DE102015013698A1

DE102015013698A1 - Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops

Info

Publication number: DE102015013698A1
Application number: DE102015013698.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeidler
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: DE102015013698B9; US10388487B2; DE102015013698B4; US20170117114A1; TWI704590B; TW201715558A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops umfasst Erzeugen einer Vielzahl von Teilchenstrahlen (3) derart, dass die Teilchenstrahlen (3) eine vorbestimmte Ebene (15) nebeneinander durchsetzen und innerhalb eines Volumenbereichs (19) um die vorbestimmte Ebene jeweils einen Strahlfokus (5) aufweisen; Anordnen einer Oberfläche (8) eines Objekts (7) wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs; Abtasten eines ersten Bereichs (B1) der Oberfläche mit den Teilchenstrahlen (3) und Detektieren von ersten Intensitäten von durch die auf den ersten Bereich treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen (9), während ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf einen ersten Wert eingestellt ist, und Bestimmen erster Werte einer Objekteigenschaft (23) basierend auf den ersten Intensitäten, wobei die ersten Werte die Objekteigenschaft innerhalb des ersten Bereichs repräsentieren, und wobei die Objekteigenschaft (23) eine physikalische Eigenschaft des Objekts (7) repräsentiert; und Bestimmen eines zweiten Wertes des Betriebsparameters zur Anwendung für einen zweiten Bereich (B2) der Oberfläche basierend auf den ersten Werten der Objekteigenschaft

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
Vielstrahl-Teilchenmikroskope können ebenso wie Einzelstrahl-Teilchenmikroskope dazu verwendet werden, Objekte auf einer mikroskopischen Skala zu analysieren. Beispielsweise können mittels dieser Teilchenmikroskope Bilder eines Objekts aufgenommen werden, welche eine Oberfläche des Objekts repräsentieren. Auf diese Weise kann beispielsweise die Struktur der Oberfläche analysiert werden. Während in einem Einzelstrahl-Teilchenmikroskop ein einziger Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen, beispielsweise Elektronen oder Ionen, dazu verwendet wird, das Objekt zu analysieren, wird in einem Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine Vielzahl von Teilchenstrahlen dazu verwendet. Die Vielzahl der Teilchenstrahlen, welche auch als Bündel bezeichnet wird, wird gleichzeitig auf die Oberfläche des Objekts gerichtet, wodurch verglichen mit einem Einzelstrahl-Teilchenmikroskop eine deutlich größere Fläche der Oberfläche des Objekts während eines gleichen Zeitraums abgetastet und analysiert werden kann.
Zu diesem Zweck umfasst ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop zahlreiche teilchenoptische Komponenten, welche die Vielzahl von Teilchenstrahlen erzeugen und manipulieren. Beispielsweise umfasst ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop Komponenten, welche dazu konfiguriert sind, elektrische und/oder magnetische Felder zu erzeugen, um die Teilchenstrahlen zu manipulieren, beispielsweise abzulenken oder in ihrer Gestalt zu verändern. Insbesondere kann ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine teilchenoptische Linse umfassen, welche einen jeden oder einzelne der Teilchenstrahlen fokussiert. Zudem kann ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop einen Stigmator umfassen, welcher die Gestalt wenigstens einiger der Teilchenstrahlen verändern kann, beispielsweise um eine suboptimale Wirkung einer anderen teilchenoptischen Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops zu korrigieren. Ferner können weitere Felderzeuger vorgesehen sein, welche Multipolfelder höherer Ordnung erzeugen können, beispielsweise Hexapol-Felder, um Abbildungsfehler höherer Ordnung kompensieren zu können.
Für die Qualität einer Analyse eines Objekts ist es in der Regel erforderlich, dass die Teilchenstrahlen des Bündels auf der zu analysierenden Oberfläche des Objekts fokussiert sind. In ähnlicher Weise ist es für die Qualität der Analyse des Objekts in der Regel vorteilhaft, wenn der durch die Teilchenstrahlen auf der Oberfläche des Objekts beleuchtete Teilchenstrahlfleck eine runde Form aufweist, d. h. dass die Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Objekts einen bestenfalls verschwindenden Astigmatismus aufweisen. Das Anordnen der zu analysierenden Oberfläche des Objekts im Fokus eines Teilchenstrahles wird üblicherweise als Fokussieren bezeichnet. Üblicherweise kann die Fokussierung einerseits durch Manipulieren der Teilchenstrahlen durch eine entsprechende Steuerung von teilchenoptischen Komponenten des Vielstrahl-Teilchenmikroskops oder andererseits durch eine entsprechende Steuerung der Positionierung des Objekts erreicht werden. Das Optimieren der durch die Teilchenstrahlen beleuchteten Teilchenstrahlflecke, d. h. die Optimierung der Gestalt der Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Objekts, wird üblicherweise als Stigmieren bezeichnet. Üblicherweise erfolgt das Stigmieren durch Manipulieren der Gestalt der Teilchenstrahlen, insbesondere durch eine entsprechende Steuerung eines oder mehrerer Stigmatoren und/oder Felderzeuger des Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
Das Fokussieren, das Stigmieren und das Korrigieren von Abbildungsfehlern höherer Ordnung sind bei manuellem Betreiben des Vielstrahl-Teilchenmikroskops durch einen Benutzer zeitaufwändige Prozesse, die eine hohe Erfahrung des Benutzers voraussetzen. Sowohl im Bereich der Einzelstrahl-Teilchenmikroskope wie auch im Bereich der Vielstrahl-Teilchenmikroskope sind Verfahren zum automatisierten Fokussieren, Stigmieren und Korrigieren von Abbildungsfehlern höherer Ordnungen bekannt. In einigen dieser herkömmlichen Verfahren werden mehrere teilchenoptische Bilder eines gleichen Bereichs der Oberfläche des Objekts bei unterschiedlichen Fokussierungs- bzw. Stigmierungseinstellungen aufgenommen, um hieraus eine optimierte Einstellung für die Fokussierung bzw. Stigmierung zu erhalten. Durch das Aufnehmen mehrerer Bilder des selben Bereichs sind diese Prozesse zeitaufwändig und reduzieren den Durchsatz des Vielstrahl-Teilchenmikroskops, d. h. das Verhältnis der bei einer bestimmten Qualität analysierten Fläche der Oberfläche des Objekts zu einer vorgegebenen Zeitdauer.
In anderen herkömmlichen Verfahren werden neben den bildgebenden Teilchenstrahlen, die zur Erzeugung des Bildes dienen, weitere Hilfsstrahlen auf das Objekt gerichtet, welche nicht zur Erzeugung des Bildes, sondern ausschließlich zur Einstellung des Mikrokops dienen, um die Güte der Fokussierungs- bzw. Stigmierungseinstellung zu bestimmen. Diese Hilfsstrahlen werden einerseits auf den abzubildenden Bereich des Objekts, d. h. den Bereich der Oberfläche des Objekts, der von den bildgebenden Teilchenstrahlen beleuchtet wird, oder andererseits auf einen neben dem abzubildenden Bereich angeordneten Bereich des Objekts gerichtet. In beiden Fällen können sich Ladungsträger in dem abzubildenden Bereich ansammeln, d. h. der abzubildende Bereich wird kontaminiert. Die in dem abzubildenden Bereich angesammelte Ladung erzeugt elektrische Felder im Bereich der Oberfläche des Objekts, welche auf die bildgebenden Teilchenstrahlen wirken, wodurch diese defokussiert bzw. in ihrer Gestalt verändert werden. Dieser Fehler in der Fokussierung bzw. Stigmierung und auch hierdurch verursachte Abbildungsfehler höherer Ordnung verschlechtern die Qualität der mittels der bildgebenden Teilchenstrahlen detektierten Bilder.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops bereitzustellen, welches eine Erhöhung des Durchsatzes bei wenigstens gleichbleibender Qualität der Analyse ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops bereitzustellen, bei welchem eine durch die Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops bedingte Kontaminierung eines durch das Vielstrahl-Teilchenmikroskop abzubildenden Bereichs eines Objekts minimiert wird bzw. eine solche Kontaminierung gänzlich verhindert werden kann. Ferner ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops bereitzustellen, mit welchem das Objekt schneller, genauer und/oder umfangreicher analysiert werden kann.
Eine Ausführungsform sieht ein Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops vor, mit welchem ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops basierend auf einem einmaligen Abtasten eines Bereichs einer Oberfläche eines Objekts so eingestellt werden kann, dass ein erneutes Abtasten desselben Bereichs mit einer optimalen Einstellung der Fokussierung und/oder Stigmierung vorgenommen werden kann. Insbesondere ist nach dieser Ausführungsform ein wiederholtes Abtasten des Bereichs der Oberfläche des Objekts mit unterschiedlichen Werten des Betriebsparameters, z. B. mit unterschiedlichen Fokussierungen und/oder Stigmierungen, nicht erforderlich, um das Vielstrahl-Teilchenmikroskop zum Abtasten des Bereichs optimal einzustellen.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops umfasst ein Erzeugen eines Bündels aus einer Vielzahl von Teilchenstrahlen, so dass die Teilchenstrahlen eine vorbestimmte Ebene nebeneinander durchsetzen und innerhalb eines Volumenbereichs um die vorbestimmte Ebene jeweils einen Strahlfokus aufweisen; Anordnen einer Oberfläche eines Objekts wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs; Abtasten eines ersten Bereichs der Oberfläche mit dem Bündel und Detektieren von ersten Intensitäten von durch die auf den ersten Bereich treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen, während ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf einen ersten Wert eingestellt ist.
Insbesondere kann jeder der Teilchenstrahlen des Bündels einen Unterbereich des ersten Bereichs abtasten und hierzu nacheinander auf eine Vielzahl von Orten innerhalb des jeweiligen Unterbereichs gerichtet werden, wobei sich die Unterbereiche höchstens teilweise überlappen. Ferner kann einem jeden der Orte die während des Richtens des jeweiligen Teilchenstrahls auf diesen Ort hervorgerufene Intensität zugeordnet wird.
Zum Erzeugen des aus der Vielzahl von Teilchenstrahlen bestehenden Bündels von wenigstens zwei Teilchenstrahlen kann das Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine Strahlerzeugungsvorrichtung umfassen, welche ein Bündel von im Wesentlichen zueinander parallel orientierten Teilchenstrahlen bereitstellt. Die Teilchenstrahlen können Strahlen geladener Teilchen sein, insbesondere Strahlen von Ionen oder Elektronen. Insbesondere können die Teilchenstrahlen zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops im Wesentlichen parallel orientiert sein. Ein jeder der Teilchenstrahlen des Bündels kann eine Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops passieren, welche dazu konfiguriert ist, die Teilchenstrahlen zu fokussieren, d. h. die Komponente stellt die Wirkung einer teilchenoptischen Linse bereit. Ferner können die Teilchenstrahlen des Bündels eine Komponente passieren, welche die Wirkung eines Stigmators bereitstellt. Ein Stigmator ist dazu konfiguriert, die Gestalt der Teilchenstrahlen des Bündels zu manipulieren, so dass beispielsweise ein Querschnitt der Teilchenstrahlen in seiner Gestalt verändert werden kann. Ferner können die Teilchenstrahlen des Bündels eine Komponente passieren, welches ein elektrisches und/oder magnetisches Feld erzeugt und dazu konfiguriert ist, die Gestalt der Teilchenstrahlen zu verändern, wodurch Abbildungsfehler höherer Ordnung korrigiert werden können. Das Bündel kann beispielsweise 25, 61 oder eine andere Anzahl von Teilchenstrahlen dieser Größenordnung umfassen.
Ein jeder der Teilchenstrahlen des Bündels weist einen Strahlfokus auf. Der Strahlfokus eines jeden Teilchenstrahls ist beispielsweise dadurch charakterisiert, dass der Teilchenstrahl im Strahlfokus eine Strahltaille aufweist. Bei astigmatisch geformten Teilchenstrahlen kann der Strahlfokus dadurch definiert werden, dass der Strahlfokus mittig zwischen den Linienfoki des astigmatischen Teilchenstrahls liegt. Astigmatisch ist ein Teilchenstrahl, wenn der Teilchenstrahl in unterschiedlichen Ebenen, die die Ausbreitungsrichtung des Teilchenstrahls umfassen, unterschiedlich konvergent ist. Insbesondere sind diese Ebenen relativ zueinander orthogonal und umfassen entlang ihrer Schnittachse die Ausbreitungsrichtung des Teilchenstrahls.
