DE102015210893B4 - Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie geladener Teilchen und Teilchenstrahlgerät mit einer Analyseeinrichtung - Google Patents

Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie geladener Teilchen und Teilchenstrahlgerät mit einer Analyseeinrichtung Download PDF

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Abstract

Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (114, 425), mit
- mindestens einem Strahlerzeuger (101, 301, 402) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen,
- mindestens einer Objektivlinse (107, 304, 421) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (114, 425), wobei bei einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (114, 425) Wechselwirkungsteilchen entstehen, und mit
- mindestens einer Analyseeinrichtung (500) zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen in Form der Wechselwirkungsteilchen, wobei die Analyseeinrichtung (500) aufweist:
- mindestens einen Detektor (428) zur Detektion der geladenen Teilchen, wobei der Detektor eine Detektionsfläche (510) zum Auftreffen der sich in eine Einfallsrichtung (E) zum Detektor (428) hin bewegenden geladenen Teilchen aufweist,
- mindestens eine Gegenfeldgittereinrichtung (430), an der eine Spannung zur Reflektion eines Teils der geladenen Teilchen von der Gegenfeldgittereinrichtung (430) derart angelegt ist, dass der Teil der geladenen Teilchen nicht vom Detektor (428) detektiert wird,
- mindestens eine elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) zur Kompensation einer Verschiebung eines Crossovers der geladenen Teilchen auf einer optischen Achse, wobei ausgehend vom Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Detektor (428), dann die Gegenfeldgittereinrichtung (430) und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) angeordnet sind, wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) eine Krümmung aufweist und wobei die optische Achse (501)durch die Gegenfeldgittereinrichtung (430) verläuft,
- einen Krümmungsmittelpunkt (M, M') der Gegenfeldgittereinrichtung (430), wobei der Krümmungsmittelpunkt (M, M') ein Schnittpunkt der optischen Achse (501) mit der Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist und wobei die Krümmung einen Krümmungsradius (R, R') aufweist, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') und einem Ausgangspunkt (A) auf der optischen Achse (501) gegeben ist, wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) vom Krümmungsmittelpunkt (M, M') aus gesehen in Richtung des Ausgangspunkts (A) gekrümmt ist; und wobei
- die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) ist entlang der optischen Achse (501) in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen nach dem Ausgangspunkt (A) angeordnet;
(ii) der Ausgangspunkt (A) ist entlang der optischen Achse (501) zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) und dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') angeordnet; oder
(iii) der Ausgangspunkt (A) ist entlang der optischen Achse (501) in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen nach der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) und nach dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie geladener Teilchen und ein Teilchenstrahlgerät mit einer derartigen Analyseeinrichtung. Beispielsweise ist das Teilchenstrahlgerät ein Elektronenstrahlgerät und/oder ein Ionenstrahlgerät.
  • Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend auch SEM genannt) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (nachfolgend auch TEM genannt), werden zur Untersuchung von Objekten (auch Proben genannt) verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und Verhalten der Objekte unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.
  • Bei einem SEM wird ein Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und durch ein Strahlführungssystem auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Zur Fokussierung wird eine Objektivlinse verwendet. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Primärelektronenstrahl rasterförmig über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem zu untersuchenden Objekt. Als Folge der Wechselwirkung entstehen insbesondere Wechselwirkungsteilchen. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen. Die Wechselwirkungsteilchen bilden den sogenannten Sekundärstrahl und werden von mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, welche zur Erzeugung eines Bildes des Objekts verwendet werden. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts.
  • Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen werden durch ein System, das ein Objektiv beinhaltet, auf einen Leuchtschirm oder auf einen Detektor - beispielsweise in Form einer Kamera - abgebildet. Das vorgenannte System umfasst beispielsweise zusätzlich auch ein Projektiv. Die Abbildung kann dabei auch im Scan-Modus eines TEM erfolgen. Ein derartiges TEM wird in der Regel als STEM bezeichnet. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, an dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreute Elektronen und/oder von dem zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärelektronen mittels eines weiteren Detektors zu detektieren, um ein zu untersuchendes Objekt abzubilden.
  • Es ist bekannt, die Funktion eines STEM und eines SEM in einem einzelnen Teilchenstrahlgerät zu integrieren. Mit diesem Teilchenstrahlgerät sind somit Untersuchungen von Objekten mit einer SEM-Funktion und/oder mit einer STEM-Funktion möglich.
  • Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Objekt in einem Teilchenstrahlgerät zum einen mit Elektronen und zum anderen mit Ionen zu analysieren und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise ist an dem Teilchenstrahlgerät eine Elektronenstrahlsäule angeordnet, welche die Funktion eines SEM aufweist. Zusätzlich ist an dem Teilchenstrahlgerät eine lonenstrahlsäule angeordnet. Mittels eines in der lonenstrahlsäule angeordneten lonenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Bearbeitung eines Objekts verwendet werden. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder es wird ein Material auf das Objekt aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ hierzu werden die Ionen zur Bildgebung verwendet. Die Elektronenstrahlsäule mit der SEM-Funktion dient insbesondere der weiteren Untersuchung des bearbeiteten oder unbearbeiteten Objekts, aber auch zur Bearbeitung des Objekts.
  • Bei einem weiteren bekannten Teilchenstrahlgerät wird aus dem oben genannten Sekundärstrahl ein großer Teil der Sekundärteilchen von den zurückgestreuten Teilchen getrennt. Beispielsweise wird ein großer Teil der Sekundärelektronen aus dem Sekundärstrahl ausgeblendet. Es erreichen dann fast nur noch Rückstreuelektronen den Detektor. Diese Rückstreuelektronen werden vom Detektor detektiert. Es werden Detektionssignale erzeugt, welche zur Bildgebung verwendet werden. Das bekannte Teilchenstrahlgerät weist ein Gegenfeldgitter auf, welches zwischen dem Objekt und dem Detektor angeordnet ist. An dem Gegenfeldgitter ist eine Spannung derart angelegt, dass ein großer Teil der Sekundärelektronen von dem Gegenfeldgitter reflektiert und nicht vom Detektor detektiert wird.
  • Das oben genannte Gegenfeldgitter wird auch dazu verwendet, die Energie der Wechselwirkungsteilchen zu bestimmen. Wie oben bereits erwähnt, wird an dem Gegenfeldgitter eine Spannung derart angelegt, dass ein großer Teil der Sekundärteilchen, beispielsweise der Sekundärelektronen, von dem Gegenfeldgitter reflektiert und nicht vom Detektor detektiert wird. Die Spannung bestimmt eine Schwellenenergie. Wechselwirkungsteilchen, die eine Energie aufweisen, die größer als die durch das Gegenfeldgitter vorgegebene Schwellenenergie ist, erreichen den Detektor und werden detektiert. Somit kann eine Aussage dahingehend getroffen werden, dass die detektierten Wechselwirkungsteilchen eine Energie aufweisen, die größer als die Schwellenenergie ist.
  • Bei einem weiteren bekannten Teilchenstrahlgerät ist es vorgesehen, zusätzlich zu dem oben genannten Gegenfeldgitter eine elektrostatische Blende zwischen dem Gegenfeldgitter und dem Detektor anzuordnen. Durch Anlegen einer Spannung an der elektrostatischen Blende wird ein elektrisches Feld derart erzeugt, dass nur Wechselwirkungsteilchen auf den Detektor treffen, welche die Schwellenenergie oder im Wesentlichen die Schwellenenergie aufweisen.
