgerät

Info

Publication number: DE102012109296A1
Application number: DE201210109296
Authority: DE
Inventors: Jaroslaw Paluszynski
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-04-03
Also published as: US9035247B2; US20140158884A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts (1) und/oder zur Analyse eines Objekts (15) in einem Teilchenstrahlgerät (1). Beispielsweise handelt es sich bei dem Teilchenstrahlgerät (1) um ein Elektronenstrahlgerät, ein Ionenstrahlgerät oder ein Kombinationsgerät mit einem Elektronenstrahlgerät und einem Ionenstrahlgerät. Bei der Erfindung werden Verfahrensschritte eines sogenannten Stereoskopieverfahrens und eines Multidetektorverfahrens derart miteinander verbunden, dass eine einfache und schnelle Analyse des Objekts (15) ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts in einem Teilchenstrahlgerät. Beispielsweise handelt es sich bei dem Teilchenstrahlgerät um ein Elektronenstrahlgerät, ein Ionenstrahlgerät oder ein Kombinationsgerät mit einem Elektronenstrahlgerät und einem Ionenstrahlgerät.
Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) oder ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM), und/oder Ionenstrahlgeräte, insbesondere ein sogenanntes „Focused Ion Beam”-Gerät (FIB), werden zur Untersuchung von Objekten verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und Verhalten dieser Objekte unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.
Ein SEM weist eine Elektronenstrahlsäule auf, in der ein Strahlerzeuger und eine Objektivlinse angeordnet sind. Mittels des Strahlerzeugers wird ein Elektronenstrahl erzeugt und durch die Objektivlinse auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Mittels einer Ablenkvorrichtung wird der Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) rasterförmig über die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt. Als Folge der Wechselwirkung werden insbesondere Elektronen aus dem Objekt emittiert (so genannte Sekundärelektronen) oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut (so genannte Rückstreuelektronen). Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen bilden den so genannten Sekundärstrahl und werden mit einem Detektor detektiert. Das hierdurch erzeugte Detektorsignal wird beispielsweise zur Bilderzeugung verwendet.
Das mit dem SEM erhaltene Bild ist eine zweidimensionale Darstellung einer Fläche des zu untersuchenden Objekts. Um aus der zweidimensionalen Darstellung eine dreidimensionale Darstellung des Objekts zu berechnen, sind aus dem Stand der Technik zwei Verfahren bekannt, zum einen das sogenannte Stereoskopieverfahren und zum anderen das sogenannte Multidetektorverfahren.
Bei dem Stereoskopieverfahren wird ein Objekt in eine erste Position relativ zu einem Teilchenstrahl positioniert. Im Anschluss daran wird ein Teilchenstrahl auf das Objekt geführt und Wechselwirkungsteilchen detektiert, wobei die hierdurch erhaltenen Detektionsignale zur Erzeugung eines ersten Bildes des Objekts verwendet werden. Im Anschluss daran wird das Objekt in eine zweite Position relativ zu dem Teilchenstrahl gebracht. Diese zweite Position zeichnet sich dadurch aus, dass sie typischerweise um 3° bis 8° zur ersten Position gekippt angeordnet ist. Wiederum wird sodann der Teilchenstrahl auf das Objekt geführt und Wechselwirkungsteilchen zur Erzeugung eines zweiten Bildes des Objekts detektiert. Bei dem Stereoskopieverfahren wird nun ein Algorithmus verwendet, der erste Punkte in dem ersten Bild sowie zu den ersten Punkten identische zweite Punkte in dem zweiten Bild identifiziert. Ferner wird der laterale Abstand eines jeden ersten Punktes zu seinem zugehörigen zweiten Punkt berechnet. Da das erste Bild und das zweite Bild aus unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden, ist der laterale Abstand (also die Differenz der beiden eigentlich identischen Punkte) nicht unbedingt Null, sondern von Null verschieden. Mittels der auf diese Weise erhaltenen lateralen Abstände, mittels der bekannten Winkeleinstellung der ersten Position zur zweiten Position sowie weiterer geometrisch bekannter Angaben ist es dann möglich, Ausdehnungen auf dem Objekt an den ersten Punkten bzw. den zweiten Punkten in einer z-Richtung zu berechnen.
Wie oben erläutert, basiert das Stereoskopieverfahren darauf, dass übereinstimmende Punkte im ersten Bild und im zweiten Bild des Objekts ermittelt werden. Dies kann die Anwendung dieses Verfahrens auf Objekte beschränken, bei denen ein Netz mit unterscheidbaren Punkten identifiziert und verwendet werden kann. Ferner ist es sinnvoll, dass zur Positionierung des Objekts in die erste Position und/oder die zweite Position euzentrische Bewegungen verwendet werden.
Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung einer dreidimensionalen Darstellung eines Objekts mittels eines Teilchenstrahlgeräts ist das sogenannte Multidetektorverfahren. Bei dem Multidetektorverfahren wird im Unterschied zum Stereoskopieverfahren dem Objekt kein Teilchenstrahl unter verschiedenen Winkeln zugeführt, sondern es werden mittels eines Teilchenstrahls Bilder unter Verwendung von mehreren Detektoren erstellt, wobei diese Detektoren symmetrisch um eine optische Achse eines auf das Objekt einfallenden Primärelektronenstrahls angeordnet sind. Beispielsweise werden vier Detektoren verwendet, die jeweils ein Bild des Objektes erzeugen. Mittels der vier erzeugten Bilder werden an jedem Pixel einer untersuchten Oberfläche des Objekts Steigungen entlang einer ersten Achse (x-Achse) und entlang einer zweiten Achse (y-Achse) bestimmt. Durch Integration der Steigungen entlang der ersten Achse und der zweiten Achse erhält man ein Gitter von Profilen, die zu einem dreidimensionalen Modell des Objekts zusammengesetzt werden können.
Bei dem Multidetektorverfahren ist von Nachteil, dass das Verfahren sich im Wesentlichen nur für Objekte eignet, deren zu untersuchenden Oberflächen kontinuierlich sind und keine großen Überlappungen von Strukturen aufweisen, da Wechselwirkungsteilchen bei einer gewissen Winkelabstrahlung von derartigen Strukturen für einen Detektor abgeschirmt sind und den Detektor nicht erreichen.
Hinsichtlich des Standes der Technik wird beispielhaft auf die US 4,912,313 A sowie die US 5,001,344 A verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts in einem Teilchenstrahlgerät anzugeben, das einfach und relativ schnell derart durchzuführen ist, so dass man relativ schnell eine dreidimensionale Darstellung eines Objekts erhält.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Computerprogrammprodukt mit einem entsprechenden Programmcode hinsichtlich des Verfahrens ist durch den Anspruch 9 gegeben. Ein Teilchenstrahlgerät mit einem Steuerungsprozessor, das ein entsprechendes Computerprogrammprodukt aufweist, ist durch die Merkmale des Anspruchs 10 gegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät, beispielsweise einem SEM, sind mehrere Verfahrensteile vorgesehen, nämlich mindestens ein erster Verfahrensteil, mindestens ein zweiter Verfahrensteil, mindestens ein dritter Verfahrensteil und mindestens ein vierter Verfahrensteil. Die vorgenannten Verfahrensteile werden nachfolgend erläutert. Bereits jetzt wird darauf hingewiesen, dass die vorgenannten Verfahrensteile und/oder einzelne Schritte der Verfahrensteile nacheinander, in unterschiedlicher Reihenfolge oder auch zeitlich parallel zueinander ablaufen können. Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere der Erzeugung einer dreidimensionalen Darstellung eines Objekts.