Die vorbestimmte Ebene kann im Bereich der Strahlfoki der Teilchenstrahlen angeordnet sein. Insbesondere kann die vorbestimmte Ebene wenigstens einen der Strahlfoki der Teilchenstrahlen des Bündels umfassen. Die vorbestimmte Ebene kann alle Strahlfoki der Teilchenstrahlen des Bündels umfassen, wozu die vorbestimmte Ebene eine gekrümmte Fläche sein kann. Die Teilchenstrahlen des Bündels durchsetzen die vorbestimmte Ebene nebeneinander. Insbesondere überlappen sich die Teilchenstrahlen in der vorbestimmten Ebene nicht, so dass, wenn eine Oberfläche eines Objekts in der vorbestimmten Ebene oder wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs angeordnet ist, die Teilchenstrahlen voneinander beanstandete Teilchenstrahlflecken auf der Oberfläche beleuchten und sich die Teilchenstrahlflecken nicht überlagern. Der Volumenbereich kann eine Ausdehnung von bis zu 10 cm, 1 cm, 1 mm oder 500 μm um die vorbestimmte Ebene und/oder die Strahlfoki aufweisen.
Während ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf einen ersten Wert eingestellt ist, wird der erste Bereich der Oberfläche mit dem Bündel abgetastet. Ein jeder der Teilchenstrahlen des Bündels kann hierzu einen Unterbereich des ersten Bereichs abtasten, wobei sich die Unterbereiche höchstens teilweise überlappen. Die Unterbereiche können aneinander angrenzende Abschnitte der Oberfläche des Objekts sein. Zum Abtasten eines Unterbereichs wird der Teilchenstrahl nacheinander auf eine Vielzahl von Orten innerhalb des Unterbereichs gerichtet. Während das Bündel also den ersten Bereich abtastet, tastet jeder einzelne der Teilchenstrahlen des Bündels einen ihm zugeordneten Unterbereich des ersten Bereichs ab.
Der Betriebsparameter kann eine Einstellung einer zur Fokussierung, Stigmierung oder Korrektur von Abbildungsfehlern höherer Ordnung geeignete Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops repräsentieren. Insbesondere kann der Betriebsparameter zur Steuerung wenigstens einer Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops dienen, welche dazu konfiguriert ist, einen Abstand der Strahlfoki von der vorbestimmten Ebene und/oder eine Gestalt der Teilchenstrahlen an der Oberfläche und/oder eine Position des Objekts in eine Richtung parallel zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops zu ändern. Solche Komponenten können beispielsweise teilchenoptische Linsen und/oder Stigmatoren und/oder Felderzeuger zur Erzeugung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern, beispielsweise Multipol-Feldern höherer Ordnung (z. B. Hexapol-Feld), umfassen. Mit anderen Worten wird der erste Bereich der Oberfläche des Objekts mit einer ersten Einstellung der Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Einstellung wenigstens eines Felderzeugers abgetastet.
Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop kann eine optische Achse aufweisen, um welche das Bündel von Teilchenstrahlen auslenkbar ist und die vorbestimmte Ebene kann im Wesentlichen orthogonal zu der optischen Achse orientiert sein.
Für einen jeden der Teilchenstrahlen des Bündels kann ein Detektor bereitgestellt werden, welcher dazu konfiguriert ist, die aufgrund des auf die Oberfläche treffenden Teilchenstrahls hervorgerufenen Teilchen zu detektieren. Beispielsweise kann für einen jeden der Teilchenstrahlen eine separate Detektionsfläche eines oder mehrerer Detektoren bereitgestellt werden und die aufgrund des auftreffenden Bündels gleichzeitig von den verschiedenen Orten auf der Probe hervorgerufenen Teilchen können so auf die Detektionsflächen gelenkt werden, dass jedem Ort genau eine Detektionsfläche zugeordnet werden kann. Während ein Teilchenstrahl auf einen Ort gerichtet wird, können die an diesem Ort hervorgerufenen Teilchen detektiert werden, so dass eine den hervorgerufenen Teilchen entsprechende Intensität gemessen und dem Ort zugeordnet werden kann. Somit kann einem jedem der Orte des Unterbereichs, auf den ein Teilchenstrahl des Bündels gerichtet wird, eine Intensität zugeordnet werden, die den hervorgerufenen Teilchen entspricht, die aufgrund des Richtens des Teilchenstrahls auf diesen Ort hervorgerufen werden. Die hervorgerufenen Teilchen können beispielsweise Ionen oder Elektronen sein, insbesondere Sekundärionen oder -elektronen, gespiegelte Ionen oder Elektronen, transmittierte Ionen oder Elektronen oder (zurück)gestreute Ionen und Elektronen.
Das Verfahren umfasst ferner: Bestimmen erster Werte einer Objekteigenschaft basierend auf den ersten Intensitäten, wobei die ersten Werte die Objekteigenschaft innerhalb des ersten Bereichs repräsentieren, und wobei die Objekteigenschaft eine physikalische Eigenschaft des Objekts repräsentiert.
Die Objekteigenschaft ist eine physikalische Eigenschaft des Objekt, d. h. eine Eigenschaft, die durch das Objekt bedingt ist. Die ersten Werte der Objekteigenschaft repräsentierten die Objekteigenschaft innerhalb des ersten Bereichs. Andere Werte der Objekteigenschaft repräsentieren die Objekteigenschaft innerhalb eines anderen Bereichs.
Die Objekteigenschaft kann beispielsweise eine ortsaufgelöste Höhenverteilung repräsentieren. Die ersten Werte repräsentieren in diesem Fall die ortsaufgelöste Höhenverteilung innerhalb des ersten Bereichs. Die ortsaufgelöste Höhenverteilung repräsentiert einen Abstand zwischen einem Ort auf der Oberfläche des Objekts und der vorbestimmten Ebene. Da die vorbestimmte Ebene im Bereich der Strahlfoki der Teilchenstrahlen angeordnet ist, repräsentiert die Höhe bzw. die ortsaufgelöste Höhenverteilung ein Maß für die Qualität der Fokussierung der Teilchenstrahlen auf dem Objekt. Alternativ kann die Höhe auch in Bezug zu einer anderen Referenz als der vorbestimmten Ebene bemessen werden.
Zudem oder alternativ kann die Objekteigenschaft eine ortsaufgelöste Ladungsverteilung, eine ortsaufgelöste Verteilung magnetischer Eigenschaften des Objekts oder eine ortsaufgelöste Verteilung virtueller Ladung, welche beispielsweise durch Wechselwirkung eines elektrostatischen Feldes mit einer Höhenstufe am Rand des Objekts auftreten kann, repräsentieren. Die ersten Werte repräsentieren in diesem Fall die ortsaufgelöste Ladungsverteilung bzw. die ortsaufgelöste Verteilung von magnetischen Eigenschaften bzw. die ortsaufgelöste Verteilung virtueller Ladung innerhalb des ersten Bereichs. Die Ladungsverteilung repräsentiert die räumliche Verteilung von Ladungsträgern) innerhalb des Objekts bzw. innerhalb eines Bereichs des Objekts. In dem Objekt bzw. Bereich des Objekts angeordnete (virtuelle) Ladung oder Magnetisierung erzeugt ein elektrisches bzw. magnetisches Feld, welches auf die auf das Objekt gerichteten Teilchenstrahlen wirkt, wodurch Abbildungsfehler induziert werden können. Die ortsaufgelöste Ladungsverteilung bzw. die ortsaufgelöste Verteilung von magnetischen Eigenschaften bzw. die ortsaufgelöste Verteilung virtueller Ladung ist daher ein Maß für die durch die Ladungsverteilung erzeugten Felder, die Abbildungsfehler verursachen können.
Zudem oder alternativ kann die Objekteigenschaft eine ortsaufgelöste Feldverteilung elektrischer und/oder magnetischer Felder repräsentieren, welche durch eine Ladungsverteilung innerhalb des Objekts erzeugt werden. Die ersten Werte repräsentieren in diesem Fall die ortsaufgelöste Feldverteilung innerhalb, insbesondere an der Oberfläche, des ersten Bereichs.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin werden die ersten Werte der Objekteigenschaft für jeden der Unterbereiche des ersten Bereichs auf Basis derjenigen ersten Intensitäten bestimmt, welche den Orten innerhalb des Unterbereichs zugeordnet sind.
In dieser Ausführungsform wird für jeden der Unterbereiche des ersten Bereichs wenigstens ein erster Wert der Objekteigenschaft bestimmt. In einem jeden der Unterbereiche wird der wenigstens eine Wert auf Basis derjenigen ersten Intensitäten bestimmt, welche den Orten innerhalb dieses Unterbereichs zugeordnet sind. Die Anzahl der bestimmten ersten Werte für den ersten Bereich ist somit gleich oder größer der Anzahl der Unterbereiche bzw. gleich oder größer der Anzahl von Teilchenstrahlen des Bündels. Auf diese Weise wird das Objekt innerhalb des ersten Bereichs umfangreich charakterisiert.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen von ersten Strahlwerten basierend auf den ersten Intensitäten, wobei die ersten Strahlwerte wenigstens eine Eigenschaft, insbesondere eine Gestalt oder Größe, der Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Objekts repräsentieren, und wobei die ersten Werte der Objekteigenschaft auf den ersten Strahlwerten basierend bestimmt werden.
Die ersten Strahlwerte können eine Größe und/oder Gestalt des Teilchenstrahls an der Oberfläche des Objekts repräsentieren. Somit repräsentieren die Strahlwerte näherungsweise die Größe bzw. Gestalt der Teilchenstrahlen im Querschnitt, d. h. im Wesentlichen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen, im Bereich der Oberfläche des Objekts. Die Gestalt (des Querschnitts) eines Teilchenstrahls kann beispielsweise als Kreis oder Ellipse approximiert werden und dementsprechend durch einen oder mehr Strahlwerte parametrisiert werden. Wird die Gestalt (eines Querschnitts) eines Teilchenstrahls durch einen Kreis approximiert, so kann der Strahlwert beispielsweise den Radius oder den Durchmesser des Kreises repräsentieren. Wird die Gestalt (des Querschnitts) des Teilchenstrahls durch eine Ellipse parametrisiert, so kann der Strahlwert eine lange Hauptachse, eine kurze Hauptachse und/oder eine Orientierung der Ellipse, bezogen auf eine Bezugsrichtung, repräsentieren. Die Parametrisierung ist jedoch nicht auf Kreise oder Ellipsen beschränkt.
Da die Gestalt eines Teilchenstrahls an der Oberfläche des Objekts dem durch den Teilchenstrahl beleuchteten Teilchenstrahlfleck entspricht, kann ein Strahlwert auch eine mittelbar oder unmittelbar von dem Teilchenstrahlfleck abhängige Größe repräsentieren, beispielsweise eine mit dem Teilchenstrahl erreichbare Auflösung. Der von einem Teilchenstrahl auf der Oberfläche beleuchtete Teilchenstrahlfleck ist für die Auflösung, mit der Strukturen der Oberfläche des Objekts detektiert und analysiert werden können, maßgebend. Die (ersten) Strahlwerte können daher beispielsweise durch die Analyse der Auflösung einer bildhaften Darstellung der ersten Intensitäten bestimmt werden. Insbesondere können die (ersten) Strahlwerte durch ein Gradientenverfahren, eine Fourier-Analyse, eine Autokorrelationsanalyse oder dergleichen der ersten Intensitäten bestimmt werden.
Insbesondere kann für jeden der Teilchenstrahlen wenigstens ein erster Strahlwert auf Basis der durch den jeweiligen Teilchenstrahl hervorgerufenen ersten Intensitäten bestimmt werden. In dieser Ausführungsform wird für einen jeden der Teilchenstrahlen des Bündels wenigstens ein erster Strahlwert bestimmt. Der wenigstens eine erste Strahlwert eines Unterbereichs wird auf Basis derjenigen der ersten Intensitäten bestimmt, welche den Orten innerhalb des Unterbereichs zugeordnet sind, auf welchen der Teilchenstrahl gerichtet wurde. Daher wird der wenigstens eine erste Strahlwert des Teilchenstrahls lediglich auf solchen ersten Intensitäten basierend bestimmt, die durch diesen Teilchenstrahl verursacht sind. Die Anzahl der ersten Strahlwerte ist daher gleich oder größer der Anzahl von Teilchenstrahlen und dementsprechend gleich oder größer der Anzahl von Unterbereichen. Somit steht zur Bestimmung der (ersten) Werte der Objekteigenschaft eine große Anzahl von Strahlwerten zur Verfügung, wodurch die Genauigkeit der (ersten) Werte der Objekteigenschaft verbessert wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst das Verfahren ferner: Bereitstellen von Referenzstrahlwerten, welche wenigstens eine Eigenschaft, insbesondere eine Gestalt oder Größe, der Teilchenstrahlen an einer Referenzfläche eines Referenzobjekts repräsentieren; Bestimmen einer Abweichung zwischen den ersten Strahlwerten und den Referenzstrahlwerten; und wobei die ersten Werte der Objekteigenschaft basierend auf der Abweichung bestimmt werden.