  • Es ist ferner bekannt, das Gegenfeldgitter gewölbt auszubilden. Mittels dieses Gegenfeldgitters wird ein sphärisches Gegenfeld erzeugt, welches es ermöglicht, dass sowohl nahe als auch fern zu einer optischen Achse des Teilchenstrahlgeräts verlaufende Wechselwirkungsteilchen, die von einem Punkt auf der optischen Achse aus verlaufen und ein divergentes Bündel bilden, das Gegenfeldgitter passieren und den Detektor erreichen, wenn die Wechselwirkungsteilchen zumindest die Schwellenenergie aufweisen.
  • Bei einem wiederum weiteren bekannten Teilchenstrahlgerät ist es vorgesehen, in zur Einfallsrichtung der Wechselwirkungsteilchen auf den Detektor entgegengesetzter Richtung gesehen zunächst ein Gegenfeldgitter und dann eine magnetische oder elektrostatische Linse anzuordnen. Hierdurch ist es möglich, ein divergentes Bündel des Strahls der Wechselwirkungsteilchen parallel in das Gegenfeld des Gegenfeldgitters eintreten zu lassen.
  • Hinsichtlich des Standes der Technik wird auf die EP 1 439 565 B1 , die US 2014/0284476 A1 , die DE 199 29 185 A1 , die WO 2008/087384 A2 und die WO 2008/087386 A1 verwiesen.
  • Aus der DE 36 38 682 A1 ist ein Spektrometerobjektiv für Korpuskularstrahlmesstechnik bekannt. Das bekannte Spektrometerobjektiv weist einen Detektor mit einer Channelplate auf. Ferner weist das bekannte Spektrometerobjektiv Gegenfeldgitter zur Energieanalyse auf. Das bekannte Gerät weist auch eine Objektivlinse auf, wobei ausgehend von dem Detektor in eine zur Einfallsrichtung von geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Detektor, dann die Gegenfeldgitter und dann die Objektivlinse angeordnet sind. Die Gegenfeldgitter sind gekrümmt. Ferner ist eine optische Achse vorgesehen, welche durch die Gegenfeldgitter verläuft. Darüber hinaus ist ein Krümmungsmittelpunkt der Gegenfeldgitter gegeben, wobei der Krümmungsmittelpunkt ein Schnittpunkt der optischen Achse mit den Gegenfeldgittern ist und wobei die Krümmung einen Krümmungsradius aufweist, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und einem Ausgangspunkt auf der optischen Achse gegeben ist. Die Gegenfeldgitter sind vom Krümmungsmittelpunkt aus gesehen in Richtung des Ausgangspunkts gekrümmt.
  • Ferner wird hinsichtlich des Standes der Technik auf eine Veröffentlichung von M. Steigerwald, A Mirror-Corrected Scanning Electron Microscope, Proc. of Frontiers of Characterization and Metrology for Nanoelectronics 2013, auf die DE 10 2006 043 895 A1 , auf die DE 10 2013 006 535 A1 sowie auf eine Veröffentlichung von V. Romanovsky et al., Fully Electrostatic Low Energy Scanning Electron Column, S.33 bis 34, Proceedings of the 8th International Seminar Recent Trends in Charged Particle Optics and Surface Physics Instrumentation 2002 verwiesen.
  • Das Bündel des Strahls der Wechselwirkungsteilchen, beispielsweise der obengenannte Sekundärstrahl, kann recht groß sein. Beispielsweise kann das Bündel des Sekundärstrahls einen Divergenzwinkel von ungefähr ± 40 mrad aufweisen. Dies bedeutet, dass einige der Wechselwirkungsteilchen des Sekundärstrahls nahe der optischen Achse des Teilchenstrahlgeräts verlaufen. Wiederum andere Wechselwirkungsteilchen des Sekundärstrahls verlaufen fern der optischen Achse. Bei dem Teilchenstrahlgerät, das sowohl die oben genannte magnetische oder elektrostatische Linse als auch das oben genannte Gegenfeldgitter aufweist, verlaufen die Wechselwirkungsteilchen, die nahe zur optischen Achse verlaufen, nach Durchlaufen der magnetischen oder elektrostatischen Linse in guter Näherung parallel zur optischen Achse. Allerdings verlaufen Wechselwirkungsteilchen, die fern zur optischen Achse verlaufen, aufgrund eines Öffnungsfehlers der magnetischen oder elektrostatischen Linse nach Durchlaufen der magnetischen oder elektrostatischen Linse nicht parallel zur optischen Achse, sondern in Richtung der optischen Achse. Dies kann bei der Detektion der Wechselwirkungsteilchen zu Fehlern führen. Möglicherweise erreichen nicht alle Wechselwirkungsteilchen, die eigentlich die Schwellenenergie aufweisen, den Detektor.
  • Das vorgenannte Problem kann dann gelöst werden, wenn das zwischen dem Detektor und der magnetischen oder elektrostatischen Linse angeordnete Gegenfeldgitter derart gekrümmt ist, dass der Ausgangspunkt des Krümmungsradius einem Crossover des Sekundärstrahls auf der optischen Achse entspricht. Nachfolgend wird erläutert, was unter den Begriffen Ausgangspunkt und Crossover verstanden wird. Der Ausgangspunkt ist ein Punkt auf der optischen Achse, die das Gegenfeldgitter durchläuft. Ein Schnittpunkt der optischen Achse mit dem Gegenfeldgitter ist ein Krümmungsmittelpunkt der Krümmung. Der Krümmungsradius der Krümmung entspricht der Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und dem Ausgangspunkt. Unter einem Crossover wird eine Position auf einer Achse, beispielsweise der optischen Achse eines Teilchenstrahlgeräts, verstanden, an der Teilchen, beispielsweise die Elektronen des Primärelektronenstrahls oder Teilchen des Sekundärstrahls, zusammenlaufen und eine Querschnittsfläche des Strahls, beispielsweise des Primärelektronenstrahls oder des Sekundärstrahls, ein lokales Minimum aufweist.
  • Es kann nun vorkommen, dass aufgrund von geänderten Abbildungseigenschaften des Teilchenstrahlgeräts der Crossover des Sekundärstrahls der Wechselwirkungsteilchen entlang der optischen Achse wandert. Da die Krümmung des bekannten Gegenfeldgitters sich nicht oder nur sehr schwer ändern lässt, ist eine Anpassung auf die veränderte Position des Crossovers nicht oder nur sehr schwer möglich, so dass die Wechselwirkungsteilchen, welche auf zur optischen Achse fernen Bahnen verlaufen, den Detektor möglicherweise nicht erreichen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen und ein Teilchenstrahlgerät mit einer derartigen Analyseeinrichtung anzugeben, bei dem eine Verschiebung eines Crossovers des Sekundärstrahls der Wechselwirkungsteilchen entlang einer optischen Achse kompensiert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Analyseeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 20 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
  • Die Analyseeinrichtung des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen, insbesondere Wechselwirkungsteilchen vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei den geladenen Teilchen um Sekundärteilchen in Form von Sekundärelektronen oder Sekundärionen. Bei weiteren Ausführungsformen umfassen die Wechselwirkungsteilchen zusätzlich oder alternativ zurückgestreute Teilchen, beispielsweise Rückstreuelektronen. Die Analyseeinrichtung weist mindestens einen Detektor zur Detektion der geladenen Teilchen auf. Der Detektor ist mit einer Detektionsfläche versehen, auf der die geladenen Teilchen, die sich in eine Einfallsrichtung zum Detektor hin bewegen, auftreffen. Beispielsweise bewegen sich die geladenen Teilchen entlang einer optischen Achse in Einfallsrichtung zum Detektor hin.