Der erste Verfahrensteil umfasst ein Verfahren, das auf dem Stereoskopieverfahren beruht.
Ein Objekt wird in eine erste Position relativ zu einem Teilchenstrahl positioniert. Im Anschluss daran wird der Teilchenstrahl auf das Objekt geführt. Die bei Einfall des Teilchenstrahls auf das Objekt entstehenden Wechselwirkungsteilchen und/oder entstehende Wechselwirkungsstrahlung werden/wird zur Erzeugung eines ersten Bildes des Objekts verwendet. Im Anschluss daran erfolgt ein weiteres Positionieren des Objekts in eine zweite Position relativ zu dem Teilchenstrahl. Beispielsweise ist die zweite Position um 3° bis 8° zur ersten Position gekippt angeordnet. Es erfolgt dann erneut ein Zuführen des Teilchenstrahls auf das Objekt. Die bei dem Einfall des Teilchenstrahls entstehenden Wechselwirkungsteilchen und/oder entstehende Wechselwirkungsstrahlung werden/wird zur Erzeugung eines zweiten Bildes des Objekts verwendet.
In weiteren Schritten werden nun in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild Orte bestimmt, die zueinander gehörig sind und einander entsprechen. Mit anderen Worten wird ein Ort im ersten Bild identifiziert, der ebenfalls im zweiten Bild zu sehen ist. Somit wird mindestens ein erster Ort in dem ersten Bild bestimmt, der durch eine erste Koordinate entlang einer ersten Koordinatenachse (beispielsweise einer x-Achse) sowie durch eine zweite Koordinate entlang einer zweiten Koordinatenachse (beispielsweise einer y-Achse) gegeben ist. Die erste Koordinatenachse und die zweite Koordinatenachse schließen einen von 0° und 180° unterschiedlichen Winkel miteinander ein. Sodann wird mindestens ein zweiter Ort in dem ersten Bild bestimmt, der durch eine dritte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse und durch eine vierte Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse gegeben ist. In dem zweiten Bild wird mindestens ein dritter Ort bestimmt, der durch eine fünfte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse und durch eine sechste Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse gegeben ist, wobei der dritte Ort im zweiten Bild dem ersten Ort im ersten Bild entspricht. Auch wird ein vierter Ort in dem zweiten Bild bestimmt, der durch eine siebte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse und durch eine achte Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse gegeben ist, wobei der vierte Ort im zweiten Bild dem zweiten Ort im ersten Bild entspricht.
Ferner ist vorgesehen, dass ein erster lateraler Abstand des ersten Orts zu dem dritten Ort bestimmt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der relative Abstand (lateraler Abstand) desselben Ortes, der in den beiden unterschiedlichen Bildern (nämlich dem ersten Bild und dem zweiten Bild) abgebildet und zu sehen ist, bestimmt. Da das erste Bild und das zweite Bild in unterschiedlichen Positionen relativ zu dem Teilchenstrahl aufgenommen werden, ist der relative Abstand desselben Ortes in den beiden unterschiedlichen Bildern nicht notwendigerweise Null. Vielmehr ist er in der Regel von Null unterschiedlich. Ferner wird ein zweiter lateraler Abstand zwischen dem zweiten Ort und dem vierten Ort bestimmt. Hier gilt das weiter oben Gesagte hinsichtlich des lateralen Abstands entsprechend. In einem weiteren Schritt wird dann eine erste Ausdehnung des Objekts am ersten Ort entlang einer dritten Koordinatenachse (beispielsweise einer z-Achse) mittels des ersten lateralen Abstands bestimmt. Ferner wird eine zweite Ausdehnung des Objekts am zweiten Ort entlang der dritten Koordinatenachse mittels des zweiten lateralen Abstands bestimmt. Die dritte Koordinatenachse schließt mit der ersten Koordinatenachse einen von 0° und 180° unterschiedlichen zweiten Winkel ein. Ferner schließt die dritte Koordinatenachse mit der zweiten Koordinatenachse einen von 0° und 180° unterschiedlichen dritten Winkel ein.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Erstellen einer dreidimensionalen Karte des Objekts, wobei in der dreidimensionalen Karte die erste Ausdehnung am ersten Ort und die zweite Ausdehnung am zweiten Ort aufgenommen werden. Auf diese Weise werden mindestens zwei Punkte in der dreidimensionalen Karte bestimmt. Ein erstes Zahlentupel aus den Koordinaten des ersten Orts und der ersten Ausdehnung bestimmt dann einen ersten Punkt. Ferner bestimmt ein zweites Zahlentupel aus den Koordinaten des zweiten Orts und der zweiten Ausdehnung einen zweiten Punkt. Mit dem ersten Verfahrensteil werden demnach bestimmte Punkte auf einer Oberfläche des Objekts bestimmt.
Der zweite Verfahrensteil umfasst ein Verfahren, das auf dem Multidetektorverfahren beruht.
Von dem Objekt werden mittels verschiedener symmetrisch um eine optische Achse, entlang welcher der Teilchenstrahl verläuft, angeordneter Detektoreinheiten Objektbilder aufgenommen. Dabei wird der Teilchenstrahl beispielsweise über das Objekt gerastert. Aufgrund von Wechselwirkungen des Teilchenstrahls mit dem Objekt entstehen insbesondere vom Objekt emittierte Teilchen (Sekundärteilchen) und am Objekt rückgestreute Teilchen (Rückstreuteilchen). Beispielsweise sind die Sekundärteilchen Sekundärelektronen. Die Rückstreuteilchen sind beispielsweise Rückstreuelektronen. Die Sekundärteilchen und/oder die Rückstreuteilchen werden mit den Detektoreinheiten detektiert. Hieraus resultierende Detektorsignale werden verwendet, um Objektbilder des Objekts zu erzeugen. So wird ein erstes Objektbild mit mindestens einer ersten Detektoreinheit bestimmt. Ferner erfolgen ein Bestimmen eines zweiten Objektbildes mit mindestens einer zweiten Detektoreinheit, ein Bestimmen eines dritten Objektbildes mit mindestens einer dritten Detektoreinheit sowie ein Bestimmen eines vierten Objektbildes mit mindestens einer vierten Detektoreinheit. Die erste Detektoreinheit, die zweite Detektoreinheit, die dritte Detektoreinheit und die vierte Detektoreinheit sind symmetrisch um das Objekt angeordnet. Sie können durch einzelne Detektoren oder durch einen segmentierten Detektor gegeben sein. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, die vorgenannten Objektbilder nacheinander zu bestimmen. Hingegen ist es bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, das die vorgenannten Objektbilder gleichzeitig bei einem Rastern des Teilchenstrahls über die Oberfläche des Objekts bestimmt werden.
In einem weiteren Schritt erfolgen ein Bestimmen eines Verlaufs einer Oberfläche des Objekts und ein Erzeugen einer dreidimensionalen Darstellung des Objekts mittels des ersten Objektbildes, des zweiten Objektbildes, des dritten Objektbildes und des vierten Objektbildes.
Mit dem zweiten Verfahrensteil wird ein kontinuierlicher Verlauf der Oberfläche des Objekts erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch einen dritten Verfahrensteil, der folgende Schritte aufweist. So wird die dreidimensionale Darstellung entlang der dritten Koordinatenachse (z-Achse) verschoben, bis ein erstes Pixel der dreidimensionalen Darstellung auf dem ersten Punkt liegt. Ferner erfolgt ein Erzeugen einer berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts durch Anpassen von Steigungen der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils an einer vorgegebenen Anzahl von Pixel der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils derart, dass die Oberfläche des Objekts durch den ersten Punkt und durch den zweiten Punkt verläuft.