Zum Bestimmen der ersten Werte der Objekteigenschaft aus den Abweichungen kann ein physikalisches Modell verwendet werden, welches den Zusammenhang zwischen den Abweichungen und der Objekteigenschaft allgemein modelliert. Die Abweichungen können beispielsweise Abbildungsfehler repräsentieren, die durch Unterschiede zwischen den aufgrund der Einstellung des Mikroskops zu erwartenden Referenzstrahlwerten und den tatsächlich auftretenden Strahlwerten bedingt sind.
Da Strahlwerte Eigenschaften, insbesondere die Größe oder Gestalt, des Teilchenstrahls an der Oberfläche repräsentieren, dienen die Strahlwerte als Maß für die durch die Objekteigenschaft bedingten Abbildungsfehler. Wird als Objekteigenschaft beispielsweise die Höhenverteilung angenommen, können auf Basis der Referenzstrahlwerte die Strahlwerte dahingehend interpretiert werden, ob eine Überfokussierung vorliegt, d. h. dass die Strahlfoki in Strahlrichtung vor der Oberfläche liegen, oder ob eine Unterfokussierung vorliegt, d. h. dass die Strahlfoki in Strahlrichtung hinter der Oberfläche des Objekts liegen. Hierzu können die Stahlwerte unterschiedlicher Teilchenstrahlen zueinander in Bezug gesetzt und mit den Referenzstrahlwerten verglichen werden oder durch die Referenzstrahlwerte so interpretiert werden, dass auf den Abstand zwischen den Strahlfoki und der Oberfläche des Objekts geschlossen werden kann. Das Vergleichen und Interpretieren kann durch das physikalische Modell implementiert sein, welches beispielsweise einen stetigen Zusammenhang zwischen dem Betriebsparameter und den Strahlwerten berücksichtigt.
Die Referenzstrahlwerte können beispielsweise durch Berechnung auf Grundlage des ersten Betriebsparameters für das Referenzobjekt analytisch berechnet werden, beispielsweise durch elektronenoptische Simulation, wobei das Referenzobjekt dem Objekt ähnlich ist, d. h. insbesondere ein in Grenzen vorbekanntes physikalisches Verhalten aufweist. Beispielsweise kann die Objekteigenschaft des Objekts bzw. des Referenzobjekts stetig sein und/oder einen begrenzten maximalen Gradienten aufweisen.
Insbesondere können die Referenzstrahlwerte auf Basis von Daten berechnet werden, welche Eigenschaften der Teilchenstrahlen repräsentieren, insbesondere eine Lage der Strahlfoki relativ zu der vorbestimmten Ebene und/oder einen Astigmatismus der Teilchenstrahlen und/oder einen Durchmesser der Teilchenstrahls an deren Strahlfoki und/oder eine Gestalt eines Querschnitts der Teilchenstrahlen in der vorbestimmten Ebene repräsentieren, insbesondere wenn der Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf den ersten Wert eingestellt ist. Die Eigenschaften der Teilchenstrahlen, beispielsweise die Lage der Strahlfoki, der Astigmatismus, und/oder die Gestalt des Querschnitts, können ortsabhängig bereitgestellt sein, d. h. es wird eine ortsaufgelöste Verteilung der Eigenschaft zur Berechnung der Referenzstrahlwerte bereitgestellt.
Die Eigenschaften der Teilchenstrahlen des Bündels beziehen sich insbesondere auf eine räumliche Gestalt und Anordnung der Teilchenstrahlen. Die Eigenschaften können dazu geeignet sein, die Teilchenstrahlen des Bündels hinsichtlich ihrer räumlichen Gestalt oder davon unmittelbar abhängige Eigenschaften, beispielsweise die Gestalt des Querschnitts der Teilchenstrahlen, oder mittelbar abhängige Eigenschaften, beispielsweise eine mit den Teilchenstrahlen erreichbare Auflösung, zu charakterisieren. Die durch die Daten repräsentierten Eigenschaften eines jeden einzelnen der Teilchenstrahlen des Bündels umfassen beispielsweise eine Lage der Strahlfoki relativ zu der vorbestimmten Ebene. Die Lage der Strahlfoki entspricht der Position der Strahlfoki und/oder eine Orientierung des Strahlfokus in Bezug auf eine vorbestimmte Richtung. Insbesondere umfasst die Lage einen Abstand der Strahlfoki zu der vorbestimmten Ebene entlang einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchensystems und/oder entlang einer Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen. Zudem oder alternativ umfassen die bereitgestellten Daten eine Lage der Strahlfoki relativ zueinander, insbesondere einen Abstand der Strahlfoki zueinander entlang einer vorbestimmten Richtung, beispielsweise parallel zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchensystems. Zudem oder alternativ können die durch die Daten repräsentierten Eigenschaften einen Astigmatismus der Teilchenstrahlen umfassen. Der Astigmatismus der Teilchenstrahlen ist beispielsweise durch den Abstand der Linienfoki des Teilchenstrahls und/oder der Orientierung der Linienfoki relativ zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchensystems und/oder der Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen charakterisierbar. Ferner kann der Astigmatismus eines Teilchenstrahls durch die Konvergenzwinkel des Teilchenstrahls charakterisiert sein. Die Eigenschaften können ferner oder alternativ einen Durchmesser eines jeden Teilchenstrahls des Bündels an dessen Strahlfokus umfassen. Zudem oder alternativ können die Eigenschaften eine Gestalt eines Querschnitts eines jeden der Teilchenstrahlen des Bündels in der vorbestimmten Ebene umfassen. Der Querschnitt des Teilchenstrahls kann beispielsweise in einer zu der Ausbreitungsrichtung des Teilchenstrahls orthogonalen Ebene oder in einer Ebene orthogonal zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops genommen werden. Die Gestalt des Querschnitts besteht aus der Form des Querschnitts und/oder einem Maß für die Größe des Querschnitts.
Alternativ oder zusätzlich zur Berechnung der Referenzstrahlwerte können diese vorab gemessen und gespeichert werden. In diesem Fall werden die Referenzstrahlwerte unter Verwendung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops und des Referenzobjekts mit der Referenzoberfläche bestimmt. Dies kann beispielsweise erfolgen durch: Anordnen der Referenzoberfläche des Referenzobjekts wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs, insbesondere in der vorbestimmten Ebene; Abtasten der Referenzoberfläche mit den Teilchenstrahlen und Detektieren von Intensitäten von durch die auf die Referenzoberfläche treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen während des Abtastens der Referenzoberfläche; Bestimmen der Referenzstrahlwerte basierend auf den während des Abtastens der Referenzoberfläche detektierten Intensitäten. Ferner kann wenigstens ein Referenzstrahlwert für jeden der Teilchenstrahlen basierend auf den während des Abtastens der Referenzoberfläche detektierten Intensitäten bestimmt werden. Die Referenzstrahlwerte können daher mit einem Betriebsparameter, insbesondere dem ersten Betriebsparameter, und den Objekteigenschaften des Referenzobjekts in Zusammenhang gesetzt werden.
Zum Bestimmen der Referenzstrahlwerte kann ferner vorgesehen sein, dass die Referenzoberfläche des Referenzobjekts relativ zu der vorbestimmten Ebene auf wenigstens zwei unterschiedliche Weisen angeordnet ist. Beispielsweise kann die Referenzoberfläche entlang einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops verlagert werden und die Referenzstrahlwerte der Teilchenstrahlen werden bestimmt, während die Referenzoberfläche an den jeweiligen Positionen angeordnet ist.
Als Referenzobjekt kann beispielsweise ein Objekt mit einer vorbekannten Objekteigenschaft verwendet werden. Beispielsweise kann ein Referenzobjekt mit einer vorbekannten Referenzoberfläche, d. h. einer vorbekannten ortsaufgelösten Höhenverteilung, verwendet werden. Dieses kann eine Oberflächenrauigkeit aufweisen, welche durch einen quadratischen Mittelwert beschrieben werden kann. Für den quadratischen Mittelwert σRMS der Oberflächenrauigkeit kann gelten: σRMS < 10 μm, insbesondere σRMS < 5 μm, σRMS < 2 μm oder σRMS < 1 μm; wobei σRMS einen über eine Länge eines Längenbereichs gemittelten quadratischen Mittelwert einer Differenz zwischen Höhenwerten von innerhalb des Längenbereichs angeordneten Orten auf der Referenzoberfläche und einem linearen Mittelwert der Höhenwerte angibt, wobei die Länge wenigstens 100 μm beträgt. Vorteilhafterweise ist die Referenzoberfläche elektrisch sehr gut leitend und nicht magnetisch.
In dieser Ausführungsform ist die Referenzoberfläche im Wesentlichen flach. Jedoch kann das Bestimmen der bereitgestellten Daten bzw. Referenzstrahlwerte auch mit einer beliebigen anderen Referenzoberfläche durchgeführt werden, solange die Objekteigenschaft des Referenzobjekts vorab bekannt ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Referenzstrahlwerte und/oder die Strahlwerte mittels eines Gradientenverfahrens, einer Fourier-Analyse, einer Autokorrelation oder dergleichen aus den detektierten Intensitäten bestimmt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen eines zweiten Wertes des Betriebsparameters zur Anwendung für einen zweiten Bereich der Oberfläche basierend auf den ersten Werten der Objekteigenschaft. Der zweite Wert des Betriebsparameters, welcher eine Einstellung wenigstens einer Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops repräsentiert, beispielsweise eine Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Korrektur höherer Ordnung, wird auf Basis der ersten Werte der Objekteigenschaft, mithin insbesondere auf Basis der ersten Strahlwerte und den Referenzstrahlwerten bestimmt.
Zum Bestimmen des zweiten Wertes des Betriebsparameters kann ein Optimierungsverfahren verwendet werden, in welchem der zweite Wert des Betriebsparameters so bestimmt wird, dass ein Optimierungsziel erreicht wird. Das Optimierungsziel kann beispielsweise die Minimierung der Abweichung zwischen Strahlwerten und den Referenzstrahlwerten bzw. eines Unterschieds zwischen gemessener und gewünschter Objekteigenschaft sein. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Optimierungsverfahren die bei Verwendung des zweiten Wertes des Betriebsparameters zu erwartende Abweichung auf Grundlage der aus der bestimmten Abweichung bestimmten ersten Werte der Objekteigenschaft simulieren kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der zweite Wert des Betriebsparameters von dem ersten Wert des Betriebsparameters verschieden. Insbesondere weicht der zweite Wert des Betriebsparameters um wenigstens 0,1% oder 1% des ersten Wertes von dem ersten Wert ab.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform überlappt der zweite Bereich den ersten Bereich wenigstens teilweise. Insbesondere ist der zweite Bereich dem ersten Bereich gleich. Wenigstens teilweise überlappend kann insbesondere bedeuten, dass der zweite Bereich wenigstens 50%, wenigstens 80%, wenigstens 90% oder wenigstens 95% einer Gesamtfläche des ersten Bereichs überlappt und/oder dass ein geometrischer Mittelpunkt des zweiten Bereichs von einem geometrischen Mittelpunkt des ersten Bereichs einen Abstand aufweist, welcher höchstens 50%, höchstens 30%, höchstens 20% oder höchstens 10% einer Ausdehnung des ersten Bereichs beträgt.
In dieser Ausführungsform können der zweite Bereich und der erste Bereich im Wesentlichen deckungsgleich sein. Der zweite Wert des Betriebsparameters, beispielsweise eine optimierte Fokussierung und/oder eine optimierte Stigmierung und/oder Korrektur höherer Ordnung, kommt demnach in einem Bereich der Oberfläche des Objekts zur Anwendung, welcher dem abgetasteten Bereich ähnlich ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform überlappt der zweite Bereich den ersten Bereich höchstens teilweise. Höchstens teilweise bedeutet insbesondere, dass der zweite Bereich höchstens 50%, höchstens 20%, höchstens 10%, höchstens 5% oder höchstens 1% einer Gesamtfläche des ersten Bereichs überlappt oder dass ein geometrischer Mittelpunkt des zweiten Bereichs von einem geometrischen Mittelpunkt des ersten Bereichs einen Abstand aufweist, welcher wenigstens 50%, wenigstens 70%, wenigstens 80% oder wenigstens 90% einer Ausdehnung des ersten Bereichs beträgt.