  • Die Analyseeinrichtung weist ferner mindestens eine Gegenfeldgittereinrichtung auf, an der eine Spannung derart angelegt ist, dass ein Teil der geladenen Teilchen von der Gegenfeldgittereinrichtung reflektiert und nicht vom Detektor detektiert wird. Ein weiterer Teil der geladenen Teilchen, welcher eine Energie oberhalb oder gleich einer durch die Spannung vorgegebenen Schwellenenergie aufweist, wird nicht reflektiert, kann die Gegenfeldgittereinrichtung passieren und wird zum Detektor geführt.
  • Darüber hinaus weist die Analyseeinrichtung mindestens eine elektrostatische und/oder magnetische Linse auf, wobei ausgehend vom Detektor in einer zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Detektor, dann die Gegenfeldgittereinrichtung und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die vorgenannten Einheiten ausgehend vom Detektor in der zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen in der folgenden Reihenfolge angeordnet: der Detektor - die Gegenfeldgittereinrichtung - die elektrostatische und/oder magnetische Linse.
  • Die Gegenfeldgittereinrichtung weist eine Krümmung auf. Ferner verläuft durch die Gegenfeldgittereinrichtung die bereits oben genannte optische Achse. Die Gegenfeldgittereinrichtung weist einen Krümmungsmittelpunkt auf, der ein Schnittpunkt der optischen Achse mit der Gegenfeldgittereinrichtung ist. Die Krümmung weist einen Krümmungsradius auf, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und einem Ausgangspunkt auf der optischen Achse gegeben ist. Die Gegenfeldgittereinrichtung ist vom Krümmungsmittelpunkt aus gesehen in Richtung des Ausgangspunkts gekrümmt. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung eines der folgenden Merkmale vorgesehen:
    • - die elektrostatische und/oder magnetische Linse ist entlang der optischen Achse in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen nach dem Ausgangspunkt angeordnet;
    • - der Ausgangspunkt ist entlang der optischen Achse zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse und dem Krümmungsmittelpunkt angeordnet; oder
    • - der Ausgangspunkt ist entlang der optischen Achse in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen nach der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse und nach dem Krümmungsmittelpunkt angeordnet.
  • Wenn die Position des Crossovers auf der optischen Achse sich ändert (beispielsweise durch Änderung von Abbildungseigenschaften eines Teilchenstrahlgeräts, in dem die Analyseeinrichtung angeordnet ist), dann ist es möglich, durch eine an die Verschiebung des Crossovers angepasste Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse diese Verschiebung zu kompensieren. Die elektrostatische und/oder magnetische Linse wird immer derart erregt, dass zum einen die geladenen Teilchen, die sich nahe der optischen Achse bewegen, weiter nahe an der optischen Achse und entlang der optischen Achse geführt werden. Zum anderen werden die geladenen Teilchen, die fern der optischen Achse verlaufen, in einer Richtung hin zur optischen Achse geführt. Beim Passieren der Gegenfeldgittereinrichtung durchlaufen dann sowohl geladene Teilchen mit einer Energie höher als die Schwellenenergie, die nahe der optischen Achse verlaufen, als auch geladene Teilchen mit einer Energie höher als die Schwellenenergie, die fern der optischen Achse verlaufen, das in der Gegenfeldgittereinrichtung erzeugte Gegenfeld parallel oder im Wesentlichen parallel zum Gegenfeld und treffen auf die Detektionsfläche des Detektors. Die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse ist derart gering, dass ein Öffnungsfehler der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse kaum Einfluss auf die durch die elektrostatische und/oder magnetische Linse tretenden geladenen Teilchen hat. Ferner weist die Erfindung die Möglichkeit auf, durch eine anfängliche Wahl der Krümmung der Gegenfeldgittereinrichtung die Länge der Strecke zwischen dem Ausgangspunkt und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse festzulegen. Man kann demnach die Krümmung anfänglich derart wählen, dass die verschiedenen möglichen Positionen des Crossover berücksichtigt werden können, die beispielsweise bei unterschiedlichen Abbildungseigenschaften eines Teilchenstrahlgeräts, in dem die Analyseeinrichtung angeordnet ist, entstehen können.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Analyseeinrichtung eines der folgenden Merkmale aufweist:
    • - ein Crossover der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen hinter dem Ausgangspunkt und vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse auf der optischen Achse angeordnet;
    • - ein Crossover der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse angeordnet, wobei die elektrostatische und/oder magnetische Linse in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor dem Ausgangspunkt angeordnet ist; oder
    • - ein Crossover der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen hinter dem Ausgangspunkt angeordnet, wobei der Ausgangspunkt in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen hinter der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse angeordnet ist.
  • Bei der Anordnung des Crossovers in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen hinter der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse ist der Crossover als ein virtueller Crossover ausgebildet. Bei den weiteren oben genannten Anordnungen ist der Crossover als reeller Crossover ausgebildet.
  • Bei einer Ausgestaltung der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Einfallsrichtung der geladenen Teilchen parallel zur optischen Achse ausgerichtet ist.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Gegenfeldgittereinrichtung sphärisch ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die die Gegenfeldgittereinrichtung als Kugelsegment ausgebildet ist.
  • Bei einer wiederum weiteren Ausgestaltung der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Krümmung in Richtung der Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gekrümmt ist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Krümmung in zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzter Richtung gekrümmt ist. Die letztgenannte Ausführungsform ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Crossover zwischen dem Ausgangspunkt und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse auf der optischen Achse angeordnet ist, nämlich in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen in der Reihenfolge Ausgangspunkt - Crossover - elektrostatische und/oder magnetische Linse. Ferner ist die letztgenannte Ausführungsform auch dann vorgesehen, wenn in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen die folgende Reihenfolge gegeben ist: elektrostatische und/oder magnetische Linse - Ausgangspunkt - Krümmungsmittelpunkt, wobei der Ausgangspunkt in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor dem Crossover angeordnet ist. Die letztgenannte Ausführungsform ist auch dann insbesondere vorgesehen, wenn der Crossover in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse angeordnet ist, wobei bei dieser Ausführungsform der Ausgangspunkt zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse und dem Krümmungsmittelpunkt angeordnet ist.
  • Bei einer Ausführungsform der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Gegenfeldgittereinrichtung mindestens ein erstes Gitter und mindestens ein zweites Gitter aufweist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter jeweils gekrümmt sind. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter einen konstanten Abstand zueinander haben. Genauer gesagt, ist es vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter konzentrisch sind, also eine erste Krümmung des ersten Gitters und eine zweite Krümmung des zweiten Gitters einen identischen Ausgangspunkt aufweisen. Als Abstand wird die Strecke bezeichnet, die ausgehend von einem ersten Punkt auf einem der beiden Gitter (also des ersten Gitters und des zweiten Gitters) die kürzeste Länge zu einem zweiten Punkt auf dem anderen der beiden Gitter aufweist.