Der dritte Verfahrensteil umfasst demnach ein Zusammenführen der mit dem ersten Verfahrensteil bestimmten Punkte mit dem im zweiten Verfahrensteil bestimmten Verlauf der Oberfläche des Objekts, und zwar in drei Dimensionen. Mit anderen Worten ausgedrückt, werden die bei dem ersten Verfahrensteil bestimmten Punkte in den im zweiten Verfahrensteil bestimmten Verlauf der Oberfläche des Objekts transformiert. Dies kann aber auch umgekehrt geschehen. Demnach wird der bei dem zweiten Verfahrensteil bestimmte Verlauf der Oberfläche zur Position der bei dem ersten Verfahrensteil bestimmten Punkte transformiert.
Bei dem dritten Verfahrensteil kann dabei jede geeignete Transformation zur dreidimensionalen Anpassung der Oberfläche, die durch den zweiten Verfahrensteil bestimmt wurde, verwendet werden, beispielsweise eine lineare Transformation oder eine nicht-lineare Transformation. Beispielsweise können auch Regressionsverfahren, insbesondere eine lineare Regression, eine quadratische Regression oder eine Regression anderer Ordnung, oder auch Verfahren zur gewichteten Mittelwertsbildung verwendet werden.
In dem vierten Verfahrensteil erfolgt dann ein Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass man eine dreidimensionale Darstellung eines Objekts durch Abbildung mittels eines Teilchenstrahlgeräts dadurch schneller erzeugen kann, wenn die Verfahrensschritte des Stereoskopieverfahrens und des Multidetektorverfahrens hintereinander und/oder zeitlich parallel zueinander ausgeführt werden. Die Erkenntnis beruht auf der Überlegung, beispielsweise zunächst eine nicht sehr detaillierte dreidimensionale Karte von Punkten des Objekts unter Verwendung des Stereoskopieverfahrens zu bestimmen. Dann wird mittels des Multidetektorverfahrens für eine vorgegebene Anzahl von Pixel ein kontinuierlicher Verlauf der Oberfläche des Objekts bestimmt. Die Anzahl der Pixel kann deutlich unter denen liegen, als die Anzahl der Pixel, die im Stand der Technik verwendet wird. Beispielsweise kann die Anzahl der Pixel im Vergleich zum Stand der Technik um einen Faktor von 5 bis 30 reduziert werden. Im Anschluss erfolgt die bereits zuvor erläuterte Transformation. Die überraschende Erkenntnis beruht insbesondere darauf, dass diskrete Punkte (erster Verfahrensteil) mit einem kontinuierlichen Verlauf der Oberfläche (zweiter Verfahrensteil) kombiniert und zusammengeführt werden können, um so eine schnell erzielbare dreidimensionale Darstellung des Objekts zu erzielen.
Wie oben bereits erwähnt, ist die Reihenfolge der Durchführung des ersten Verfahrensteils und des zweiten Verfahrensteils nicht fest vorgegeben. So kann zunächst der erste Verfahrensteil und dann anschließend der zweite Verfahrensteil durchgeführt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, zunächst den zweiten Verfahrensteil und dann anschließend den ersten Verfahrensteil durchzuführen. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es alternativ vorgesehen, zumindest einige Verfahrensschritte, vorzugsweise sämtliche Verfahrensschritte des ersten Verfahrensteils und des zweiten Verfahrensteils zeitlich parallel zueinander auszuführen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass bei dem Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts auf einer Anzeigeeinheit des Teilchenstrahlgeräts angezeigt wird und/oder Daten der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts in einer Speichereinheit gespeichert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass bei dem Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts mit vorgegebenen Daten des Objekts verglichen werden. Beispielsweise handelt es sich bei den vorgegebenen Daten um Daten, die bereits durch weitere Messungen am Objekt erhalten wurden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass eine Vielzahl von ersten Punkten und eine Vielzahl von zweiten Punkten mittels des ersten Verfahrensteils bestimmt werden. Ferner wird der Verlauf der Oberfläche des Objekts in einem Flächenbereich bestimmt, der von mindestes drei der Vielzahl von ersten Punkten und/oder der Vielzahl von zweiten Punkten aufgespannt wird. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere für Objekte, die eine Vielzahl von leicht identifizierbaren Punkten aufweisen. Diese werden mit dem ersten Verfahrensteil identifiziert. Ferner wird der Verlauf der Oberfläche in Bereichen bestimmt, die durch mindestens drei der Vielzahl von ersten Punkten und/oder der Vielzahl von zweiten Punkten aufgespannt wird. Im Anschluss daran erfolgt die bereits erläuterte Anpassung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere für Objekte, die nur wenige leicht identifizierbare Punkte auf ihrer Oberfläche besitzen (beispielsweise wegen einer sehr glatten Oberfläche) vorgesehen, zunächst den Verlauf der Oberfläche des Objekts mittels des zweiten Verfahrensteils zu bestimmen. Im Anschluss daran erfolgt die Bestimmung von Punkten mittels des ersten Verfahrensteils. Sodann erfolgt die bereits oben diskutierte Transformation.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die erste Koordinatenachse, die zweite Koordinatenachse und/oder die dritte Koordinatenachse senkrecht zueinander angeordnet. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf diese Anordnung nicht unbedingt eingeschränkt ist. Vielmehr können der erste Winkel, der zweite Winkel und/oder der dritte Winkel jeden geeigneten Wert annehmen, solange diese jeweils ungleich 0° und 180° sind. Demnach sind zwei der drei Koordinatenachsen nicht parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Objektbild, das zweite Objektbild, das dritte Objektbild und das vierte Objektbild durch Abrastern einer Oberfläche des Objekts mit dem Teilchenstrahl gleichzeitig erzeugt werden.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Bild des Objekts gleichzeitig mit mindestens einem der nachfolgenden Objektbilder erzeugt wird, nämlich dem ersten Objektbild, dem zweiten Objektbild, dem dritten Objektbild und dem vierten Objektbild. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass das zweite Bild des Objekts gleichzeitig mit mindestens einem der nachfolgenden Objektbilder erzeugt wird, nämlich dem ersten Objektbild, dem zweiten Objektbild, dem dritten Objektbild und dem vierten Objektbild.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im ersten Verfahrensteil an Stelle des ersten lateralen Abstands und des zweiten lateralen Abstands Abstandsdifferenzen zwischen zu denselben Gegenstandspunkten zugehörigen Bildpunkten im ersten Bild und im zweiten Bild bestimmt. Ferner werden im ersten Verfahrensteil die erste Ausdehnung und die zweite Ausdehnung des Objekts anhand der zuvor bestimmten Abstandsdifferenzen bestimmt.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der in einen Steuerungsprozessor eines Teilchenstrahlgeräts ladbar ist (bzw. geladen ist) und der bei einem Ablauf in dem Steuerungsprozessor das Teilchenstrahlgerät derart steuert, dass ein Verfahren mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale oder einer Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät, das mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls sowie mindestens eine Objektivlinse zum Fokussieren des Teilchenstrahls auf ein Objekt aufweist. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens einen Detektor auf, der Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung detektiert, die durch Einfall des Teilchenstrahls auf das Objekt erzeugt werden. Der Detektor ist beispielsweise segmentiert und weist mindestens vier Detektoreinheiten auf, nämlich eine erste Detektoreinheit, eine zweite Detektoreinheit, eine dritte Detektoreinheit und eine vierte Detektoreinheit. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass mindestens vier voneinander unabhängige Detektoren vorgesehen sind. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens einen Steuerungsprozessor auf, der ein Computerprogrammprodukt aufweist, das mindestens eines der vorgenannten Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgerät handelt es sich beispielsweise um ein SEM. Die Erfindung ist aber nicht auf ein derartiges Teilchenstrahlgerät eingeschränkt. Vielmehr kann das Teilchenstrahlgerät auch als jedes andere Teilchenstrahlgerät, beispielsweise jedes weitere Elektronenstrahlgerät oder Ionenstrahlgerät, ausgebildet sein.