In dieser Ausführungsform ist der zweite Bereich von dem ersten Bereich im Wesentlichen verschieden. Der zweite Wert des Betriebsparameters kommt demzufolge in einem Bereich der Oberfläche des Objekts zur Anwendung, welcher von dem abgetasteten Bereich im Wesentlichen verschieden ist. Beispielsweise wird eine optimierte Einstellung der Fokussierung und/oder Stigmierung für einen dem ersten Bereich benachbarten zweiten Bereich bestimmt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen von ersten Prognosewerten basierend auf Werten der Objekteigenschaft, wobei die Prognosewerte prognostizierte Wert der Objekteigenschaft für den zweiten Bereich repräsentieren, wobei die Werte der Objekteigenschaft wenigstens die ersten Werten der Objekteigenschaft umfassen, und wobei der zweite Wert des Betriebsparameters basierend auf den Prognosewerten bestimmt wird.
In dieser Ausführungsform werden basierend auf den Werten der Objekteigenschaft, welche die Werte der Objekteigenschaft des ersten Bereichs umfassen, erste Prognosewerte für den zweiten Bereich bestimmt. Jeder der ersten Prognosewerte repräsentiert einen prognostizierten Wert der Objekteigenschaft, beispielsweise einen Abstand zwischen einem innerhalb des zweiten Bereichs angeordneten Prognoseort auf der Oberfläche und der vorbestimmten Ebene. Während die ersten Werte der Objekteigenschaft basierend auf den ersten Intensitäten bzw. den ersten Strahlwerten und gegebenenfalls den Referenzstrahlwerten bestimmt werden, werden die Prognosewerte aus den Werten der Objekteigenschaft bestimmt. Beispielsweise werden die Prognosewerte durch Extrapolieren und/oder Interpolieren der ersten Werte der Objekteigenschaft bestimmt. Hierzu kann beispielsweise ein physikalisches Modell verwendet werden, welches das physikalische Verhalten der Objekteigenschaft modelliert. Wird als Objekteigenschaft die ortsaufgelöste Höhenverteilung angenommen, kann beispielsweise ein Differenzialgleichungssystem einer eingeklemmten Platte als physikalisches Modell verwendet werden.
Das physikalische Modell kann vorsehen, dass sich die Objekteigenschaft über einen Raumbereich, welcher der Größe des ersten Bereichs entspricht, stetig verhält. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Annahme der Stetigkeit für die Objekteigenschaft von Objekten, welche mittels Vielstrahl-Teilchenmikroskopen mit hohem Durchsatz analysierbar sind, gerechtfertigt ist. Hierdurch kann die Extra-/Interpolation der Werte der Objekteigenschaft mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Werte der Objekteigenschaft weitere Werte der Objekteigenschaft, welche die Objekteigenschaft innerhalb wenigstens eines weiteren Bereichs der Oberfläche repräsentieren, wobei der wenigstens eine weitere Bereich den ersten und zweiten Bereich jeweils höchstens teilweise überlappt.
In dieser Ausführungsform werden zur Extra-/Interpolation nicht nur die ersten Werte der Objekteigenschaft des ersten Bereichs, sondern die weiteren Werte der Objekteigenschaft des wenigstens einen weiteren Bereichs verwendet. Die weiteren Werte können auf gleiche oder ähnliche Weise wie die ersten Werte erzeugt werden.
Hierdurch werden die Prognosewerte aus einer größeren Menge an Werten bestimmt, wodurch die Genauigkeit der Prognosewerte verbessert werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der zweite Bereich in gleicher oder ähnlicher Weise wie der erste Bereich mit dem Bündel von Teilchenstrahlen abgetastet werden. Insbesondere umfasst das Verfahren ferner: Abtasten des zweiten Bereichs mit dem Bündel, während der Betriebsparameter auf den zweiten Wert eingestellt ist, wobei ein jeder der Teilchenstrahlen des Bündels einen Unterbereich des zweiten Bereichs abtastet und hierzu nacheinander auf eine Vielzahl von Orten innerhalb des Unterbereichs gerichtet wird, wobei sich die Unterbereiche höchstens teilweise überlappen; und Detektieren von zweiten Intensitäten von durch die auf den zweiten Bereich treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen, wobei einem jeden der Orte die während des Richtens des jeweiligen Teilchenstrahls auf diesen Ort hervorgerufene Intensität zugeordnet wird.
In dieser Ausführungsform wird der zweite Wert des Betriebsparameters, welcher zuvor beispielsweise auf Grundlage einer Extrapolation der ersten Werte der Objekteigenschaft des ersten Bereichs bestimmt wurde, als Einstellung für das Vielstrahl-Teilchenmikroskop verwendet, während der zweite Bereich mit dem Bündel von Teilchenstrahlen abgetastet wird. Analog zu dem Abtasten des ersten Bereichs unter Verwendung des ersten Wertes des Betriebsparameters kann somit der zweite Bereich unter Verwendung des zweiten Wertes des Betriebsparameters abgetastet werden. Dementsprechend wird zum Abtasten des zweiten Bereichs ein bereits für den zweiten Bereich optimierter Wert des Betriebsparameters verwendet. Die Beschreibung des Abtastens und Detektierens der vorangegangenen Ausführungsformen gilt analog.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen eines dritten Wertes des Betriebsparameters zur Anwendung für einen dritten Bereich der Oberfläche basierend auf den zweiten Intensitäten. Der dritte Bereich der Oberfläche kann von dem ersten und dem zweiten Bereich verschieden sein und diese beispielsweise höchstens teilweise überlappen. Somit kann der dritte Bereich von dem ersten und zweiten Bereich im Wesentlichen verschieden sein. Daher können die zuvor beschriebenen Abgrenzungsmöglichkeiten zwischen dem ersten und zweiten Bereich in analoger Weise auf den dritten Bereich angewendet werden, so dass diese Abgrenzungsmöglichkeiten in gleicher Weise zwischen dem dritten und dem ersten Bereich sowie dem dritten und dem zweiten Bereich gelten können. In dieser Ausführungsform wird ein dritter Wert des Betriebsparameters für einen dritten Bereich der Oberfläche bestimmt. Der dritte Wert wird auf den zweiten Intensitäten basierend bestimmt, welche wiederum mit dem zweiten Wert des Betriebsparameters bestimmt wurden, welcher im Gegensatz zu dem ersten Wert des Betriebsparameters bereits ein für den zweiten Bereich optimierter Wert des Betriebsparameters ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen zweiter Werte der Objekteigenschaft für den zweiten Bereich basierend auf den zweiten Intensitäten, insbesondere basierend auf zweiten Strahlwerten und gegebenenfalls zweiten Referenzstrahlwerten, welche Referenzstrahlwerte für den zweiten Bereich repräsentieren.
In dieser Ausführungsform werden zweite Werte der Objekteigenschaft für den zweiten Bereich bestimmt, wobei die zweiten Werte zum einen direkt aus den zweiten Intensitäten oder alternativ aus den zweiten Strahlwerten bestimmt werden, welche wiederum mit den bereits zuvor erläuterten Mitteln aus den zweiten Intensitäten bestimmt werden können. Insbesondere kann für einen jeden der Unterbereiche des zweiten Bereichs wenigstens ein zweiter Wert der Objekteigenschaft bestimmt werden. Im Gegensatz zu den ersten Werten der Objekteigenschaft, welche auf einem nicht für den ersten Bereich optimierten Wert des Betriebsparameters, d. h. bei einer nicht für den ersten Bereich optimierten Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Korrektur höherer Ordnung, bestimmt wurden, werden die zweiten Werte der Objekteigenschaft mit einem für den zweiten Bereich optimierten Wert, dem zweiten Wert des Betriebsparameters, bestimmt und können daher genauer bestimmt werden als die ersten Werte.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen von zweiten Prognosewerten für den dritten Bereich der Oberfläche basierend auf den zweiten Werten der Objekteigenschaft des zweiten Bereichs, wobei die zweiten Prognosewerte die prognostizierte Objekteigenschaft innerhalb des dritten Bereichs repräsentieren; wobei der dritte Wert des Betriebsparameters basierend auf den zweiten Prognosewerten des dritten Bereichs bestimmt wird.
In dieser Ausführungsform werden analog zu dem Bestimmen der ersten Prognosewerte zweite Prognosewerte für den dritten Bereich bestimmt. Analog zu dem Bestimmen des zweiten Wertes des Betriebsparameters aus den ersten Prognosewerten wird der dritte Wert des Betriebsparameters aus wenigstens den zweiten Prognosewerten bestimmt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierin werden die zweiten Prognosewerte des dritten Bereichs ferner auf den ersten Werten der Objekteigenschaft des ersten Bereichs basierend bestimmt.
In dieser Ausführungsform werden zum Bestimmen der zweiten Prognosewerte neben den zweiten Werten der Objekteigenschaft auch die ersten Werte der Objekteigenschaft des ersten Bereichs verwendet. Daher stehen mehr Werte der Objekteigenschaft zur Verfügung, die zum Bestimmen der zweiten Prognosewerte verwendet werden können, wodurch die Genauigkeit der zweiten Prognosewerte verbessert werden kann. Die Fortsetzung auf n Prognosewerte verläuft analog.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Verlagern des Objekts in eine zu einer optischen Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops im Wesentlichen orthogonalen Richtung während des Abtastens der Oberfläche des Objekts.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Erzeugen eines Bildes der Oberfläche des Objekts aus den detektierten Intensitäten, insbesondere den ersten Intensitäten und/oder den zweiten Intensitäten. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass abgesehen von den Teilchenstrahlen des Bündels keine weiteren Teilchenstrahlen die Oberfläche des Objekts erreichen.
In dieser Ausführungsform werden alle Teilchenstrahlen sowohl dazu verwendet, ein Bild der Oberfläche des Objekts zu erzeugen, als auch einen Wert des Betriebsparameters für zweite, dritte, etc. Bereiche zu bestimmen. Insbesondere werden ausschließlich Teilchenstrahlen auf die Oberfläche des Objekts gerichtet, welche zum Erzeugen des Bildes verwendet werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des in 1 gezeigten Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines auf eine Oberfläche eins Objekts treffenden Bündels von Teilchenstrahlen.
4A bis 4C zeigen eine räumliche Aufteilung eines Ausschnitts der Oberfläche in Bereiche, Unterbereiche und abgetastete Orte.
5A bis 5C zeigen eine schematische Darstellung von Gestalten eines Querschnitts der Teilchenstrahlen an der Oberfläche für unterschiedliche Werte eines Betriebsparameters des Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen Strahlwerten zweier Teilchenstrahlen des Bündels.
7 zeigt eine schematische Darstellung von Werten einer Objekteigenschaft eines ersten Bereichs der Oberfläche und von Prognosewerten eines zweiten Bereichs der Oberfläche.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des in 1 gezeigten Vielstrahl-Teilchenmikroskops.
9A bis 9C zeigen beispielhafte Anordnungen erster, zweiter und dritter Bereiche zur Extrapolation und Interpolation von Werten einer Objekteigenschaft zum Erhalten von Prognosewerten.
1 ist eine schematische Darstellung eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1, welches eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, beispielsweise Strahlen von Ionen oder Elektronen, einsetzt. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop erzeugt eine Vielzahl von primären Teilchenstrahlen 3, welche auf ein zu untersuchendes Objekt 7 treffen, um dort Teilchen hervorzurufen, beispielsweise sekundäre Elektronen oder Ionen, rückgestreute Elektronen oder Ionen, transmittierte Elektronen oder Ionen oder dergleichen, welche von dem Objekt 7 ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 setzt mehrere primäre Teilchenstrahlen 3 ein, welche in einer Objektivebene 101 einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 fokussiert werden und auf eine Oberfläche 8 des Objekts 7 treffen und dort mehrere Teilchenstrahlflecken bzw. -spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann beispielsweise ein Halbleiter-Wafer, eine biologisch Probe, eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche 8 des Objekts 7 ist im Bereich der Objektivebene 101 angeordnet.
Der vergrößerte Ausschnitt I1 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektivebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Strahlfoki 5. In 1 beträgt die Zahl der primären Teilchenstrahlen 3, der Strahlfoki 5 und dementsprechend der Teilchenstrahlflecken 6 auf der Oberfläche 8 des Objekts 7 fünfundzwanzig (25). Die Zahl 25 ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte kleine Zahl. In der Praxis kann die Zahl von Teilchenstrahlen 3 bzw. von Strahlfoki 5 bzw. Teilchenstrahlflecken 6 wesentlich größer gewählt werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Feld 103 von Strahlfoki 5 ein im Wesentlichen regelmäßiges rechtswinkliges Feld mit einem konstanten Abstand P₁ zwischen benachbarten Strahlfoki 5. Beispielhafte Werte des Abstands P₁ sind 1 μm, 10 μm und 40 μm. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie beispielsweise eine hexagonale Symmetrie.