  • Es hat sich gezeigt, dass der Crossover der geladenen Teilchen sich in einem x-Schnitt entlang einer x-Achse und einem y-Schnitt entlang einer y-Achse an unterschiedlichen Positionen der optischen Achse befinden kann, wobei die optische Achse eine z-Achse ist und wobei die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Um dieses zu kompensieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Analyseeinrichtung vorgesehen, einen Stigmator zu verwenden. So weist die Analyseeinrichtung beispielsweise mindestens einen Stigmator auf, wobei ausgehend von dem Detektor in einer zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst die elektrostatische und/oder magnetische Linse und dann der Stigmator angeordnet sind. Zusätzlich ist es beispielsweise vorgesehen, dass die elektrostatische und/oder magnetische Linse eine minimale Brennweite aufweist. Der Abstand zwischen dem Stigmator und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse entspricht beispielsweise maximal der minimalen Brennweite. Die Position des Stigmators in der Analyseeinrichtung ist aber nicht auf die vorgenannte Anordnung eingeschränkt. Vielmehr ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Analyseeinrichtung vorgesehen, ausgehend von dem Detektor in einer zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst den mindestens einen Stigmator und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse anzuordnen. Auch hier ist es beispielsweise zusätzlich vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem Stigmator und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse maximal der minimalen Brennweite der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse entspricht. Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel ist es alternativ vorgesehen, dass der Stigmator mit der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse als eine einzelne teilchenoptische Einheit ausgebildet ist. Beispielsweise ist diese teilchenoptische Einheit als elektrostatische Linse mit einer Elektrode oder mit mehreren Elektroden ausgebildet, die magnetisch oder nicht-magnetisch sein können. Die Elektrode oder die mehreren Elektroden sind segmentiert und weisen mehrere Segmente auf. Die einzelnen Segmente sind mit Zusatzwicklungen versehen oder können mit unterschiedlichen Spannungen derart beaufschlagt sein, dass sie zum einen die Funktion der elektrostatischen Linse und zum anderen die Funktion des Stigmators aufweisen können. Bei einer magnetischen Linse ist es beispielsweise vorgesehen, dass Polschuhe der magnetischen Linse segmentiert sind und mit Zusatzwicklungen versehen werden oder mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden können, um die beiden vorgenannten Funktionen zu realisieren. Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Stigmator als Luftspule(n) ausgebildet ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Stigmator magnetisch oder elektrostatisch ausgebildet ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Analyseeinrichtung weist die Analyseeinrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse auf, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung angelegten Spannung gesteuert wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse in Abhängigkeit der Schwellenenergie gesteuert. Dies hat den nachfolgenden Hintergrund. Im Strahl der geladenen Teilchen sind Teilchen mit verschiedenen Energien enthalten. Demnach ist es fast unumgänglich, dass die Crossover dieser geladenen Teilchen an unterschiedlichen Stellen entlang der optischen Achse angeordnet sind. Wenn die Analyseeinrichtung in einem Teilchenstrahlgerät mit einem Strahlteiler eingesetzt wird, dann kann es trotz einer Optimierung des Strahlteilers, bei der die geladenen Teilchen den Strahlteiler nahe der optischen Achse der Analyseeinrichtung verlassen, sein, dass in Abhängigkeit der Energie der geladenen Teilchen ein geringer lateraler Versatz des Crossovers zur optischen Achse der Analyseeinrichtung auftritt. Für eine gute Energieauflösung ist es wünschenswert, wenn die geladenen Teilchen mit einer Energie nahe der Schwellenenergie ihren Crossover im Ausgangspunkt haben. Aus diesem Grunde ist es bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beispielsweise vorgesehen, die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung angelegten Spannung derart zu steuern, dass der Crossover dieser geladenen Teilchen im Ausgangspunkt angeordnet wird. Weitere Ausführungsbeispiele sind weiter unten angegeben.
  • Die Erfindung betrifft auch eine weitere Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen, insbesondere Wechselwirkungsteilchen. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise die bereits weiter oben genannten Wechselwirkungsteilchen. Die weitere erfindungsgemäße Analyseeinrichtung weist mindestens eine optische Achse und mindestens einen Detektor zur Detektion der geladenen Teilchen auf. Der Detektor ist mit einer Detektionsfläche versehen, auf der die geladenen Teilchen, welche sich in eine Einfallsrichtung zum Detektor hin bewegen, auftreffen. Darüber hinaus weist die weitere Analyseeinrichtung mindestens eine Gegenfeldgittereinrichtung auf, an der eine Spannung derart angelegt ist, dass ein Teil der geladenen Teilchen von der Gegenfeldgittereinrichtung reflektiert und nicht vom Detektor detektiert wird. Ein weiterer Teil der geladenen Teilchen, welcher eine Energie oberhalb oder gleich einer durch die Spannung vorgegebenen Schwellenenergie aufweist, wird nicht reflektiert und kann die Gegenfeldgittereinrichtung passieren und wird zum Detektor geführt. Die Gegenfeldgittereinrichtung weist eine Krümmung auf. Ferner ist die Gegenfeldgittereinrichtung entlang der optischen Achse verschiebbar ausgebildet.
  • Die weitere erfindungsgemäße Analyseeinrichtung weist aufgrund der verschiebbaren Gegenfeldgittereinrichtung dieselben Wirkungen auf, die bereits weiter oben erläutert wurden. Es ist möglich, unterschiedliche Positionen des Crossover durch Verschiebung der Gegenfeldgittereinrichtung derart zu kompensieren, dass achsnahe und achsferne Wechselwirkungsteilchen, die zumindest die Schwellenenergie aufweisen, die Gegenfeldgittereinrichtung passieren können.
  • Bei einer Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Analyseeinrichtung mindestens eine Antriebseinheit zur Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung entlang der optischen Achse aufweist.
  • Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es vorgesehen, dass die Antriebseinheit derart konfiguriert ist, dass die Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung angelegten Spannung gesteuert wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt die Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung in Abhängigkeit der Schwellenenergie. Auf diese Weise ist es möglich, einen Crossover von geladenen Teilchen, die eine Energie nahe der Schwellenenergie aufweisen, beispielsweise in einen Ausganspunkt A zu legen, von dem der Krümmungsradius der Krümmung der Gegenfeldgittereinrichtung zu einem Krümmungsmittelpunkt der Gegenfeldgittereinrichtung verläuft. Hinsichtlich der Begriffe Krümmungsradius und Krümmungsmittelpunkt wird auf weiter oben und weiter unten verwiesen.
  • Bei einer Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Einfallsrichtung der geladenen Teilchen parallel zur optischen Achse ausgerichtet ist.
  • Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die optische Achse durch die Gegenfeldgittereinrichtung verläuft. Ferner weist die Gegenfeldgittereinrichtung mindestens einen Krümmungsmittelpunkt auf, wobei der Krümmungsmittelpunkt ein Schnittpunkt der optischen Achse mit der Gegenfeldgittereinrichtung ist. Die Krümmung der Gegenfeldgittereinrichtung weist einen Krümmungsradius auf, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und einem Ausgangspunkt auf der optischen Achse gegeben ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Gegenfeldgittereinrichtung sphärisch ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Gegenfeldgittereinrichtung als Kugelsegment ausgebildet ist.