Wie bereits weiter oben festgehalten, wird das weiter oben erläuterte Verfahren bei einer Ausgestaltung der Erfindung zur Erzeugung einer dreidimensionalen Darstellung eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät verwendet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines SEM;
1A eine schematische Darstellung einer Anordnung von Detektoren;
2 Ablaufdiagramme von Ausführungsbeispielen eines Verfahrens zur Erzeugung und Analyse einer dreidimensionalen Darstellung; sowie
3 Darstellungen eines zu untersuchenden Objekts bei Durchführung von unterschiedlichen Verfahrensschritten.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts 1 in Form eines SEM mit einer Teilchenstrahlsäule 2, die als Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist. Es wird aber bereits jetzt ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein SEM eingeschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät einsetzbar, insbesondere bei einem Ionenstrahlgerät.
Die Teilchenstrahlsäule 2 weist eine optische Achse 3, einen Strahlerzeuger 4 in Form einer Elektronenquelle (Kathode), eine erste Elektrode 5 in Form einer Extraktionselektrode sowie eine zweite Elektrode 6 in Form einer Anode auf, die gleichzeitig ein Ende eines Strahlführungsrohrs 7 bildet. Beispielsweise ist der Strahlerzeuger 4 ein thermischer Feldemitter. Elektronen, die aus dem Strahlerzeuger austreten, werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeuger 4 und der zweiten Elektrode 6 auf Anodenpotential beschleunigt. Es wird demnach ein Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls bereitgestellt.
Ferner weist das Teilchenstrahlgerät 1 eine Objektivlinse 8 auf, die in eine Probenkammer 9 des Teilchenstrahlgeräts 1 ragt. Die Objektivlinse 8 weist eine Bohrung auf, durch welche das Strahlführungsrohr 7 geführt ist. Die Objektivlinse 8 ist ferner mit Polschuhen 10 versehen, in denen eine Spule 11 angeordnet ist. Hinter dem Strahlführungsrohr 7 ist entlang der optischen Achse 3 in Richtung eines Objekts 15 eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung angeordnet. Diese weist eine Rohrelektrode 12 auf, welche ein Ende des Strahlführungsrohrs 7 bildet. Ferner weist die elektrostatische Verzögerungseinrichtung eine Einzelelektrode 13 auf, die benachbart zur Rohrelektrode 12 entlang der optischen Achse 3 angeordnet ist. In der Probenkammer 9 ist ein Probenträger 14 angeordnet, auf dem das zu untersuchende und/oder zu bearbeitende Objekt 15 angeordnet ist. Die Rohrelektrode 12 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 7 auf Anodenpotential, während die Einzelelektrode 13 sowie das Objekt 15 auf einem gegenüber dem Anodenpotential niedrigeren Potential liegen. Auf diese Weise können die Elektronen des Teilchenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung und/oder Bearbeitung des auf dem Probenträger 14 angeordneten Objekts 15 erforderlich ist. Zur Bildgebung werden mittels eines im Strahlführungsrohr 7 angeordneten Detektors 17 Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen detektiert, die aufgrund der Wechselwirkungen des Teilchenstrahls mit dem Objekt 15 entstehen. Die von dem Detektor 17 erzeugten Signale werden zur Bildgebung an eine Elektronikeinheit 18 übermittelt, welche einen Mikroprozessor 19 umfasst, der zur Bildgebung ausgebildet ist und Signale an eine Anzeigeeinheit 25 in Form eines Monitors weiterleitet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Detektor 17 an einer beliebigen Stelle zwischen der zweiten Elektrode 6 und dem Objekt 15 entlang der optischen Achse 3 angeordnet. Bei einem wiederum weiteren alternativen Ausführungsbeispiel sind mehrere Detektoren 17 an einer beliebigen Stelle zwischen der zweiten Elektrode 6 und dem Objekt 15 entlang der optischen Achse 3 angeordnet. Insbesondere ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Detektor 17 oder die Detektoren 17 zwischen der Einzelelektrode 13 und dem Objekt 15 angeordnet sind.
Die Teilchenstrahlsäule 2 weist zudem eine Rastereinrichtung 16 auf, durch die der Teilchenstrahl abgelenkt wird, so dass der Teilchenstrahl über das auf dem Probenträger 14 angeordnete Objekt 15 gerastert werden kann. Die Rastereinrichtung 16 ist zur Steuerung einer Rasterung des Teilchenstrahls über eine Rasterfläche 20 des Objekts 15 mit der Elektronikeinheit 18 und deren Mikroprozessor 19 verbunden. Die Rasterfläche 20 des Objekts 15 umfasst eine Mehrzahl von Rasterpunkten, zu denen der Teilchenstrahl mittels der Rastereinrichtung 16 geführt werden kann.
Die Objektivlinse 8 fokussiert den Teilchenstrahl auf die Rasterfläche 20 des Objekts 15. Hierzu ist die Spule 11 der Objektivlinse 8 mit der Elektronikeinheit 18 verbunden. Die Elektronikeinheit 18 steuert die Spule 11 an und stellt somit eine Fokussierung des Teilchenstrahls auf die Rasterfläche 20 sicher.
9A zeigt schematisch die Anordnung des Detektors 17 um die optische Achse 3 des Teilchenstrahlgeräts 1 in einer Draufsicht. Der Detektor 17 weist vier Segmente auf, die jeweils als Detektoreinheit ausgebildet sind, nämlich eine erste Detektoreinheit 17A, eine zweite Detektoreinheit 17B, eine dritte Detektoreinheit 17C sowie eine vierte Detektoreinheit 17D. Die erste Detektoreinheit 17A, die zweite Detektoreinheit 17B, die dritte Detektoreinheit 17C sowie die vierte Detektoreinheit 17D sind symmetrisch um die optische Achse 3 angeordnet, und zwar um jeweils 90° versetzt zueinander. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vorgenannten Detektoreinheiten 17A bis 17D jeweils als separate Detektoren ausgebildet sind. Hinsichtlich alternativer Anordnungen des Detektors 17 (und somit auch der vorgenannten Detektoreinheiten) gilt das bereits weiter oben Gesagte.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der Probenträger 14 um eine Drehachse 23, die senkrecht zur optischen Achse 3 angeordnet ist und in die Blattebene der 1 hineinragt, drehbar ausgebildet. Der Probenträger 14 kann dabei in Pfeilrichtung A oder in Pfeilrichtung B gedreht werden, so dass das Objekt 15 und die Rasterfläche 20 des Objekts 15 in eine Kippposition relativ zu der optischen Achse 3 und somit auch zu dem vom Strahlerzeuger 4 erzeugten Teilchenstrahl gebracht werden kann. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass der Teilchenstrahl hinsichtlich der Rasterfläche 20 des Objekts 15 relativ gekippt wird, so dass (relativ gesehen) die Rasterfläche 20 des Objekts 15 zum Teilchenstrahl Kipppositionen einnehmen kann.