Der vergrößerte Ausschnitt I5 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche 8 des Objekts 7 mit einem regelmäßigen Feld 501 von Teilchenstrahlflecken 6. Die Gestalt der Teilchenstrahlflecken 6, d. h. deren Form und Größe, hängt im Wesentlichen von der Gestalt der primären Teilchenstrahlen 3 an der Oberfläche 8 des Objekts 7 ab. Ein Abstand P₅ zwischen benachbarten Teilchenstrahlflecken 6 entspricht im Wesentlichen dem Abstand P₁.
Das Fokussieren der Teilchenstrahlen 3 zur Formung der Strahlfoki 5 bzw. der Teilchenstrahlflecken 6 erfolgt beispielsweise durch das Objektivlinsensystem 100, insbesondere durch die Objektivlinse 102 oder einen Objekthalter 10, auf welchem das Objekt 7 angeordnet ist und welcher dazu konfiguriert ist, das Objekt 7 relativ zu den Strahlfoki 5 bzw. der Objektivlinse 102 zu verlagern.
Die auf das Objekt 7 treffenden primären Teilchenstrahlen 3 rufen Teilchen hervor, welche von den Teilchenstrahlflecken 6 auf der Oberfläche 8 des Objekts 7 ausgehen. Die an der Oberfläche 8 des Objekts 7 hervorgerufenen Teilchen werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 stellt einen Teilchenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl von sekundären Teilchenstrahlen 9 einem Detektionssystem 200 zuzuführen. Das Detektionssystem 200 umfasst eine Teilchenoptik mit einer Projektionslinse 205, um die sekundären Teilchenstrahlen 9 auf einen Teilchen-Multi-Detektor 209 zu richten. Die sekundären Teilchenstrahlen 9 können beispielsweise Strahlen von Elektronen oder Ionen sein, insbesondere rückgestreute, sekundäre oder transmittierte Elektronen und Ionen.
Der Ausschnitt I2 in 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Detektionsebene 211, in welcher einzelne Detektionsflächen 215 liegen, auf welche die sekundären Teilchenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 liegen in einem Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand P₂ zueinander. Beispielhafte Werte des Abstands P₂ sind 10 μm, 100 μm und 200 μm. Der Teilchen-Multi-Detektor 209 umfasst eine Vielzahl von Detektionsflächen 215. Das Detektionssystem 200 ist so ausgebildet, dass einem jeden der Auftrefforte 213 eine Detektionsfläche 215 zugeordnet ist. Die Detektionsflächen 215 können durch eine Vielzahl einzelner Detektoren oder durch einen segmentierten Detektor bereitgestellt werden.
Die Objektivlinse 102 und die Projektionslinse 205 stellen eine abbildende Teilchenoptik bereit, um die Objektivebene 101 auf die Detektionsebene 211 abzubilden. Auf diese Weise kann die Intensität der von den Teilchenstrahlflecken 6 ausgehenden Teilchen, welche durch die primären Teilchenstrahlen 3 hervorgerufen werden, durch das Detektionssystem 200 detektiert werden.
Die primären Teilchenstrahlen 3 werden in einer Strahlerzeugungsvorrichtung 300 erzeugt, welche wenigstens eine Teilchenquelle 301, wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multi-Apertur-Anordnung 305 und eine Feldlinse 307 umfasst. Ferner kann die Strahlerzeugungsvorrichtung 300 einen Stigmator umfassen. Die Teilchenquelle 301 erzeugt einen divergierenden Teilchenstrahl 309, welcher durch die Kollimationslinse 303 kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multi-Apertur-Anordnung 305 beleuchtet.
Der Ausschnitt I3 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multi-Apertur-Anordnung 305. Die Multi-Apertur-Anordnung 305 umfasst eine die Multi-Apertur-Platte 313, welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen bzw. Aperturen 315 aufweist. Mittelpunkte 317 der Öffnungen 315 sind in einem Feld 319 angeordnet, welches dem Feld 103 entspricht, welches durch die Strahlfoki 5 in der Objektivebene 101 gebildet wird.
Ein Abstand P₃ der Mittelpunkte 317 der Aperturen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 μm, 100 μm und 200 μm aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand P₃ der Mittelpunkte der Aperturen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 × P₃, 0,4 × P₃ und 0,8 × P₃.
Teilchen des beleuchtenden Strahls 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden die primären Teilchenstrahlen 3. Diejenigen der Teilchen des beleuchtenden Strahls 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der primären Teilchenstrahlen 3 bei.
Die Multi-Apertur-Anordnung 305 fokussiert aufgrund eines angelegten elektrostatischen Feldes die Teilchenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Ein Durchmesser der Foki 323 kann beispielsweise 10 nm, 100 nm und 1 μm betragen.
Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen eine abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Foki 323 gebildet werden, auf die Objektivebene 101 abzubilden, so dass dort das Feld 103 von Strahlfoki 5 gebildet wird.
Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der Teilchenoptiken angeordnet. Die Strahlweiche 400 führt die von der Feldlinse 307 ausgehenden primären Teilchenstrahlen 3 dem Objektivlinsensystem 100 zu. Ferner führt die Strahlweiche 400 die von der Oberfläche 8 des Objekts 7 ausgehenden sekundären Teilchenstrahlen 9 dem Detektionssystem 200 zu.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1. In einem ersten Schritt S1 wird ein Bündel aus einer Vielzahl von Teilchenstrahlen 3 erzeugt. 3 zeigt das Bündel von (primären) Teilchenstrahlen 3, welche eine vorbestimmte Ebene 15 nebeneinander durchsetzen und sich hierbei gegenseitig nicht überlagern, d. h. ein Abstand zwischen den Teilchenstrahlen 3 in der vorbestimmten Ebene 15 ist größer als eine Breite eines einzelnen Teilchenstrahls. Die vorbestimmte Ebene 15 ist in der gezeigten Ausführungsform eine mathematisch exakt flache Ebene. Die vorbestimmte Ebene 15 kann jedoch auch eine gekrümmte und im Allgemeinen beliebig geformte Fläche sein. Die vorbestimmte Ebene 15 schneidet eine optische Achse 16 des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1. Die optische Achse 16 kann beispielsweise die optische Achse der Objektivlinse 102 sein. Das Bündel von Teilchenstrahlen 3 ist um die optische Achse 16 auslenkbar, wozu das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 einen oder mehrere Deflektoren umfassen kann. Durch das Auslenken der Teilchenstrahlen 3 aus der in 3 gezeigten Lage, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen 3 parallel zu der optischen Achse 16 orientiert ist, können Abbildungsfehler eingeführt werden, welche umso stärker sind, je weiter die Teilchenstrahlen 3 von der optischen Achse 16 ausgelenkt werden. Hierdurch ist der Winkelbereich, in welchem die Teilchenstrahlen 3 von der optischen Achse 16 ausgelenkt werden, in der Praxis im Hinblick auf die hierdurch eingeführten Abbildungsfehler beschränkt. Eine Fläche der Oberfläche 8, welche mittels der Teilchenstrahlen 3 abgetastet werden kann, ohne das Objekt 7 relativ zu der optischen Achse 16 zu verlagern, wird im Nachfolgenden als Bereich bezeichnet.
Jeder der Teilchenstrahlen 3 wird durch die Objektivlinse 102 fokussiert und weist einen Strahlfokus 5 auf, welcher in der Objektivebene 101 angeordnet ist. Im Gegensatz zu der in 1 als mathematisch exakt flache Ebene dargestellten Objektivebene 101 ist die Objektivebene 101 im Allgemeinen aufgrund von Aberrationen der abbildenden Teilchenoptik von der Teilchenstrahlerzeugungsvorrichtung 300 zu der Objektivlinse 102 nicht mathematisch exakt flach, sondern kann eine gekrümmte Fläche sein, so wie dies in 3 dargestellt ist. Die Strahlfoki 5 der primären Teilchenstrahlen 3 sind in einem Volumenbereich 19 um die vorbestimmte Ebene 15 angeordnet. Die vorbestimmte Ebene 15 kann beispielsweise wenigstens einen der Strahlfoki 5 umfassen oder die Objektivebene 101 überlagern. Die vorbestimmte Ebene 15 kann so angeordnet sein, dass sie im Wesentlichen orthogonal zu der optischen Achse 16 angeordnet ist und von wenigstens einem der Strahlfoki 5 einen Abstand aufweist, welcher kleiner als 100 μm, 50 μm, 10 μm oder 1 μm ist.
Gemäß einem in 2 dargestellten, dem Schritt S1 nachfolgenden Schritt S2 wird die Oberfläche 8 des Objekts 7 wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs 19 angeordnet. Hierdurch ist die Oberfläche 8 in der Nähe der Strahlfoki 5 angeordnet.
Gemäß einem in der 2 dargestellten, dem Schritt S2 nachfolgenden Schritt S3 wird ein erster Bereich B₁ der Oberfläche 8 mit dem Bündel von Teilchenstrahlen 3 abgetastet. Während des Abtastens ist ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1 auf einen ersten Wert eingestellt. Der Betriebsparameter dient zur Steuerung wenigstens einer Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1, welche dazu konfiguriert ist, einen Abstand der Strahlfoki 5 von der vorbestimmten Ebene 15 und/oder eine Gestalt der Teilchenstrahlen an der Oberfläche 8 und/oder eine Position des Objekts 7 relativ zu den Strahlfoki 17 oder der Objektivlinse 102, beispielsweise in einer Richtung parallel zu der optischen Achse 16 des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1, zu ändern. Im Allgemeinen kann der Betriebsparameter zur Steuerung wenigstens einer Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1 dienen, welche eine Aberration beeinflussen kann. Mit anderen Worten dient der Betriebsparameter zum Einstellen der Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Korrektur von Fehlern höherer Ordnung. Die wenigstens eine Komponente kann eine teilchenoptische Linse, beispielsweise die teilchenoptische Objektivlinse 102, einen Stigmator oder andere Felderzeuger umfassen.
Die 4A bis 4C zeigen in Draufsicht auf die Oberfläche 8 eine räumliche Aufteilung eines Ausschnitts der Oberfläche 8 in Bereiche, Unterbereiche eines Bereichs und abgetastete Orte eines Unterbereichs. 4A zeigt neun Bereiche B₁ bis B₉. Wie zuvor erläutert, zeichnet sich ein Bereich im Wesentlichen dadurch aus, dass der Bereich eine Fläche der Oberfläche 8 ist, welche ohne das Objekt 7 relativ zu der optischen Achse 16 zu verlagern, mit dem Bündel von Teilchenstrahlen 3 durch Auslenken der Teilchenstrahlen 3 relativ zu der optischen Achse 16 abgetastet werden kann. In der in 4A gezeigten Darstellung überlappen sich die Bereiche B₁ bis B₉ nicht, sondern liegen aneinander an. Jeder der Bereiche B₁ bis B₉ weist eine quadratische Form auf. Die Gestalt der Bereiche hängt im Wesentlichen mit dem Feld 103 der Strahlfoki 5 und dem Winkelbereich zusammen, um welchen die Teilchenstrahlen 3 relativ zu der optischen Achse 16 auslenkbar sind.
Die Gestalt der Bereiche kann von der quadratischen Form abweichen und beispielsweise eine rechteckige oder hexagonale Gestalt aufweisen. Zudem ist die in 4A gezeigte relative Lage der Bereiche zueinander lediglich beispielhaft und kann in nahezu beliebiger Weise gestaltet sein. Hinsichtlich des Durchsatzes des Vielstrahl-Teilchenmikroskops kann jedoch eine solche Anordnung der Bereiche bevorzugt sein, in welcher sich die Bereiche höchstens teilweise und gegebenenfalls möglichst wenig überlappen.
Während des Abtastens des ersten Bereichs B₁ (und aller weiteren Bereiche) sind alle Teilchenstrahlen 3 des Bündels auf diesen Bereich B₁ gerichtet. Durch Auslenken der Teilchenstrahlen 3 wird ein jeder der Teilchenstrahlen 3 auf eine Vielzahl von Orten der Oberfläche 8 gerichtet. Diejenigen Orte, auf die ein einzelner Teilchenstrahl 3 durch Auslenken gerichtet werden kann, definieren einen dem Teilchenstrahl zugeordneten Unterbereich des Bereichs.