  • Bei einer wiederum weiteren Ausgestaltung der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Krümmung in Richtung der Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gekrümmt ist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Krümmung in zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gekrümmt ist. Die letztgenannte Ausführungsform ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Crossover zwischen dem Ausgangspunkt und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse auf der optischen Achse angeordnet ist, nämlich in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen in der Reihenfolge Ausgangspunkt - Crossover - elektrostatische und/oder magnetische Linse. Ferner ist die letztgenannte Ausführungsform auch dann vorgesehen, wenn in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen die folgende Reihenfolge gegeben ist: elektrostatische und/oder magnetische Linse - Ausgangspunkt - Krümmungsmittelpunkt, wobei der Ausgangspunkt in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor dem Crossover angeordnet ist. Die letztgenannte Ausführungsform ist auch dann insbesondere vorgesehen, wenn der Crossover in Einfallsrichtung der geladenen Teilchen gesehen vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse angeordnet ist, wobei bei dieser Ausführungsform der Ausgangspunkt zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse und dem Krümmungsmittelpunkt angeordnet ist.
  • Bei einer Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Gegenfeldgittereinrichtung mindestens ein erstes Gitter und mindestens ein zweites Gitter aufweist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter jeweils gekrümmt sind. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter einen konstanten Abstand zueinander haben. Genauer gesagt ist es vorgesehen, dass das erste Gitter und das zweite Gitter konzentrisch sind, also eine erste Krümmung des ersten Gitters und eine zweite Krümmung des zweiten Gitters einen identischen Ausgangspunkt aufweisen. Als Abstand wird die Strecke bezeichnet, die ausgehend von einem ersten Punkt auf einem der beiden Gitter (also des ersten Gitters und des zweiten Gitters) die kürzeste Länge zu einem zweiten Punkt auf dem anderen der beiden Gitter aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Analyseeinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die weitere Analyseeinrichtung mindestens einen Stigmator aufweist. Ausgehend von dem Detektor in einer zur Einfallsrichtung der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen sind zunächst der Detektor und dann der Stigmator angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Stigmator magnetisch oder elektrostatisch ausgebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen auf. Beispielsweise sind die Primärteilchen Elektronen oder Ionen. Ferner weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mindestens eine Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt auf. Bei einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Detektor entstehen Wechselwirkungsteilchen, beispielsweise Sekundärteilchen in Form von Sekundärelektronen und/oder Sekundärionen oder rückgestreute Teilchen in Form von Rückstreuelektronen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mit mindestens einer Analyseeinrichtung zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen in Form der Wechselwirkungsteilchen versehen, wobei die Analyseeinrichtung mindestens eines der oben oder weiter unten genannten Merkmale oder eine Kombination aus mindestens zwei der oben oder weiter unten genannten Merkmale aufweist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts weist das Teilchenstrahlgerät eines der folgenden Merkmale auf:
    • - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung;
    • - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung mit mindestens einem magnetischen Sektor zur Ablenkung des Teilchenstrahls;
    • - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung und mindestens eine Steuereinheit zur Steuerung der Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass die Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung angelegten Spannung gesteuert wird; oder
    • - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung mit mindestens einem magnetischen Sektor zur Ablenkung des Teilchenstrahls und mit mindestens einer Steuereinheit zur Steuerung des magnetischen Sektors, wobei die Steuereinheit derart konfiguriert ist, dass der magnetische Sektor in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung angelegten Spannung gesteuert wird.
  • Hinsichtlich der Vorteile für die Steuerung in Abhängigkeit der angelegten Spannung wird auf weiter oben verwiesen.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich oder alternativ hierzu vorgesehen, dass das Teilchenstrahlgerät mindestens einen Spiegelkorrektor zum Korrigieren von chromatischer und/oder sphärischer Aberration aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder als lonenstrahlgerät ausgebildet ist.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen als ein erster Strahlerzeuger zur Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls mit ersten geladenen Primärteilchen und die Objektivlinse als eine erste Objektivlinse zur Fokussierung des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt ausgebildet ist. Darüber hinaus weist das Teilchenstrahlgerät mindestens einen zweiten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls mit zweiten geladenen Primärteilchen und mindestens eine zweite Objektivlinse zur Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt auf. Die zweiten geladenen Primärteilchen sind beispielsweise Elektronen oder Ionen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mittels Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts;
    • 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts;
    • 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts;
    • 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät;
    • 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät;
    • 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät;
    • 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät;
    • 8 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät;
    • 9 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät; und
    • 10 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform einer Analyseeinrichtung für ein Teilchenstrahlgerät.
  • Die Erfindung wird nun mittels Teilchenstrahlgeräten in Form eines SEM und in Form eines Kombinationsgeräts, das eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule aufweist, näher erläutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät, insbesondere bei jedem Elektronenstrahlgerät und/oder jedem lonenstrahlgerät eingesetzt werden kann.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines SEM 100. Das SEM 100 weist einen ersten Strahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 101 auf, welche als Kathode ausgebildet ist. Ferner ist das SEM 100 mit einer Extraktionselektrode 102 sowie mit einer Anode 103 versehen, die auf ein Ende eines Strahlführungsrohrs 104 des SEM 100 aufgesetzt ist. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 als thermischer Feldemitter ausgebildet. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine derartige Elektronenquelle 101 eingeschränkt. Vielmehr ist jede Elektronenquelle verwendbar.
  • Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 austreten, bilden einen Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf Anodenpotential beschleunigt. Das Anodenpotential beträgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel 1 kV bis 20 kV gegenüber einem Massepotential eines Gehäuses einer Probenkammer 120, beispielsweise 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV. Es könnte aber alternativ auch auf Massepotential liegen.
  • An dem Strahlführungsrohr 104 sind zwei Kondensorlinsen angeordnet, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106. Dabei sind ausgehend von der Elektronenquelle 101 in Richtung einer ersten Objektivlinse 107 gesehen zunächst die erste Kondensorlinse 105 und dann die zweite Kondensorlinse 106 angeordnet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsformen des SEM 100 nur eine einzelne Kondensorlinse aufweisen können. Zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 ist eine erste Blendeneinheit 108 angeordnet. Die erste Blendeneinheit 108 liegt zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 auf Hochspannungspotential, nämlich dem Potential der Anode 103 oder auf Masse. Die erste Blendeneinheit 108 weist zahlreiche erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in 1 dargestellt ist. Beispielsweise sind zwei erste Blendenöffnungen 108A vorhanden. Jede der zahlreichen ersten Blendenöffnungen 108A weist einen unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser auf. Mittels eines Verstellmechanismus (nicht dargestellt) ist es möglich, eine gewünschte erste Blendenöffnung 108A auf eine optische Achse OA des SEM 100 einzustellen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass bei weiteren Ausführungsformen die erste Blendeneinheit 108 nur mit einer einzigen Blendenöffnung 108A versehen sein kann. Bei dieser Ausführungsform kann ein Verstellmechanismus nicht vorgesehen sein. Die erste Blendeneinheit 108 ist dann ortsfest ausgebildet. Zwischen der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 ist eine ortsfeste zweite Blendeneinheit 109 angeordnet. Alternativ hierzu ist vorgesehen, die zweite Blendeneinheit 109 beweglich auszubilden.
  • Die erste Objektivlinse 107 weist Polschuhe 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Durch diese Bohrung ist das Strahlführungsrohr 104 geführt. In den Polschuhen 110 sind ferner Spulen 111 angeordnet.