Die 2A und 2B zeigen ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des ersten Verfahrensteils. Des Objekt 15 wird mittels des Probenträgers 14 in eine erste Position relativ zum Teilchenstrahl gebracht (Verfahrensschritt S1). Dies erfolgt durch Kippung des Probenträgers 14 in Pfeilrichtung A gemäß 1 um ca. 8° hinsichtlich der in 1 dargestellten Position. Sodann wird der Teilchenstrahl auf das Objekt 15 geführt (Verfahrensschritt S2). Mittels des Detektors 17 werden Wechselwirkungsteilchen in Form von Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen detektiert (Verfahrensschritt S3). Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass mittels eines weiteren Detektors (nicht dargestellt) Wechselwirkungsstrahlung, die beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf das Objekt 15 erzeugt wird, detektiert wird. Mittels der auf diese Weise erhaltenen Detektionssignale wird in einem weiteren Verfahrensschritt S4 ein erstes Bild der Rasterfläche 20 des Objekts 15 erzeugt.
Im Anschluss daran wird in einem Verfahrensschritt S5 der Probenträger 14 derart in Pfeilrichtung B (1) um ca. 16° gedreht, dass er um ca. 8° gekippt in Pfeilrichtung B zur Position gemäß 1 angeordnet ist. Dementsprechend ist auch das Objekt 15 angeordnet. Sodann werden weitere Verfahrensschritte durchgeführt. In einem Verfahrensschritt 36 wird der Teilchenstrahl auf die Rasterfläche 20 des Objekts 15 geführt. Die beim Einfallen des Teilchenstrahls auf des Objekt 15 entstehenden Wechselwirkungsteilchen in Form von Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen werden mittels des Detektors 17 detektiert (Verfahrensschritt S7). Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch Wechselwirkungsstrahlung mit einem weiteren Detektor (nicht dargestellt) detektiert werden. Sodann wird ein zweites Bild der Rasterfläche 20 des Objekts 15 erzeugt (Verfahrensschritt S8). 3A zeigt auf der linken Seite eine schematische Darstellung des ersten Bildes (a) und auf der rechten Seite eine schematische Darstellung des zweiten Bildes (b).
In den nun folgenden Verfahrensschritten S9 und S10 werden bestimmte Orte in dem ersten Bild identifiziert bzw. bestimmt. So wird mindestens ein erster Ort O1 in dem ersten Bild bestimmt, der durch eine erste Koordinate entlang einer ersten Koordinatenachse (nämlich der x-Achse) und durch eine zweite Koordinate entlang einer zweiten Koordinatenachse (nämlich der y-Achse) gegeben ist. Die x-Achse ist senkrecht zur y-Achse angeordnet. Ferner wird in einem Verfahrensschritt S10 mindestens ein zweiter Ort O2 in dem ersten Bild bestimmt, der durch eine dritte Koordinate entlang der x-Achse und durch eine vierte Koordinate entlang der y-Achse gegeben ist. In der 3B ist auf der linken Seite das erste Bild (a) mit den bestimmten Orten dargestellt, die als Punkte dargestellt sind, wobei bei der hier gezeigten Darstellung mehr als zwei Orte bestimmt und dargestellt sind (nämlich insgesamt 16 Orte).
In den Verfahrensschritten S11 und S12 werden für das zweite Bild ebenfalls Orte bestimmt. So wird in einem Verfahrensschritt S11 mindestens ein dritter Ort O3 in dem zweiten Bild bestimmt, der durch eine fünfte Koordinate entlang der x-Achse und durch eine sechste Koordinate entlang der y-Achse gegeben ist. In dem Verfahrensschritt S12 wird mindestens ein vierter Ort O4 in dem zweiten Bild bestimmt, wobei der vierte Ort O4 durch eine siebte Koordinate entlang der x-Achse und durch eine achte Koordinate entlang der y-Achse gegeben ist. Der dritte Ort O3 und der vierte Ort O4 sind aber nicht beliebige Orte im zweiten Bild. Vielmehr stehen der dritte Ort O3 im zweiten Bild zu dem ersten Ort O1 im ersten Bild sowie der vierte Ort O4 im zweiten Bild zu dem zweiten Ort O2 im ersten Bild in einer ganz bestimmten Beziehung zueinander. Denn der dritte Ort O3 im zweiten Bild entspricht dem ersten Ort O1 im ersten Bild. Ferner entspricht der vierte Ort O4 im zweiten Bild dem zweiten Ort O2 im ersten Bild. Somit entspricht jeder im ersten Bild bestimmte Ort einem im zweiten Bild bestimmten Ort. Die sich entsprechenden Orte sind identisch und kennzeichnen eine jeweilige Position auf der Oberfläche des Objekts 15, die zum einen im ersten Bild (beispielweise der erste Ort O1) und zum anderen im zweiten Bild (beispielsweise der dritte Ort O3) zu sehen ist. In 3B ist auf der rechten Seite das zweite Bild (b) mit den entsprechend bestimmten Orten dargestellt, wobei in der hier gezeigten Darstellung mehr als zwei Orte (nämlich 16 Orte) bestimmt und dargestellt sind.
Im Verfahrensschritt S13 wird nun ein erster lateraler Abstand des ersten Orts O1 zu dem dritten Ort O3 bestimmt. Ferner wird in einem Verfahrensschritt S14 ein zweiter lateraler Abstand zwischen dem zweiten Ort O2 und dem vierten Ort O4 bestimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der relative Abstand (lateraler Abstand) desselben Ortes (der erste Ort O1 und der dritte Ort O3 einerseits und der zweite Ort O2 und der vierte Ort O4 andererseits), der in den beiden unterschiedlichen Bildern (nämlich dem ersten Bild und dem zweiten Bild) abgebildet und zu sehen ist, bestimmt. Da das erste Bild und das zweite Bild in unterschiedlichen Positionen relativ zu dem Teilchenstrahl aufgenommen werden, ist der relative Abstand desselben Ortes in den beiden unterschiedlichen Bildern nicht notwendigerweise Null. Vielmehr ist er in der Regel von Null unterschiedlich. Da das erste Bild und das zweite Bild mit unterschiedlichen Kipppositionen des Objekts 15 relativ zur optischen Achse 3 des Teilchenstrahls aufgenommen sind, resultieren in den beiden vorgenannten Bildern im Allgemeinen unterschiedliche Abstände zwischen den zu denselben Gegenstandspunkten auf der Oberfläche des Objekts 15 zugehörigen Bildpunkten in den beiden vorgenannten Bildern, so dass sich beispielsweise der Abstand zwischen dem ersten Ort O1 und dem zweiten Ort O2 im ersten Bild im Allgemeinen von dem Abstand zwischen dem dritten Ort O3 und dem vierten Ort O4 im zweiten Bild unterscheidet, obwohl der erste Ort O1 und der dritte Ort O3 demselben Gegenstandspunkt auf der Oberfläche des Objekts 15 entsprechen und ferner der zweite Ort O2 und der vierte Ort O4 demselben Gegenstandspunkt auf der Oberfläche des Objekts 15 entsprechen. Aus trigonometrischen Überlegungen ergibt sich, dass sich diese Abstände zwischen identischen Gegenstandspunkten auf der Oberfläche des Objekts 15 im ersten Bild und im zweiten Bild entsprechend den Kehrwerten des Kosinus des jeweiligen Kippwinkels zwischen der Oberfläche des Objekts 15 und der optischen Achse 3 des Teilchenstrahls verhalten. Soweit die dem ersten Ort O1 und dem zweiten Ort O2 entsprechenden Objektpunkte aufgrund einer nicht ebenen Topographie der Oberfläche des Objekts 15 auch noch eine unterschiedliche Höhe in Richtung der optischen Achse 3 des Teilchenstrahls (dritte Koordinatenachse) aufweisen, führen die unterschiedlichen Kippwinkel des Objekts 15 bei der Aufnahme des ersten Bilds und des zweiten Bilds noch zu einer zusätzlichen Änderung der Abstände zwischen dem ersten Ort O1 und dem zweiten Ort O2 im ersten Bild einerseits und dem dritten Ort O3 und dem vierten Ort O4 im zweiten Bild anderseits. Der zuvor genannte laterale Abstand entspricht dem Unterschied der Abstände zwischen zu identischen Objektpunkten zugehörigen Bildpunkten im ersten Bild und im zweiten Bild. Diese lateralen Abstände können direkt zwischen den zu identischen Objektpunkten zugehörigen Bildpunkten im ersten Bild und im zweiten Bild gemessen werden oder sie können als Abstände der jeweiligen Bildpunkte im ersten Bild und im zweiten Bild relativ zu einem im ersten Bild und im zweiten Bild identischen Bildrand gemessen werden. Der erste laterale Abstand entspricht dann dem Abstandsunterschied, den der erste Ort O1 im ersten Bild und der dritte Ort O3 im zweiten Bild von demselben Bildrand aufweisen. Entsprechend entspricht der zweite laterale Abstand dem Abstandsunterschied, den der zweite Ort O2 im ersten Bild und der vierte Ort O4 im zweiten Bild von demselben Bildrand aufweisen.