4B zeigt ein Feld von Unterbereichen UB₁ bis UB₂₅ des ersten Bereichs B₁. Die Anzahl der Unterbereiche in einem jeden Bereich B₁ bis B₉ entspricht der Anzahl der Teilchenstrahlen 3 bzw. der Teilchenstrahlflecken 6. Die Anordnung der Unterbereiche relativ zueinander entspricht im Wesentlichen der Anordnung der Strahlfoki 5 in dem Feld 103. Jeder der Unterbereiche UB₁ bis UB₂₅ weist eine quadratische Gestalt auf. Die Gestalt der Unterbereiche ist im Wesentlichen durch die Winkel, um welche die Teilchenstrahlen 3 relativ zu der optischen Achse 16 ausgelenkt werden können definiert und kann demnach eine im Wesentlichen beliebige Gestalt aufweisen. Hinsichtlich des Durchsatzes des Vielstrahl-Teilchenmikroskops kann es bevorzugt sein, dass sich die Unterbereiche höchstens teilweise oder möglichst wenig überlappen.
4C zeigt eine Vielzahl von Orten 20 innerhalb des Unterbereichs UB₁, auf welche der Teilchenstrahl durch Auslenken gerichtet wird, welchem der Unterbereich UB₁ zugeordnet ist. Die Anzahl der Auftrefforte und die Abstände zwischen den Auftrefforten bestimmen wesentlich die Genauigkeit, mit welcher die Oberfläche 8 des Objekts 7 analysiert werden kann. In der Regel weist jeder der Unterbereiche eine selbe Anzahl und ähnliche Anordnung von Orten 20 auf. Beispielhafte Werte für die Anzahl der Orte 20 in einem jeder der Unterbereich betragen 100 × 100, 1000 × 1000 oder 10000 × 10000.
Die während des Abtastens des ersten Bereichs B₁ auf die Oberfläche 8 treffenden Teilchenstrahlen 3 rufen Teilchen hervor, welche von dem Objekt 7 ausgehen. Die von dem Objekt 7 ausgehenden Teilchen werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt und auf einen Teilchen-Multi-Detektor 209 geleitet, um dort detektiert zu werden. Die Anzahl der detektierten Teilchen wird durch eine Intensität repräsentiert. Die während des Abtastens des ersten Bereichs B₁ detektierten Intensitäten werden als erste Intensitäten bezeichnet. Jedem Ort 20 eines jeden Unterbereichs wird hierbei diejenige Intensität zugeordnet, die der Anzahl der Teilchen entspricht, die durch den auf den Ort gerichteten Teilchenstrahl hervorgerufen wurden. Die ersten Intensitäten können bildlich dargestellt werden, wodurch die Oberfläche 8 bildlich dargestellt werden kann.
In einem in 2 dargestellten, dem Schritt S3 nachfolgenden Schritt S4 wird wenigstens ein erster Strahlwert für einen jeden der Teilchenstrahlen 3 des Bündels basierend auf denjenigen der ersten Intensitäten bestimmt, welche den Orten innerhalb desjenigen Unterbereichs zugeordnet sind, auf welchen der Teilchenstrahlen gerichtet wurde. Beispielsweise basiert das Bestimmen des wenigstens einen ersten Strahlwertes für den Teilchenstrahl, welcher auf den Unterbereiche UB₁ gerichtet wurde, auf denjenigen der ersten Intensitäten, welche den Orten 20 innerhalb des Unterbereichs UB₁ zugeordnet sind. Das Bestimmen des wenigstens einen ersten Strahlwertes für einen Teilchenstrahl, welcher auf den Unterbereich UB₂ gerichtet wurde, basiert auf denjenigen der ersten Intensitäten, welche den Orten innerhalb des Unterbereichs UB₂ zugeordnet sind, usw.
Das Bestimmen des wenigstens einen Strahlwerts kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Analyse der in den Unterbereichen UB₁, UB₂ beim Abscannen gemessenen Bildsignale durchgeführt wird. Insbesondere kann eine Raumfrequenzanalyse durchgeführt werden. Aus den in den Bildsignalen in den Unterbereichen UB₁, UB₂ enthaltenen Raumfrequenzen lässt sich durch Vergleich mit den bei einer Kalibriermessung mit einer bekannten Probe gemessenen Raumfrequenzen auf den Durchmesser des Teilchenstrahls beim Auftreffen auf die Oberfläche des Objekts schließen. Variieren die gemessenen Raumfrequenzen in zu einander senkrechten Richtungen, lässt sich darauf schließen, dass die Schnittfläche der Teilchenstrahlen mit der Oberfläche des Objekts Ellipsen bilden, was wiederum entweder durch eine zu den Teilchenstrahlen geneigte Oberfläche des Objekts verursacht sein kann oder durch einen Astigmatismus der Teilchenstrahlen. Wie bereits weiter oben benannt, kann die Raumfrequenzanalyse beispielsweise durch Fourieranalyse oder Autokorrelationsanalyse der Bildsignale in den Unterbereichen durchgeführt werden. Alternativ kann auch ein Gradientenverfahren auf die Bildsignale in den Unterbereichen angewendet werden, um den wenigstens einen Strahlwert zu bestimmen.
Der wenigstens eine erste Strahlwert eines jeden der Teilchenstrahlen repräsentiert eine Gestalt (eines Querschnitts) des Teilchenstrahls an der Oberfläche 8. Die Gestalt (des Querschnitts) eines Teilchenstrahls 3 an der Oberfläche 8 entspricht im Wesentlichen der Gestalt des Teilchenstrahlflecks 6 auf der Oberfläche 8, welcher durch den Teilchenstrahl erzeugt wird. Wie in 3 beispielhaft dargestellt, kann eine Gestalt 21 des Querschnitts der Teilchenstrahlen 3 eine annähernd kreisförmige Gestalt mit einem Durchmesser A aufweisen (die Gestalten 21 der Querschnitte der Teilchenstrahlen 3 sind in Draufsicht auf die Oberfläche 8 in einer Richtung parallel zu der optischen Achse 16 dargestellt). Der Querschnitt der Teilchenstrahlen 3 kann beispielsweise ein Querschnitt in einer zu der optischen Achse 16 orthogonalen Ebene sein. Ein Abstand zwischen der Schnittebene und der Oberfläche 8 kann klein sein. Beispielhafte Werte betragen 10 nm, 100 nm, 1 μm oder 10 μm. Die Schnittebene, in welcher der Querschnitt liegt, kann insbesondere die Oberfläche 8 schneiden.
Der Wert des Durchmessers A der Gestalt des Querschnitts der Teilchenstrahlen 3 an der Oberfläche 8 wie auch eine Größe der Teilchenstrahlflecken 6 auf der Oberfläche 8 hängen einerseits von der Konfiguration des Teilchenstrahls 3 und andererseits von einem Abstand zwischen dem Strahlfokus 5 und der Oberfläche 8 ab. Daher kann die Gestalt des Querschnitts eines Teilchenstrahls, insbesondere der Durchmesser A der Gestalt, als Maß für den Abstand zwischen dem Strahlfokus 5 und der Oberfläche 8 dienen, wodurch dieser Zusammenhang zur Fokussierung verwendet werden kann. Hierbei entspricht die Konfiguration des Teilchenstrahls beispielsweise einem zwischen der optischen Achse 16 und einem Teilchenstrahlen 3 eingeschlossenen Winkel. Dieser Winkel wird im Wesentlichen durch die Objektivlinse 102 bestimmt.
Wie in 3 erläutert, kann ein Strahlwert, welcher die Gestalt 21 eines Querschnitts eines Teilchenstrahls 3 an der Oberfläche 8 des Objekts 7 repräsentiert, ein Durchmesser A einer kreisförmigen Gestalt sein. Jedoch kann der Strahlwert auch ein anderer Parameter sein, welcher die Gestalt eines Querschnitts eines Teilchenstrahls an der Oberfläche repräsentiert. Beispielsweise kann die Gestalt als Ellipse approximiert werden und der Strahlwert kann zur Charakterisierung der Gestalt eine Länge einer langen Hauptachse, eine Länge einer kurzen Hauptachse und/oder eine Orientierung der Ellipse relativ zu einer Bezugsrichtung umfassen.
Der Astigmatismus der einzelnen Teilchenstrahlen 3, welcher durch Charakterisierung der Gestalt in Form einer Ellipse quantifiziert werden kann, wird einerseits durch die Teilchenstrahlerzeugungsvorrichtung, andererseits durch von dem Objekt erzeugte elektrische Felder (z. B. aufgrund von Ladungen innerhalb des Objekts 7) oder von dem Objekt erzeugte magnetische Felder (z. B. aufgrund einer Magnetisierung des Objekts) verursacht. Durch diese elektrischen oder magnetischen Felder im Bereich der Oberfläche 8 wird wodurch die Gestalt der Teilchenstrahlen 3 verändert. Somit können die Strahlwerte als Maß für die Ladungsverteilung bzw. Verteilung der Magnetisierung innerhalb des Objekts 7 verwendet werden.
Die 5A bis 5C zeigen schematisch den Zusammenhang zwischen Strahlwerten und der Objekteigenschaft. Die Strahlwerte hängen von der Objekteigenschaft ab, d. h. ändert sich die Objekteigenschaft, ändern sich auch die Strahlwerte. Der Zusammenhang wird am Beispiel der Fokussierung erläutert, d. h. die Objekteigenschaft wird als die ortsaufgelöste Höhenverteilung betrachtet. Ein analoger Zusammenhang besteht jedoch auch, wenn die Objekteigenschaft die ortsaufgelöste Ladungs- bzw. Feldverteilung repräsentiert.
5A zeigt eine Darstellung der Gestalten 21 eines Querschnitts der Teilchenstrahlen 3 an der Oberfläche 8, wobei das Objektivlinsensystem 100 unterfokussiert eingestellt ist, d. h. die Strahlfoki 5 liegen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen 3 hinter der Oberfläche 8. Die Strahlwerte repräsentieren die Gestalten 21. In der Darstellung der 5A bis 5C ist jedem Unterbereich bzw. jedem Teilchenstrahl ein Strahlwert bzw. eine Gestalt 21 zugeordnet, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Durch der Teilchenstrahlenoptik zwischen der Stahlerzeugungsvorrichtung 300 und der Objektivlinse 102 immanente Aberrationen können die primären Teilchenstrahlen 3 astigmatisch geformt sein. Jeder der astigmatisch geformten Teilchenstrahlen 3 weist zwei relativ zueinander und zu der Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen 3 orthogonal orientierte Linienfoki auf, in deren Mitte entlang der Ausbreitungsrichtung der Strahlfokus 5 angeordnet ist.
Da in 5A eine Situation dargestellt ist, in welcher das Objektivlinsensystem 100 unterfokussiert ist, weisen die Gestalten der Querschnitte der Teilchenstrahlen 3 an der Oberfläche 8 eine elliptische Form auf. Die Gestalt eines Querschnitts eines jeden einzelnen der Teilchenstrahlen 3, repräsentiert durch den wenigstens einen Strahlwert, beispielsweise den Durchmesser einer kreisförmigen Gestalt, die lange und/oder kurze Hauptachse und/oder Orientierung einer Ellipse, hängt von der Objekteigenschaft, in diesem Beispiel der Höhe, d. h. dem Abstand zwischen der Oberfläche 8 des Objekts und dem Strahlfokus 5 ab, sodass der Strahlwert als Maß für diesen Abstand und damit für die Objekteigenschaft dienen kann.
Die 5B und 5C verdeutlichen diesen Zusammenhang. 5B zeigt die Gestalten 21 der Querschnitte der Teilchenstrahlen 3, wobei die Oberfläche 8 im Fokus liegt, d. h. der Abstand zwischen den Strahlfoki 5 und der Oberfläche 8 ist klein. Die Gestalten 21 weisen eine kreisförmige Gestalt auf. Je kleiner die Gestalt, desto besser die Fokussierung und umgekehrt.
5C zeigt die Gestalten 21 der Querschnitte der Teilchenstrahlen 3, wobei das Objektivlinsensystem 100 überfokussiert ist, d. h. die Strahlfoki 5 befinden sich in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Teilchenstrahlen 3 vor der Oberfläche 8 des Objekts 7. Daher sind die Gestalten 21 wiederum elliptisch geformt.
Im Vergleich der 5A bis 5C, insbesondere im Vergleich der Gestalt 21 eines jeden der Unterbereiche, beispielsweise im Vergleich der im Unterbereich UB₁ dargestellten Gestalten 21, ist ersichtlich, dass die Gestalt einen direkten Zusammenhang mit dem Abstand zwischen der Oberfläche 8 und dem entsprechenden Strahlfokus 5 aufweist.
Basierend auf den Strahlwerten mehrerer unterschiedlicher Teilchenstrahlen 3 des Bündels, beispielsweise der Gestalten 21 der Unterbereiche UB₁ und UB₂₅, welche unter Verwendung desselben Werts für den Betriebsparameter bestimmt wurden, ist es möglich, zu bestimmen, ob das Objektivlinsensystem 100 überfokussierend oder unterfokussierend eingestellt ist. Dies wird beispielhaft anhand 6 erläutert.