  • In einem unteren Bereich des Strahlführungsrohrs 104 ist eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung angeordnet. Diese weist eine einzelne Elektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, welches einem Objekt 114 zugewandt ist. Die Rohrelektrode 113 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potential der Anode 103, während die einzelne Elektrode 112 sowie das Objekt 114 auf einem gegenüber dem Potential der Anode 103 niedrigeren Potential liegen. Im vorliegenden Fall ist dies das Massepotential des Gehäuses der Probenkammer 120. Auf diese Weise können die Elektronen des Primärelektronenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung des Objekts 114 erforderlich ist.
  • Das SEM 100 weist ferner eine Rastereinrichtung 115 auf, durch die der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 114 gerastert werden kann. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt 114. Als Folge der Wechselwirkung entstehen Wechselwirkungsteilchen, welche detektiert werden. Als Wechselwirkungsteilchen werden insbesondere Elektronen aus der Oberfläche des Objekts 114 emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen.
  • Das Objekt 114 und die einzelne Elektrode 112 können auch auf unterschiedlichen und von Masse verschiedenen Potentialen liegen. Hierdurch ist es möglich, den Ort der Verzögerung des Primärelektronenstrahls in Bezug auf das Objekt 114 einzustellen. Wird beispielsweise die Verzögerung recht nahe zum Objekt 114 durchgeführt, werden Abbildungsfehler kleiner.
  • Zur Detektion der Sekundärelektronen und/oder der Rückstreuelektronen ist eine Detektoranordnung im Strahlführungsrohr 104 angeordnet, die einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117 aufweist. Der erste Detektor 116 ist dabei entlang der optischen Achse OA quellenseitig angeordnet, während der zweite Detektor 117 objektseitig entlang der optischen Achse OA im Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind in Richtung der optischen Achse OA des SEM 100 versetzt zueinander angeordnet. Sowohl der erste Detektor 116 als auch der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Primärelektronenstrahl treten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 liegen annähernd auf dem Potential der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die optische Achse OA des SEM 100 verläuft durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen.
  • Der zweite Detektor 117 dient hauptsächlich der Detektion von Sekundärelektronen. Die Sekundärelektronen weisen beim Austritt aus dem Objekt 114 zunächst eine geringe kinetische Energie und beliebige Bewegungsrichtungen auf. Durch das von der Rohrelektrode 113 ausgehende starke Absaugfeld werden die Sekundärelektronen in Richtung der ersten Objektivlinse 107 beschleunigt. Die Sekundärelektronen treten annähernd parallel in die erste Objektivlinse 107 ein. Der Bündeldurchmesser des Strahls der Sekundärelektronen bleibt auch in der ersten Objektivlinse 107 klein. Die Objektivlinse 107 wirkt nun stark auf die Sekundärelektronen und erzeugt einen vergleichsweise kurzen Fokus der Sekundärelektronen mit ausreichend steilen Winkeln zur optischen Achse OA, so dass die Sekundärelektronen nach dem Fokus weit auseinander laufen und den zweiten Detektor 117 auf seiner aktiven Fläche treffen. An dem Objekt 114 zurückgestreute Elektronen - also Rückstreuelektronen -, die im Vergleich zu den Sekundärelektronen eine relativ hohe kinetische Energie beim Austritt aus dem Objekt 114 aufweisen, werden dagegen vom zweiten Detektor 117 nur zu einem geringen Anteil erfasst. Die hohe kinetische Energie und die Winkel der Rückstreuelektronen zur optischen Achse OA bei Austritt aus dem Objekt 114 führen dazu, dass eine Strahltaille, also ein Strahlbereich mit minimalen Durchmesser, der Rückstreuelektronen in der Nähe des zweiten Detektors 117 liegt. Ein großer Teil der Rückstreuelektronen tritt durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 durch. Der erste Detektor 116 dient daher im Wesentlichen zur Erfassung der Rückstreuelektronen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des SEM 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich mit einem Gegenfeldgitter 116A ausgebildet sein. Das Gegenfeldgitter 116A ist an der zum Objekt 114 gerichteten Seite des ersten Detektors 116 angeordnet. Das Gegenfeldgitter 116A weist ein hinsichtlich des Potentials des Strahlführungsrohrs 104 negatives Potential derart auf, dass nur Rückstreuelektronen mit einer hohen Energie durch das Gegenfeldgitter 116A zu dem ersten Detektor 116 gelangen. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 ein weiteres Gegenfeldgitter auf, das analog zum vorgenannten Gegenfeldgitter 116A des ersten Detektors 116 ausgebildet ist und eine analoge Funktion aufweist.
  • Die mit dem ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugten Detektionssignale werden verwendet, um ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 114 zu erzeugen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 übertrieben dargestellt sind. Die Durchgangsöffnung des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 haben eine Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Beispielsweise sind sie kreisförmig ausgebildet und weisen ein Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm senkrecht zur optischen Achse OA auf.
  • Die zweite Blendeneinheit 109 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Lochblende ausgestaltet und ist mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchtritt des Primärelektronenstrahls versehen, welcher eine Ausdehnung im Bereich vom 5 µm bis 500 µm aufweist, beispielsweise 35 µm. Alternativ hierzu ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die zweite Blendeneinheit 109 mit mehreren Blendenöffnungen versehen ist, die mechanisch zum Primärelektronenstrahl verschoben werden können oder die unter Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Ablenkelementen vom Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufenblende ausgebildet. Diese trennt einen ersten Bereich, in welchem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in welchem ein Ultrahochvakuum herrscht (10-6 Pa bis 10-10 Pa), von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum aufweist (10-1 Pa bis 10-5 Pa). Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, welcher zur Probenkammer 120 hinführt.
  • Neben der Bilderzeugung wird bei dem hier dargestellten SEM 100 die Energie der Wechselwirkungsteilchen analysiert. Hierfür ist im Bereich der Probenkammer 120 beispielsweise zwischen dem Strahlführungsrohr 104 und dem Objekt 114 seitlich des Objekts 114 eine Analyseeinrichtung 500 angeordnet. Um die Wechselwirkungsteilchen auf die Analyseeinrichtung 500 zu lenken, kann das Objekt 114 gekippt werden und das Potential der einzelnen Elektrode 112 derart gewählt werden, dass die Wechselwirkungsteilchen die Analyseeinrichtung 500 erreichen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, die Wechselwirkungsteilchen mit einem Strahlablenker 122, der schematisch dargestellt ist, in Richtung der Analyseeinrichtung 500 zu lenken.
  • Das SEM 100 weist ferner einen vierten Detektor 121 auf, welcher in der Probenkammer 120 angeordnet ist. Genauer gesagt ist der vierte Detektor 121 von der Elektronenquelle 101 entlang der optischen Achse OA aus gesehen hinter dem Objekt 114 angeordnet. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt 114. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt 114 treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 114 in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtretenden Elektronen werden durch den vierten Detektor 121 detektiert.