In einem weiteren Verfahrensschritt S15 wird nun eine erste Ausdehnung des Objekts 15 am ersten Ort O1 entlang einer dritten Koordinatenachse (nämlich einer z-Achse) mittels des ersten lateralen Abstandes bestimmt. Die z-Achse ist sowohl senkrecht zur x-Achse als auch senkrecht zur y-Achse angeordnet. In einem weiteren Verfahrensschritt S16 wird eine zweite Ausdehnung des Objekts 15 am zweiten Ort O2 entlang der z-Achse mittels des zweiten lateralen Abstandes bestimmt.
In einem nun wieder nachfolgenden Verfahrensschritt S17 wird nun eine dreidimensionale Karte erstellt, wobei in der dreidimensionalen Karte die erste Ausdehnung am ersten Ort O1 und die zweite Ausdehnung am zweiten Ort O2 aufgenommen werden. Auf diese Weise werden mindestens zwei Punkte P1 und P2 in der dreidimensionalen Karte bestimmt. Ein erstes Zahlentupel aus den Koordinaten des ersten Orts O1 und der ersten Ausdehnung bestimmt dann den ersten Punkt P1. Ferner bestimmt ein zweites Zahlentupel aus den Koordinaten des zweiten Orts O2 und der ersten Ausdehnung einen zweiten Punkt P2.
Die Ausdehnung an verschiedenen Orten des Objekts 15 entlang der z-Achse ist für verschiedene Punkte in einer dreidimensionalen Darstellung in 3C dargestellt. In 3D sind diese Punkte des Objekts 15 durch Linien miteinander verbunden, so dass ein Eindruck eines Höhenprofils des Objekts 15 in Abhängigkeit der verschiedenen Punkte gewonnen werden kann (3D-Karte 21).
Dies muss aber nicht dem tatsächlichen dreidimensionalen Verlauf der Oberfläche des Objekts 15 entsprechen. Vielmehr ist die Darstellung in 3D eine rein hypothetische Darstellung des dreidimensionalen Verlaufs der Oberfläche des Objekts 15. Die Linien stellen im Grunde interpolierte Höheninformationen des Objekts 15 zwischen den verschiedenen im ersten Verfahrensteil bestimmten Punkten der 3D-Karte dar. Die Linien sind Grenzlinien von theoretisch bestimmten Flächensegmenten, die jeweils durch weitere Informationen, die mit dem zweiten Verfahrensteil gewonnen werden, an die tatsächliche Objekttopographie angepasst werden.
Die 2C zeigt nun Verfahrensschritte des zweiten Verfahrensteils. In dem Teilchenstrahlgerät 1 wird das Multidetektorverfahren durchgeführt. So wird in einem Verfahrensschritt S18 ein erstes Objektbild mit der ersten Detektoreinheit 17A erzeugt. In einem Verfahrensschritt S19 wird ein zweites Objektbild mit der zweiten Detektoreinheit 17B erzeugt. In einem wiederum weiteren Verfahrensschritt S20 wird ein drittes Objektbild mit der dritten Detektoreinheit 17C erzeugt. In einem wiederum weiteren Verfahrensschritt S21 wird ein viertes Objektbild mit der vierten Detektoreinheit 17D erzeugt. Die Verfahrensschritte S18 bis S21 können durchaus parallel durchgeführt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt können die vorgenannten Objektbilder zeitgleich aufgenommen werden. Der Teilchenstrahl wird bei diesem Ausführungsbeispiel nur ein Mal über die Rasterfläche 20 geführt. Die vorgenannten Detektoreinheiten 17A bis 17D nehmen zur gleichen Zeit das entsprechende Objektbild auf. Die 3E zeigt die mittels des zweiten Verfahrenteils erzeugten vier Objektbilder, nämlich das erste Objektbild (a), das zweite Objektbild (b), das dritte Objektbild (c) sowie das vierte Objektbild (d).
Nachfolgend werden weitere Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels des zweiten Verfahrensteils anhand der 2D erläutert. Im Verfahrensschritt S22 wird nun an den jeweiligen Pixeln der vorgenannten Objektbilder die Steigung der Oberfläche des Objekts 15 unter Zuhilfenahme von Grauwerten an den jeweiligen Pixel der vorgenannten Objektbilder, die mittels des zweiten Verfahrensteils erzeugt wurden, bestimmt (vgl. 3F). Dies ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise wird hierzu auf die US 5,001,344 A und die US 4,912,313 A verwiesen. Um das Verfahren zu vereinfachen, kann bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, hierfür nur jeden fünften oder jeden zehnten Pixel in den vorgenannten Objektbildern hierfür zu verwenden. Durch Integration der ermittelten Steigungen wird dann in einem Verfahrensschritt 323 eine dreidimensionale Darstellung des Objekts 15 (vgl. 3G) erzeugt. An der in 3F dargestellten dreidimensionalen Karte des Objekts 15 ist eine Fläche 22 gezeichnet, die über den gesamten Bereich eine konstante Steigung zeigt. Die Integration dieser Steigung an der Fläche 22 ergibt somit eine schiefe Ebene.
Ein Ausführungsbeispiel des dritten Verfahrensteils ist in den Verfahrensschritten S24 und S25 der 2D dargestellt. Wie oben bereits erläutert, wird die mit dem zweiten Verfahrensteil bestimmte dreidimensionale Darstellung des Objekts 15 entlang der z-Achse bewegt, bis ein erstes Pixel der dreidimensionalen Darstellung auf dem ersten Punkt P1 liegt. Ferner erfolgt ein Anpassen von Steigungen der dreidimensionalen Darstellung an einer vorgegebenen Anzahl von Pixel der dreidimensionalen Darstellung derart, dass die Oberfläche des Objekts 15 durch den ersten Punkt P1 und durch den zweiten Punkt P2 verläuft.