6 zeigt zwei beispielhafte Teilchenstrahlen 3 ₁ und 3 ₂ des Bündels, welche auf die Oberfläche 8 des Objekts 7 treffen und dort Teilchenstrahlflecken 6 beleuchten. Die Strahlfoki 5 ₁ und 5 ₂ der Teilchenstrahlen 3 ₁ bzw. 3 ₂ sind voneinander in einer Richtung parallel zu der optischen Achse 16 beabstandet. Der Abstand zwischen den Strahlfoki 5 ₁ und 5 ₂ entlang der Richtung parallel zu der optischen Achse 16 ist beispielsweise durch die Bildfeldwölbung des teilchenoptischen Systems zwischen der Strahlerzeugungsvorrichtung 300 und der Objektivlinse 102 verursacht (siehe gekrümmte Objektivebene 101 in 3). Jeder der beiden Teilchenstrahlen 3 ₁ und 3 ₂ erzeugt jeweils einen Teilchenstrahlfleck 6 auf der Oberfläche 8, welcher mit der Gestalt 21 des Querschnittes des den Teilchenstrahlfleck beleuchtenden Teilchenstrahls 3 ₁ bzw. 3 ₂ an der Oberfläche 8 annähernd identisch ist. Der Teilchenstrahlen 31 weist eine Gestalt 21 auf, welche zur einfacheren Erläuterung kreisförmig ist und einen Durchmesser A₁ aufweist. Der Teilchenstrahlen 3 ₂ weist ebenfalls eine kreisförmige Gestalt 21 auf, jedoch mit einem größeren Durchmesser A₂. Der Unterschied hinsichtlich der Durchmesser A₁ und A₂ ist durch die unterschiedlichen Abstände der Strahlfoki 5 ₁ und 5 ₂ zu der Oberfläche 8 bedingt. Aus dem Durchmesser A₁ kann zwar ein Abstand zwischen dem Strahlfokus 5 ₁ und der Oberfläche 8 bestimmt werden, jedoch kann nicht notwendigerweise bestimmt werden, ob der Teilchenstrahlen 3 ₁ überfokussiert ist, wie im vorliegenden Fall durch die Position I gekennzeichnet, oder ob der Teilchenstrahlen 3 ₁ unterfokussiert ist, wie durch die Position II gekennzeichnet. Die Positionen I und II weisen von dem Strahlfokus 5 ₁ des Teilchenstrahls 3 ₁ einen selben Abstand in einer zu der optischen Achse 16 parallelen Richtung auf. Unter der Voraussetzung, dass die relative Lage der Strahlfoki 5 ₁ und 5 ₂ bekannt ist, kann unter Verwendung des Durchmessers A₂ der Gestalt 21 des Teilchenstrahls 3 ₂ auch bestimmt werden, ob der Teilchenstrahl 3 ₁ über- oder unterfokussiert ist. Beispielsweise kann aus dem Verhältnis der Durchmesser A₁ und A₂ darauf geschlossen werden, ob der Teilchenstrahlen 3 ₁ über oder unterfokussiert ist. Bei Kenntnis der relativen Lage der Strahlfoki 5 ₁ und 5 ₂, wie sie in 6 dargestellt ist, kann beispielsweise darauf geschlossen werden, dass der Teilchenstrahl 3 ₁ überfokussiert ist, wenn der Durchmesser A₁ kleiner als der Durchmesser A₂ ist. In gleicher Weise kann darauf geschlossen werden, dass der Teilchenstrahl 3 ₁ unterfokussiert ist, wenn der Durchmesser A₁ größer als der Durchmesser A₂ ist (wenn beispielsweise die Oberfläche 8 in der Position II angeordnet wäre). In der Beschreibung des eben erläuterten Prinzips wurde für den Strahlwert ein Durchmesser des Querschnitts der Teilchenstrahlen 3 verwenden. Wie zuvor beschrieben, kann der Strahlwert auch einen anderen Parameter der Gestalt des Querschnitts repräsentieren, beispielsweise die lange und/oder kurze Hauptachse und Orientierung einer Ellipse.
In einem in 2 dargestellten, dem Schritt S4 nachfolgenden Schritt S5 wird wenigstens ein erster Wert der Objekteigenschaft (Höhenwert) basierend auf den ersten Strahlwerten und Referenzstrahlwerten bestimmt, wobei ein jeder des wenigstens einen ersten Höhenwertes einen Abstand zwischen einem innerhalb des ersten Bereichs B₁ angeordneten Ort auf der Oberfläche 8 und der vorbestimmten Ebene 15 repräsentiert.
7 zeigt einen Querschnitt durch das Objekt 7 entlang einer Raumdimension x sowie dessen Oberfläche 8. Die Punkte 23 sind eine Darstellung von ersten Werten der Objekteigenschaft, in diesem Beispiel erste Höhenwerte an Orten 24, welche innerhalb des ersten Bereichs B₁ angeordnet sind. Die Höhenwerte (Werte der Objekteigenschaft) 23 repräsentieren einen Abstand h zwischen den Orten 24 auf der Oberfläche 8 innerhalb des ersten Bereichs B₁ zu der vorbestimmten Ebene 15. Insbesondere kann wenigstens ein erster Höhenwert 23 für einen jeden der Unterbereiche des ersten Bereichs B₁ basierend auf den ersten Strahlwerten und gegebenenfalls unter Verwendung der Referenzstrahlwerte bestimmt werden.
Wie in 2 gezeigt, kann in einem dem Schritt S5 nachfolgenden Schritt S6 ein zweiter Wert des Betriebsparameters bestimmt werden, beispielsweise auf Basis der ersten Werte der Objekteigenschaft (ersten Höhenwerten) 23. Anschließend kann das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 unter Verwendung des zweiten Werts des Betriebsparameters betrieben werden. Beispielsweise kann ein zweiter Bereich B₂ unter Verwendung des zweiten Wertes für den Betriebsparameter abgetastet und analysiert werden. Der zweite Bereich kann dem ersten Bereich B₁ im Wesentlichen entsprechen, so dass derselbe Bereich unter Verwendung einer optimierten Einstellung hinsichtlich der Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Korrektur von Fehlern höherer Ordnung abgetastet werden kann.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens, in welcher der zweite Wert des Betriebsparameters zur Anwendung für einen zweiten Bereich B₂, welcher den ersten Bereich B₁ höchstens teilweise überlappt, bestimmt wird, wird nachfolgend mit Bezug auf 8 beschrieben. 4A und 7 zeigen den ersten Bereich B₁ und den zweiten Bereich B₂ in Draufsicht bzw. im Querschnitt, wobei die zwei Bereiche B₁ und B₂ aneinander angrenzen. Erste Werte der Objekteigenschaft (erste Höhenwerte) 23 des ersten Bereichs B₁ wurden bereits bestimmt, beispielsweise wie in der vorangehend erläuterten Ausführungsform. Dies entspricht dem in 8 gezeigten Schritt S10.
Vor dem Abscannen des zweiten Bereichs oder dem erneuten Abscannen des bereits abgescannten Bereichs werden dazu die entsprechenden teilchenoptischen Komponenten, wie die Objektivlinse 102, in der 1 nicht eingezeichnete Stigmatoren oder andere teilchenoptische Korrekturelemente, so mit Betriebsströmen oder Betriebsspannungen beaufschlagt, dass das Teilchenstrahlsystem den zweiten Wert des Betriebsparameters aufweist.
In einem dem Schritt S10 folgenden Schritt S11 werden erste Prognosewerte (erste Prognosehöhenwerte) 25 des zweiten Bereichs B₂ basierend auf den ersten Werten der Objekteigenschaft (ersten Höhenwerten) 23 des ersten Bereichs B₁ bestimmt (siehe 7). Ein jeder der ersten Prognosehöhenwerte 25 repräsentiert einen prognostizierten Abstand (h) zwischen einem innerhalb des zweiten Bereichs B₂ angeordneten Prognoseort auf der Oberfläche 8 und der vorbestimmten Ebene 15.
Das Bestimmen von Prognosewerten im Allgemeinen und der Prognosehöhenwerte im Speziellen kann beispielsweise durch Extrapolieren und/oder Interpolieren bereits bekannter Werte der Objekteigenschaft (Höhenwerte) erfolgen. Zum Extrapolieren und/oder Interpolieren können bevorzugt solche Werte der Objekteigenschaft (Höhenwerte) verwendet werden, welche in der Umgebung der Orte angeordnet sind, deren Werte (Höhenwerte) zu prognostizieren sind. Das Extrapolieren und/oder Interpolieren kann insbesondere unter Anwendung eines physikalischen Modells für die Oberfläche des Objekts oder eines physikalischen Modells für das Objekt insgesamt erfolgen. In diesem Beispiel kann das Objekt als eingeklemmte Platte beschrieben werden, wodurch die Oberfläche des Objekts nicht auf beliebige Weise verformt sein kann.
Wie in den 9A und 9B dargestellt, können zum Bestimmen der ersten Prognosewerte (Prognosehöhenwerte) 25 des zweiten Bereichs B₂ erste Werte der Objekteigenschaft (erste Höhenwerte) mehrerer unterschiedlicher erster Bereiche verwendet werden. Die mehreren ersten Bereiche können unterschiedlich um den zweiten Bereich angeordnet sein, wie dies in den 9A und 9B dargestellt ist. Beispielsweise können die ersten Werte der Objekteigenschaft (ersten Höhenwerte) 23 des Bereichs B₁ und die ersten Werte der Objekteigenschaft (ersten Höhenwerte) 23' eines weiteren ersten Bereichs B_1' zum Bestimmen der ersten Prognosewerte (Prognosehöhenwerte) 23 verwendet werden. Die ersten Bereiche, insbesondere die ersten Bereiche B₁ und B_1', haben gemein, dass die für sie bestimmten Werte der Objekteigenschaft (Höhenwerte) jeweils mit einem beliebig eingestellten Wert des Betriebsparameters bestimmt wurden. Insbesondere zu Beginn der Analyse eines größeren Objekts ist lediglich eine einfache Abschätzung des Betriebsparameters vorhanden, mit welchem die mehreren ersten Bereiche abgetastet werden.
In 9A ist das Bestimmen der ersten Prognosewerte (ersten Prognosehöhenwerte) 25 mittels Extrapolation dargestellt, was durch Pfeile dargestellt ist. In 9B ist das Bestimmen der ersten Prognosewerte (ersten Prognosehöhenwerte) 25 mittels Interpolation dargestellt, was ebenfalls durch Pfeile dargestellt ist.
In einem in 8 gezeigten, dem Schritt S11 nachfolgenden Schritt S12 wird ein zweiter Wert des Betriebsparameters für den zweiten Bereich B2 basierend auf den ersten Prognosewerten (ersten Prognosehöhenwerten) 25 bestimmt. Auf diese Weise kann beispielsweise die Fokussierung und/oder Stigmierung und/oder Korrektur für Fehler höherer Ordnung zum Abtasten des zweiten Bereichs B₂ in Abhängigkeit der Prognosewerte (Prognosehöhenwerte) 25 des zweiten Bereichs B₂ eingestellt werden.
In einem dem Schritt S12 nachfolgenden Schritt S13 kann anschließend der zweite Bereich B₂ mit dem Bündel von Teilchenstrahlen 3 abgetastet und zweite Intensitäten können detektiert werden. Um den zweiten Bereich B₂ mit dem Bündel von Teilchenstrahlen 3 abzutasten, kann es erforderlich sein, das Objekt relativ zu der optischen Achse 16 zu verlagern, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung des Objekthalters 10, auf welchem das Objekt 7 aufliegt (siehe 1).
Da nun auch für den zweiten Bereich B₂ zweite Intensitäten vorliegen, so wie vorangehend für den ersten Bereich B₁ erste Intensitäten vorlagen, kann die vorangehend beschriebene Prozedur erneut durchgeführt werden. Dies ist beispielhaft in den dem Schritt S13 nachfolgenden Schritten S14 bis S16 der 8 dargestellt.
In Schritt S14 werden zweite Werte der Objekteigenschaft (zweite Höhenwerte) 27 des zweiten Bereichs B₂ basierend auf den zweiten Strahlwerten, welche aus den zweiten Intensitäten wie vorangehend erläutert bestimmt werden können, und gegebenenfalls auf den Referenzstrahlwerten basierend bestimmt.