  • 2 zeigt ein Teilchenstrahlgerät in Form eines Kombinationsgeräts 200. Das Kombinationsgerät 200 weist zwei Teilchenstrahlsäulen auf. Zum einen ist das Kombinationsgerät 200 mit dem SEM 100 versehen, wie es in der 1 bereits dargestellt ist, allerdings ohne die Probenkammer 120. Vielmehr ist das SEM 100 an einer Probenkammer 201 angeordnet. Das SEM 100 dient der Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls, nämlich des bereits weiter oben beschriebenen Primärelektronenstrahls. Zum anderen ist das Kombinationsgerät 200 mit einem Ionenstrahlgerät 300 versehen, das ebenfalls an der Probenkammer 201 angeordnet ist. Das SEM 100 ist hinsichtlich der Probenkammer 201 vertikal angeordnet. Hingegen ist das lonenstrahlgerät 300 um einen Winkel von ca. 50° geneigt zum SEM 100 angeordnet. Es weist einen zweiten Strahlerzeuger in Form eines Ionenstrahlerzeugers 301 auf. Mit dem lonenstrahlerzeuger 301 werden Ionen erzeugt, die einen zweiten Teilchenstrahl in Form eines lonenstrahls bilden. Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 302, die auf einem vorgebbaren Potential liegt, beschleunigt. Der zweite Teilchenstrahl gelangt dann durch eine Ionenoptik des lonenstrahlgeräts 300, wobei die lonenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 aufweist. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt schließlich eine lonensonde, die auf das an einem Probenhalter 305 angeordnete Objekt 114 fokussiert wird.
  • Oberhalb der Objektivlinse 304 (also in Richtung des lonenstrahlerzeugers 301) sind eine einstellbare Blende 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 angeordnet, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Rasterelektroden ausgebildet sind. Mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 wird der zweite Teilchenstrahl über die Oberfläche des Objekts 114 gerastert, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in eine erste Richtung und die zweite Elektrodenanordnung 308 in eine zweite Richtung wirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Damit erfolgt das Rastern zum Beispiel in eine x-Richtung. Das Rastern in einer dazu senkrechten y-Richtung erfolgt durch weitere, um 90° verdrehte Elektroden (nicht dargestellt) an der ersten Elektrodenanordnung 307 und an der zweiten Elektrodenanordnung 308.
  • Die in der 2 dargestellten Abstände zwischen den einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 sind übertrieben dargestellt, um die einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 besser darzustellen.
  • In der Probenkammer 201 ist eine Analyseeinrichtung 500 angeordnet, mit der Wechselwirkungsteilchen analysiert werden, die aufgrund einer Wechselwirkung des Primärelektronenstrahls mit dem Objekt 114 oder aufgrund einer Wechselwirkung des lonenstrahls mit dem Objekt 114 entstehen. Beispielsweise sind die Wechselwirkungsteilchen Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen und/oder Sekundärionen.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Teilchenstrahlgeräts nach der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel des Teilchenstrahlgeräts ist mit dem Bezugszeichen 400 versehen und umfasst einen Spiegelkorrektor zum Korrigieren beispielsweise von chromatischer und/oder sphärischer Aberration. Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst eine Teilchenstrahlsäule 401, die als Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist und im Wesentlichen einer Elektronenstrahlsäule eines korrigierten SEM entspricht. Das Teilchenstrahlgerät 400 ist aber nicht auf ein SEM mit einem Spiegelkorrektor eingeschränkt. Vielmehr kann das Teilchenstrahlgerät jegliche Art von Korrektureinheiten umfassen.
  • Die Teilchenstrahlsäule 401 umfasst einen Teilchenstrahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 402 (Kathode), eine Extraktionselektrode 403 und eine Anode 404. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 als ein thermischer Feldemitter ausgebildet. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 402 austreten, werden zu der Anode 404 aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 402 und der Anode 404 beschleunigt. Demnach wird ein Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls entlang einer ersten optischen Achse OA1 gebildet.
  • Der Teilchenstrahl wird entlang eines Strahlweges geführt, welcher der ersten optischen Achse OA1 entspricht, nachdem der Teilchenstrahl aus der Elektronenquelle 402 ausgetreten ist. Zur Führung des Teilchenstrahls werden eine erste elektrostatische Linse 405, eine zweite elektrostatische Linse 406 und eine dritte elektrostatische Linse 407 verwendet.
  • Ferner wird der Teilchenstrahl entlang des Strahlwegs unter Verwendung einer Strahlführungseinrichtung eingestellt. Die Strahlführungsrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Quelleneinstelleinheit mit zwei magnetischen Ablenkeinheiten 408, die entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das Teilchenstrahlgerät 400 elektrostatische Strahlablenkeinheiten. Eine erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die bei einer weiteren Ausführungsform auch als Quadrupol ausgebildet ist, ist zwischen der zweiten elektrostatischen Linse 406 und der dritten elektrostatischen Linse 407 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409 ist ebenfalls hinter den magnetischen Ablenkeinheiten 408 angeordnet. Eine erste Multipoleinheit 409A in Form einer ersten magnetischen Ablenkeinheit ist an einer Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite Multipoleinheit 409B in Form einer zweiten magnetischen Ablenkeinheit an der anderen Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B werden zur Einstellung des Teilchenstrahls hinsichtlich der Achse der dritten elektrostatischen Linse 407 und des Eingangsfensters einer Strahlablenkeinrichtung 410 eingestellt. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B können wie ein Wienfilter zusammenwirken. Am Eingang der Strahlablenkeinrichtung 410 ist ein weiteres magnetisches Ablenkelement 432 angeordnet.
  • Die Strahlablenkeinrichtung 410 wird als Teilchenstrahlablenker verwendet, welcher den Teilchenstrahl in einer bestimmten Weise ablenkt. Die Strahlablenkeinrichtung 410 umfasst mehrere magnetische Sektoren, nämlich einen ersten magnetischen Sektor 411A, einen zweiten magnetischen Sektor 411B, einen dritten magnetischen Sektor 411C, einen vierten magnetischen Sektor 411D, einen fünften magnetischen Sektor 411E, einen sechsten magnetischen Sektor 411F und einen siebten magnetischen Sektor 411G. Der Teilchenstrahl tritt in die Strahlablenkeinrichtung 410 entlang der ersten optischen Achse OA1 ein und wird durch die Strahlablenkeinrichtung 410 in die Richtung einer zweiten optischen Achse OA2 abgelenkt. Die Strahlablenkung erfolgt mittels des ersten magnetischen Sektors 411A, mittels des zweiten magnetischen Sektors 411B und mittels des dritten magnetischen Sektors 411C um einen Winkel von 30° bis 120°. Die zweite optische Achse OA2 ist in demselben Winkel zu der ersten optischen Achse OA1 ausgerichtet. Die Strahlablenkeinrichtung 410 lenkt auch den Teilchenstrahl ab, welcher entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt ist, und zwar in die Richtung einer dritten optischen Achse OA3. Die Strahlablenkung wird durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E bereitgestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel in 3 wird die Ablenkung zu der zweiten optischen Achse OA2 und zu der dritten optischen Achse OA3 durch Ablenkung des Teilchenstrahls in einem Winkel von 90° bereitgestellt. Somit verläuft die dritte optische Achse OA3 koaxial zu der ersten optischen Achse OA1. Es wird aber darauf hingewiesen, dass das Teilchenstrahlgerät 400 nach der hier beschriebenen Erfindung nicht auf Ablenkwinkel von 90° eingeschränkt ist. Vielmehr kann jeder geeignete Ablenkwinkel durch die Strahlablenkeinrichtung 410 gewählt werden, beispielsweise 70° oder 110°, so dass die erste optische Achse OA1 nicht koaxial zu der dritten optischen Achse OA3 verläuft. Hinsichtlich weiterer Details der Strahlablenkeinrichtung 410 wird Bezug auf die WO 2002/067286 A2 genommen.