Legt man nun die mit dem ersten Verfahrensteil erzeugten Punkte P1 und P2 sowie die mit dem zweiten Verfahrensteil erzeugte dreidimensionalen Darstellung in einem Koordinatensystem übereinander, so erhält man in der Regel eine Darstellung, wie sie durch 3H gegeben wird. Das Koordinatensystem wird durch die erste Koordinatenachse in Form der x-Achse, durch die zweite Koordinatenachse in Form der y-Achse sowie durch die dritte Koordinatenachse in Form der z-Achse aufgespannt. Die vorgenannten drei Koordinatenachsen sind senkrecht zueinander angeordnet. Dargestellt sind der erste Punkt P1 und der zweite Punkt P2. Ferner ist aus Übersichtlichkeitsgründen beispielhaft nur ein Höhenprofil HP der dreidimensionalen Darstellung dargestellt. Bei dem hier dargestellten Höhenprofil HP handelt es sich um das Höhenprofil, welches in der Ebene verläuft, in der auch der erste Punkt P1 und der zweite Punkt P2 liegen.
In einem Verfahrensschritt S24 wird nun dieses Höhenprofil HP entlang der dritten Koordinatenachse in Form der z-Achse derart verschoben, bis das Höhenprofil HP auf dem ersten Punkt P1 zu liegen kommt (vgl. 3I). Im Anschluss daran werden in einem Verfahrensschritt S25 die Steigungen des Höhenprofils HP derart angepasst, dass das Höhenprofil HP auf dem zweiten Punkt P2 zu liegen kommt (vgl. 3J). Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Höhenprofil HP derart gestaucht oder gestreckt, dass es auf dem zweiten Punkt P2 zu liegen kommt (also durch den zweiten Punkt P2 verläuft). Die in den 31 und 3J gewählten Darstellungen sind die einfachste Form der Darstellung für diesen Teil der Erfindung. Wie oben bereits erwähnt, können zusätzlich zu dem ersten Punkt P1 und dem zweiten Punkt P2 zahlreiche Punkte bestimmt werden, die den dreidimensionalen Verlauf der Oberfläche des Objekts 15 mitbestimmen. Nach dem oben erläuterten Verschieben des Höhenprofils HP erfolgt das beschriebene Stauchen und Strecken des Höhenprofils HP in allen drei Dimensionen derart, dass das Höhenprofil HP nach dem Stauchen und dem Strecken durch jeden der bestimmten Punkte verläuft, also auf diesen zu liegen kommt. Im Grunde erfolgt also des Stauchen und Strecken in allen drei Dimensionen, bis das Höhenprofil HP durch jeden der bestimmten Punkte verläuft.
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der Anpassung entspricht einer linearen Transformation, die durch die Gleichung y = ax + b gegeben ist. Der Koeffizient a wird verwendet, um das Höhenprofil HP an den Unterschied der Punkte P1 und P2 entlang der z-Achse anzupassen. Der Koeffizient b kann verwendet werden, um eine Anpassung entlang der z-Achse vorzunehmen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Anpassung des Höhenprofils HP über das gesamte Bildfeld ausgedehnt werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Anpassung nur in vorgegeben Bereichen der Oberfläche des Objekts 15 durchgeführt wird.
Die Reihenfolge der Durchführung des ersten Verfahrensteils und des zweiten Verfahrensteils ist nicht fest vorgegeben. So kann zunächst der erste Verfahrensteil und dann anschließend der zweite Verfahrensteil durchgeführt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, zunächst den zweiten Verfahrensteil und dann anschließend den ersten Verfahrensteil durchzuführen. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es alternativ vorgesehen, zumindest einige Verfahrensschritte, vorzugsweise sämtliche Verfahrensschritte des ersten Verfahrensteils und des zweiten Verfahrensteils zeitlich parallel zueinander auszuführen.
Wenn das Objekt 15 eine Vielzahl von leicht identifizierbaren Punkten auf dessen Oberfläche aufweist, eignet sich insbesondere die nachfolgend erläuterte Ausführungsform. Zunächst werden eine Vielzahl von ersten Punkten P1 und eine Vielzahl von zweiten Punkten P2 mittels des ersten Verfahrensteils bestimmt. Ferner wird der Verlauf der Oberfläche des Objekts 15 in einem Flächenbereich bestimmt, der von mindestes drei der Vielzahl von ersten Punkten P1 und/oder der Vielzahl von zweiten Punkten P2 aufgespannt wird. Im Anschluss daran erfolgt die bereits erläuterte Anpassung.
Wenn das Objekt 15 nur wenige leicht identifizierbare Punkte auf dessen Oberfläche aufweist (beispielsweise wegen einer sehr glatten Oberfläche) dann wird beispielsweise die nachstehende Ausführungsform durchgeführt. Zunächst wird der Verlauf der Oberfläche des Objekts 15 mittels des zweiten Verfahrensteils bestimmt. Im Anschluss daran erfolgt die Bestimmung von Punkten P1 und P2 mittels des ersten Verfahrensteils. Sodann erfolgt die bereits oben diskutierte Transformation.
In einem vierten Verfahrensteil wird die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts 15 analysiert (Verfahrensschritt S26 in 2D). Beispielsweise wird die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts 15 auf der Anzeigeeinheit 25 des Teilchenstrahlgeräts 1 angezeigt und/oder Daten der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts 15 werden in einer Speichereinheit 24 der Elektronikeinheit 18 gespeichert. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts 15 mit vorgegebenen Daten des Objekts 15 verglichen werden. Beispielsweise handelt es sich bei den vorgegebenen Daten um Daten, die bereits durch weitere Messungen am Objekt 15 erhalten wurden.
Hinsichtlich der Vorteile wird auf weiter oben verwiesen.
Anhand des in den Figuren erläuterten Ausführungsbeispiels wurde die Erfindung unter Verwendung eines Teilchenstrahlgeräts erläutert, das als Elektronenstrahlgerät ausgebildet ist. Wie oben bereits erwähnt, kann die Erfindung aber auch an jedem anderen Teilchenstrahlgerät eingesetzt werden, so beispielsweise auch an einem Ionenstrahlgerät. Ein Ionenstrahlgerät ist vom Grundsatz her ähnlich zu einem Elektronenstrahlgerät aufgebaut. Jedoch weist das Ionenstrahlgerät an Stelle einer Elektronenquelle eine Ionenquelle und an Stelle von magnetischen Linsen oder kombinierten elektrostatischen-magnetischen Linsen nur elektrostatische Linsen auf. Ferner werden in Abhängigkeit der Polarität der Ionen auch Polaritäten der an den verschiedenen Bauteilen des Ionenstrahlgeräts angelegten Potentiale und Potentialdifferenzen entsprechend angepasst.