In einem nachfolgenden Schritt S15 werden zweite Prognosewerte (zweite Prognosehöhenwerte) 29 eines dritten Bereichs B₃ basierend auf den zweiten Werten der Objekteigenschaft (zweiten Höhenwerten) 27 bestimmt. Darüber hinaus können auch erste Werte der Objekteigenschaft (erste Höhenwerte) 23 des ersten Bereichs B₁ zum Bestimmen der zweiten Prognosewerte (zweiten Prognosehöhenwerte) 29 verwendet werden. Dies ist in 9C schematisch durch Pfeile dargestellt. Die zweiten Prognosewerte (zweiten Prognosehöhenwerte) 29, welche einen prognostizierten Abstand zwischen einem innerhalb des dritten Bereichs B₃ angeordneten zweiten Prognoseort auf der Oberfläche 8 und der vorbestimmten Ebene 15 repräsentieren, können basierend auf den ersten Werten der Objekteigenschaft (ersten Höhenwerten) 23 des ersten Bereichs B₁ und den zweiten Werten der Objekteigenschaft (zweiten Höhenwerten) 27 des zweiten Bereichs B₂ bestimmt werden, wobei die Werte der Objekteigenschaft (zweiten Höhenwerten) 27 des zweiten Bereichs B₂ gemäß dem in den Schritten S10 bis S14 dargestellten Verfahren bestimmt wurden. Analog zu den Darstellungen in den 9A und 9B können auch zum Bestimmen der zweiten Prognosewerte (zweiten Prognosehöhenwerte) 29 Werte der Objekteigenschaft (Höhenwerte) mehrerer erster Bereiche und/oder Werte der Objekteigenschaft (Höhenwerte) mehrerer zweiter Bereiche verwendet werden. Auch das Bestimmen der zweiten Prognosewerte (zweiten Prognosehöhenwerte) 29 kann mittels Extrapolieren und/oder Interpolieren, insbesondere unter Anwendung des physikalischen Modells, erfolgen.
Basierend auf den zweiten Prognosewerten (zweiten Prognosehöhenwerten) 29 des dritten Bereichs B₃ kann ein dritter Wert des Betriebsparameters zur Anwendung für den dritten Bereich B₃ bestimmt werden, wie dies in Schritt S16 der 8 dargestellt ist.
Bei bestimmten Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens ist es auch möglich, teilchenoptische Korrekturelemente, die auf zumindest einen Teilchenstrahl unabhängig wirken, wie Stigmatoren zur Korrektur eines Bildfeldastigmatismus, oder Linsen zur Korrektur einer Bildfeldwölbung, mit einem kleinen Offset-Potenzial oder einem kleinen Offset-Strom zu beaufschlagen, das/der so gewählt ist, dass die Auswerteempfindlichkeit bei der Bestimmung des wenigsten einen Strahlwerts durch das Offset-Potenzial oder den Offset-Strom zumindest für einzelne Teilchenstrahlen gesteigert wird, gleichzeitig aber den Querschnitt des Teilchenstrahls auf der Oberfläche des Objekts bzw. in der Objektivebene 101 nicht wesentlich negativ beeinflusst, so dass keine unakzeptierbare Verschlechterung der Auflösung der durch das Abscannen der Oberfläche des Objekts mit den Teilchenstrahlengewonnenen Bildinformation resultiert.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops (1), umfassend: Erzeugen einer Vielzahl von Teilchenstrahlen (3) derart, dass die Teilchenstrahlen (3) eine vorbestimmte Ebene (15) nebeneinander durchsetzen und innerhalb eines Volumenbereichs (19) um die vorbestimmte Ebene jeweils einen Strahlfokus (5) aufweisen; Anordnen einer Oberfläche (8) eines Objekts (7) wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs; Abtasten eines ersten Bereichs (B₁) der Oberfläche mit den Teilchenstrahlen (3) und Detektieren von ersten Intensitäten von durch die auf den ersten Bereich treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen (9), während ein Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf einen ersten Wert eingestellt ist, und Bestimmen erster Werte (23) einer Objekteigenschaft basierend auf den ersten Intensitäten, wobei die ersten Werte die Objekteigenschaft innerhalb des ersten Bereichs repräsentieren, und wobei die Objekteigenschaft eine physikalische Eigenschaft des Objekts (7) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Objekteigenschaft repräsentiert: – eine ortsaufgelöste Höhenverteilung, wobei die Höhenverteilung einen Abstand (h) zwischen einem Ort (24) auf der Oberfläche und der vorbestimmten Ebene (15) repräsentiert; und/oder – eine ortsaufgelöste Ladungsverteilung; und/oder – eine ortsaufgelöste Verteilung der Magnetisierung; und/oder – eine ortsaufgelöste Feldverteilung elektrischer und/oder magnetischer Felder, welche durch eine Ladung innerhalb des Objekts bzw. eine Magnetisierung des Objekts erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Teilchenstrahlen (3) jeweils einen Unterbereich (UB) des ersten Bereichs abtastet und hierzu nacheinander auf eine Vielzahl von Orten (20) innerhalb des jeweiligen Unterbereichs gerichtet wird, wobei sich die Unterbereiche höchstens teilweise überlappen, wobei einem jeden der Orte (20) die während des Richtens des jeweiligen Teilchenstrahls auf diesen Ort hervorgerufene Intensität zugeordnet wird, und wobei die ersten Werte der Objekteigenschaft für jeden der Unterbereiche des ersten Bereichs jeweils auf Basis derjenigen ersten Intensitäten bestimmt werden, welche den Orten innerhalb des Unterbereichs zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: Bestimmen von ersten Strahlwerten basierend auf den ersten Intensitäten, wobei die ersten Strahlwerte wenigstens eine Eigenschaft, insbesondere eine Gestalt (21) oder Größe, der Teilchenstrahlen an der Oberfläche des Objekts repräsentieren, wobei die ersten Werte der Objekteigenschaft auf den ersten Strahlwerten basierend bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei jeder der Teilchenstrahlen (3) jeweils einen Unterbereich (UB) des ersten Bereichs abtastet und hierzu nacheinander auf eine Vielzahl von Orten (20) innerhalb des jeweiligen Unterbereichs gerichtet wird, wobei sich die Unterbereiche höchstens teilweise überlappen, wobei für jeden der Teilchenstrahlen wenigstens ein erster Strahlwert auf Basis der durch den jeweiligen Teilchenstrahl hervorgerufenen ersten Intensitäten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: Bereitstellen von Referenzstrahlwerten, welche wenigstens eine Eigenschaft, insbesondere eine Gestalt oder Größe, der Teilchenstrahlen an einer Referenzfläche eines Referenzobjekts repräsentieren, Bestimmen einer Abweichung zwischen den ersten Strahlwerten und den Referenzstrahlwerten, und wobei die ersten Werte der Objekteigenschaft basierend auf der Abweichung bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei zum Bestimmen der ersten Werte der Objekteigenschaft basierend auf der Abweichung ein physikalisches Modell verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend: Bestimmen eines zweiten Wertes des Betriebsparameters zur Anwendung für einen zweiten Bereich (B₂) der Oberfläche basierend auf den ersten Werten der Objekteigenschaft.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bestimmen von Prognosewerten basierend auf Werten der Objekteigenschaft, wobei die Prognosewerte prognostizierte Wert der Objekteigenschaft für den zweiten Bereich repräsentieren, wobei die Werte der Objekteigenschaft wenigstens die ersten Werten der Objekteigenschaft umfassen, und wobei der zweite Wert des Betriebsparameters basierend auf den Prognosewerten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen der Prognosewerte ein Extrapolieren und/oder Interpolieren der Werte der Objekteigenschaft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Werte der Objekteigenschaft ferner umfassen: weitere Werte der Objekteigenschaft, welche die Objekteigenschaft innerhalb wenigstens eines weiteren Bereichs der Oberfläche repräsentieren, wobei der wenigstens eine weitere Bereich den ersten und zweiten Bereich jeweils höchstens teilweise überlappt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der zweite Wert des Betriebsparameters von dem ersten Wert des Betriebsparameters verschieden ist, insbesondere um wenigstens 0,1% oder 1% des ersten Wertes von dem ersten Wert abweicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der zweite Bereich den ersten Bereich wenigstens teilweise überlappt, insbesondere dem ersten Bereich gleich ist; und/oder wobei der zweite Bereich wenigstens 50%, wenigstens 80%, wenigstens 90% oder wenigstens 95% einer Gesamtfläche des ersten Bereichs überlappt; und/oder wobei ein geometrischer Mittelpunkt des zweiten Bereichs von einem geometrischen Mittelpunkt des ersten Bereichs einen Abstand aufweist, welcher höchstens 50%, höchstens 30%, höchstens 20% oder höchstens 10% einer Ausdehnung des ersten Bereichs beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der zweite Bereich den ersten Bereich höchstens teilweise überlappt; und/oder wobei der zweite Bereich höchstens 50%, höchstens 20%, höchstens 10%, höchstens 5% oder höchstens 1% einer Gesamtfläche des ersten Bereichs überlappt; und/oder wobei ein geometrischer Mittelpunkt des zweiten Bereichs von einem geometrischen Mittelpunkt des ersten Bereichs einen Abstand aufweist, welcher wenigstens 50%, wenigstens 70%, wenigstens 80% oder wenigstens 90% einer Ausdehnung des ersten Bereichs beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Betriebsparameter zur Steuerung wenigstens einer Komponente des Vielstrahl-Teilchenmikroskops verwendet wird, welche dazu konfiguriert ist, einen Abstand der Strahlfoki von der vorbestimmten Ebene und/oder eine Gestalt der Teilchenstrahlen an der Oberfläche und/oder eine Position des Objekts in einer Richtung parallel zu einer optischen Achse (16) des Vielstrahlteilchen-Mikroskops zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine Komponente einen Felderzeuger zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder, insbesondere eine Teilchenoptische Linse (102) und/oder einen Stigmator, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine optische Achse (16) aufweist, um welche die Teilchenstrahlen auslenkbar sind und wobei die vorbestimmte Ebene im Wesentlichen orthogonal zu der optischen Achse orientiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner umfassend: Verlagern des Objekts in eine zu einer optischen Achse (16) des Vielstrahl-Teilchenmikroskops im Wesentlichen orthogonale Richtung während des Abtastens der Oberfläche des Objekts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, ferner umfassend: Erzeugen eines Bildes der Oberfläche des Objekts aus den detektierten Intensitäten.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei abgesehen von den Teilchenstrahlen keine weiteren Teilchenstrahlen die Oberfläche erreichen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bereitstellen der Referenzstrahlwerte umfasst: Berechnen der Referenzstrahlwerte basierend auf Daten, welche Eigenschaften der Teilchenstrahlen repräsentieren, insbesondere eine Lage der Strahlfoki relativ zu der vorbestimmten Ebene und/oder einen Astigmatismus der Teilchenstrahlen und/oder einen Durchmesser der Teilchenstrahls an deren Strahlfoki und/oder eine Gestalt eines Querschnitts der Teilchenstrahlen in der vorbestimmten Ebene repräsentieren, insbesondere wenn der Betriebsparameter des Vielstrahl-Teilchenmikroskops auf den ersten Wert eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bereitstellen der Referenzstrahlwerte umfasst: Bestimmen der Referenzstrahlwerte unter Verwendung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops und des Referenzobjekts mit der Referenzoberfläche.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Bestimmen der Referenzstrahlwerte umfasst: Anordnen der Referenzoberfläche des Referenzobjekts wenigstens teilweise innerhalb des Volumenbereichs, insbesondere in der vorbestimmten Ebene; Abtasten der Referenzoberfläche mit den Teilchenstrahlen und Detektieren von Intensitäten von durch die auf die Referenzoberfläche treffenden Teilchenstrahlen hervorgerufenen Teilchen während des Abtastens der Referenzoberfläche; Bestimmen der Referenzstrahlwerte basierend auf den während des Abtastens der Referenzoberfläche detektierten Intensitäten.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei wenigstens ein Referenzstrahlwertes für jeden der Teilchenstrahlen basierend auf den während des Abtastens der Referenzoberfläche detektierten Intensitäten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Strahlwerte und/oder die Referenzstrahlwerte mittels eines Gradientenverfahrens, einer Fourier-Analyse, einer Autokorrelation oder dergleichen bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei für einen quadratischen Mittelwert, welcher eine Oberflächenrauigkeit der Referenzoberfläche repräsentiert, gilt: σRMS < 5 μm, insbesondere σRMS < 2 μm oder σRMS < 1 μm; wobei σRMS einen über eine Länge eines Längenbereichs gemittelten quadratischen Mittelwert einer Differenz zwischen Höhenwerten von innerhalb des Längenbereichs angeordneten Orten auf der Referenzoberfläche und einem linearen Mittelwert der Höhenwerte angibt, wobei die Länge wenigstens 100 μm beträgt.