Bezugszeichenliste

1: Teilchenstrahlgerät
2: Teilchenstrahlsäule
3: optische Achse
4: Strahlerzeuger
5: erste Elektrode
6: zweite Elektrode (Anode)
7: Strahlführungsrohr
8: Objektivlinse
9: Probenkammer
10: Polschuhe
11: Spule
12: Rohrelektrode
13: Einzelelektrode
14: Probenträger
15: Objekt
16: Rastereinrichtung
17: Detektor
17A: erste Detektoreinheit
17B: zweite Detektoreinheit
17C: dritte Detektoreinheit
17D: vierte Detektoreinheit
18: Elektronikeinheit
19: Mikroprozessor
20: Rasterfläche
21: 3D-Karte
22: Fläche
23: Drehachse
24: Speichereinheit
25: Anzeigeeinheit (Monitor)
O1: erster Ort
O2: zweiter Ort
O3: dritter Ort
O4: vierter Ort
P1: erster Punkt
P2: zweiter Punkt
HP: Höhenprofil

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 4912313 A [0009, 0061]
US 5001344 A [0009, 0061]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlgeräts und/oder zur Analyse eines Objekts (15) in einem Teilchenstrahlgerät (1), mit – einem ersten Verfahrensteil, der folgende Schritte aufweist: a) Positionieren des Objekts (15) in eine erste Position relativ zu einem Teilchenstrahl und Zuführen des Teilchenstrahls auf das Objekt (15); b) Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung zur Erzeugung eines ersten Bildes des Objekts (15); c) Positionieren des Objekts (15) in eine zweite Position relativ zu dem Teilchenstrahl und Zuführen des Teilchenstrahls auf des Objekt (15); d) Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung zur Erzeugung eines zweiten Bildes des Objekts (15); e) Bestimmen mindestens eines ersten Orts (O1) in dem ersten Bild, der durch eine erste Koordinate entlang einer ersten Koordinatenachse (x-Achse) und durch eine zweite Koordinate entlang einer zweiten Koordinatenachse (y-Achse) gegeben ist, wobei die erste Koordinatenachse (x-Achse) und die zweite Koordinatenachse (y-Achse) einen von 0° oder 180° unterschiedlichen ersten Winkel miteinander einschließen; f) Bestimmen mindestens eines zweiten Orts (O2) in dem ersten Bild, der durch eine dritte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse (x-Achse) und durch eine vierte Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse (y-Achse) gegeben ist; g) Bestimmen mindestens eines dritten Orts (O3) in dem zweiten Bild, der durch eine fünfte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse (x-Achse) und durch eine sechste Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse (y-Achse) gegeben ist, wobei der dritte Ort (O3) im zweiten Bild dem ersten Ort (O1) im ersten Bild entspricht; h) Bestimmen mindestens eines vierten Orts (O4) in dem zweiten Bild, der durch eine siebte Koordinate entlang der ersten Koordinatenachse (x-Achse) und durch eine achte Koordinate entlang der zweiten Koordinatenachse (y-Achse) gegeben ist, wobei der vierte Ort (O4) im zweiten Bild dem zweiten Ort (O2) im ersten Bild entspricht; i) Bestimmen eines ersten lateralen Abstands des ersten Orts (O1) zu dem dritten Ort (O3) sowie Bestimmen eines zweiten lateralen Abstandes zwischen dem zweiten Ort (O2) und dem vierten Ort (O4); j) Bestimmen einer ersten Ausdehnung des Objekts (15) am ersten Ort (O1) entlang einer dritten Koordinatenachse (z-Achse) mittels des ersten lateralen Abstandes sowie Bestimmen einer zweiten Ausdehnung des Objekts (15) am zweiten Ort (O2) entlang der dritten Koordinatenachse (z-Achse) mittels des zweiten lateralen Abstands, wobei die dritte Koordinatenachse (z-Achse) mit der ersten Koordinatenachse (x-Achse) einen von 0° oder 180° unterschiedlichen zweiten Winkel einschließt und wobei die dritte Koordinatenachse (z-Achse) mit der zweiten Koordinatenachse (y-Achse) einen von 0° oder 180° unterschiedlichen dritten Winkel einschließt; sowie k) Erstellen einer dreidimensionalen Karte, wobei in der dreidimensionalen Karte die erste Ausdehnung am ersten Ort (O1) und die zweite Ausdehnung am zweiten Ort (O2) aufgenommen werden, wobei ein erstes Zahlentupel aus den Koordinaten des ersten Orts (O1) und der ersten Ausdehnung einen ersten Punkt (P1) bestimmt und wobei ein zweites Zahlentupel aus den Koordinaten des zweiten Orts (O2) und der zweiten Ausdehnung einen zweiten Punkt (P2) bestimmt; – einem zweiten Verfahrensteil, der folgende Schritte aufweist: l) Erzeugen eines ersten Objektbildes mit mindestens einer ersten Detektoreinheit (17A), Erzeugen eines zweiten Objektbildes mit mindestens einer zweiten Detektoreinheit (17B), Erzeugen eines dritten Objektbildes mit mindestens einer dritten Detektoreinheit (17C) sowie Erzeugen eines vierten Objektbildes mit mindestens einer vierten Detektoreinheit (17D); sowie m) Bestimmen eines Verlaufs einer Oberfläche des Objekts (15) und Erzeugen einer dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15) mittels des ersten Objektbildes, des zweiten Objektbildes, des dritten Objektbildes und des vierten Objektbildes; – sowie einem dritten Verfahrensteil, der folgende Schritte aufweist: n) Verschieben der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils entlang der dritten Koordinatenachse (z-Achse), bis ein erstes Pixel der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils auf dem ersten Punkt (P1) liegt; sowie o) Erzeugen einer berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15) durch Anpassen von Steigungen der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils an einer vorgegebenen Anzahl von Pixeln der dreidimensionalen Darstellung des zweiten Verfahrensteils derart, dass die Oberfläche des Objekts (15) durch den ersten Punkt (P1) und durch den zweiten Punkt (P2) verläuft, – sowie mit einem vierten Verfahrensteil, der folgenden Schritt aufweist: p) Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15) die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts (15) auf einer Anzeigeeinheit (25) angezeigt und/oder Daten der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15) in einer Speichereinheit (24) gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei dem Analysieren der im dritten Verfahrensteil berechneten dreidimensionalen Darstellung des Objekts (15) die im dritten Verfahrensteil berechnete dreidimensionale Darstellung des Objekts (15) mit vorgegebenen Daten des Objekts (15) verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – eine Vielzahl von ersten Punkten (P1) und eine Vielzahl von zweiten Punkten (P2) mittels des ersten Verfahrensteils bestimmt werden; sowie – der Verlauf der Oberfläche des Objekts (15) in einem Flächenbereich bestimmt wird, der von mindestes drei der Vielzahl von ersten Punkten (P1) und/oder der Vielzahl von zweiten Punkten (P2) aufgespannt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Koordinatenachse (x-Achse), die zweite Koordinatenachse (y-Achse) und/oder die dritte Koordinatenachse (z-Achse) senkrecht zueinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Objektbild, das zweite Objektbild, das dritte Objektbild und das vierte Objektbild durch Abrastern einer Oberfläche des Objekts (15) mit dem Teilchenstrahl gleichzeitig erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist: – das erste Bild des Objekts (15) wird gleichzeitig mit mindestens einem der nachfolgenden Objektbilder erzeugt, nämlich dem ersten Objektbild, dem zweiten Objektbild, dem dritten Objektbild und dem vierten Objektbild, oder – das zweite Bild des Objekts (15) wird gleichzeitig mit mindestens einem der nachfolgenden Objektbilder erzeugt, nämlich dem ersten Objektbild, dem zweiten Objektbild, dem dritten Objektbild und dem vierten Objektbild.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei – im Schritt i) des ersten Verfahrensteils an Stelle des ersten lateralen Abstands und des zweiten lateralen Abstands Abstandsdifferenzen zwischen zu denselben Gegenstandspunkten zugehörigen Bildpunkten im ersten Bild und im zweiten Bild bestimmt werden, und wobei – im Schritt j) die erste Ausdehnung und die zweite Ausdehnung des Objekts (15) anhand der zuvor bestimmten Abstandsdifferenzen bestimmt werden.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der in einen Steuerungsprozessor (18, 19) eines Teilchenstrahlgeräts (1) ladbar ist und der bei einem Ablauf in dem Steuerungsprozessor (18, 19) des Teilchenstrahlgerät (1) derart steuert, dass ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchgeführt wird.
Teilchenstrahlgerät (1), mit – mindestens einem Strahlerzeuger (4) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls, – mindestens einer Objektivlinse (8) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf ein Objekt (15), – mindestens einem Detektor (17, 17A, 17B, 17C, 17D) zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, die bei Einfall des Teilchenstrahls auf ein Objekt (15) erzeugt werden/wird, und mit – mindestens einem Steuerungsprozessor (18, 19), der ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 aufweist.