  • Nachdem der Teilchenstrahl durch den ersten magnetischen Sektor 411A, den zweiten magnetischen Sektor 411B und den dritten magnetischen Sektor 411C abgelenkt wurde, wird der Teilchenstrahl entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt. Der Teilchenstrahl wird zu einem elektrostatischen Spiegel 414 geführt und verläuft auf seinem Weg zu dem elektrostatischen Spiegel 414 entlang einer vierten elektrostatischen Linse 415, einer dritten Multipoleinheit 416A in Form einer magnetischen Ablenkeinheit, einer zweiten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 416, einer dritten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 417 und einer vierten Multipoleinheit 416B in Form einer magnetischen Ablenkeinheit. Der elektrostatische Spiegel 414 umfasst eine erste Spiegelelektrode 413A, eine zweite Spiegelelektrode 413B und eine dritte Spiegelelektrode 413C. Elektronen des Teilchenstrahls, die an dem elektrostatischen Spiegel 414 zurückreflektiert werden, verlaufen wieder entlang der zweiten optischen Achse OA2 und treten wieder in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein. Sie werden dann durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E zu der dritten optischen Achse OA3 abgelenkt.
  • Die Elektronen des Teilchenstrahls treten aus der Strahlablenkeinrichtung 410 aus und werden entlang der dritten optischen Achse OA3 zu dem Objekt 425 geführt, das untersucht werden soll. Auf dem Weg zum Objekt 425 wird der Teilchenstrahl zu einer fünften elektrostatischen Linse 418, einem Strahlführungsrohr 420, einer fünften Multipoleinheit 418A, einer sechsten Multipoleinheit 418B und einer Objektivlinse 421 geführt. Die fünfte elektrostatische Linse 418 ist eine elektrostatische Immersionslinse. Der Teilchenstrahl wird durch die fünfte elektrostatische Linse 418 auf ein elektrisches Potential des Strahlführungsrohrs 420 abgebremst oder beschleunigt.
  • Der Teilchenstrahl wird durch die Objektivlinse 421 in eine Fokusebene fokussiert, in welcher das Objekt 425 angeordnet ist. Das Objekt 425 ist an einem beweglichen Probentisch 424 angeordnet. Der bewegliche Probentisch 424 ist in einer Probenkammer 426 des Teilchenstrahlgeräts 400 angeordnet.
  • Die Objektivlinse 421 kann als eine Kombination einer magnetischen Linse 422 und einer sechsten elektrostatischen Linse 423 ausgebildet sein. Das Ende des Strahlführungsrohrs 420 kann ferner eine Elektrode einer elektrostatischen Linse sein. Teilchen des Teilchenstrahlgeräts werden - nachdem sie aus dem Strahlführungsrohr 420 austreten - auf ein Potential des Objekts 425 abgebremst, das auf dem Probentisch 424 angeordnet ist. Die Objektivlinse 421 ist nicht auf eine Kombination der magnetischen Linse 422 und der sechsten elektrostatischen Linse 423 eingeschränkt. Vielmehr kann die Objektivlinse 421 jegliche geeignete Form annehmen. Beispielsweise kann die Objektivlinse auch als rein magnetische Linse oder als rein elektrostatische Linse ausgebildet sein.
  • Der Teilchenstrahl, der auf das Objekt 425 fokussiert wird, wechselwirkt mit dem Objekt 425. Es werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt. Insbesondere werden Sekundärelektronen aus dem Objekt 425 emittiert oder Rückstreuelektronen werden an dem Objekt 425 zurückgestreut. Die Sekundärelektronen oder die Rückstreuelektronen werden wieder beschleunigt und in das Strahlführungsrohr 420 entlang der dritten optischen Achse OA3 geführt. Insbesondere verlaufen die Bahnen der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen auf dem Weg des Strahlverlaufs des Teilchenstrahls in entgegengesetzter Richtung zum Teilchenstrahl.
  • Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst einen ersten Detektor 419, welcher entlang des Strahlwegs zwischen der Strahlablenkeinrichtung 410 und der Objektivlinse 421 angeordnet ist. Sekundärelektronen, welche in Richtungen verlaufen, die hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 in einem großen Winkel ausgerichtet sind, werden durch den ersten Detektor 419 detektiert. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 am Ort des ersten Detektors 419 einen kleinen Achsenabstand haben - d.h. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche am Ort des ersten Detektors 419 einen kleinen Abstand von der dritten optischen Achse OA3 aufweisen- treten in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein und werden durch den fünften magnetischen Sektor 411E, den sechsten magnetischen Sektor 411F und den siebten magnetischen Sektor 411G entlang eines Detektionsstrahlwegs 427 zu einem Analysedetektor 428 einer Analyseeinrichtung 500 abgelenkt. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Der Ablenkwinkel beträgt beispielsweise 90° oder 110°.
  • Der erste Detektor 419 erzeugt Detektionssignale, die weitgehend durch emittierte Sekundärelektronen erzeugt werden. Die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 erzeugt werden, werden zu einer Elektronikeinheit (nicht dargestellt) geführt und werden verwendet, um Informationen über die Eigenschaften des Wechselwirkungsbereichs des fokussierten Teilchenstrahls mit dem Objekt 425 zu erhalten. Insbesondere wird der fokussierte Teilchenstrahl über das Objekt 425 unter Verwendung einer Rastereinrichtung 429 gerastert. Durch die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 erzeugt werden, kann dann ein Bild des gerasterten Bereichs des Objekts 425 erzeugt werden und auf einer Darstellungseinheit, beispielsweise einem Monitor, angezeigt werden.
  • Die Analyseeinrichtung 500 weist eine Gegenfeldgittereinrichtung 430 auf, die vor dem Analysedetektor 428 angeordnet ist. Verschiedene Ausführungsformen der Analyseeinrichtung 500, die in einem der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 und 400 angeordnet sein können oder sind, werden nachfolgend näher erläutert.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der Analyseeinrichtung 500 wird nun anhand der 4 näher erläutert. Der Analysedetektor 428 ist mit einer Detektionsfläche 510 versehen, auf der die Wechselwirkungsteilchen beispielsweise in Form der Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen auftreffen. Die Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen bewegen sich entlang einer optischen Achse 501 der Analyseeinrichtung 500 in Richtung des Analysedetektors 428.
  • Die Gegenfeldgittereinrichtung 430 weist ein erstes Gitter 503 und ein zweites Gitter 504 auf. Das erste Gitter 503 und das zweite Gitter 504 sind mit einem konstanten Abstand zueinander angeordnet. Genauer gesagt, sind das erste Gitter 503 und das zweite Gitter 504 konzentrisch zueinander angeordnet. Das erste Gitter 503 weist eine erste Krümmung auf und das zweite Gitter 504 weist eine zweite Krümmung auf. Die erste Krümmung und die zweite Krümmung sind entgegengesetzt zur Richtung der Einfallsrichtung E - eine Bewegungsrichtung der Wechselwirkungsteilchen - gekrümmt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Gitter 503 und das zweite Gitter 504 sphärisch ausgebildet sind. Ferner können das erste Gitter 503 und das zweite Gitter 504 auch jeweils als Kugelsegment ausgebildet sein.
  • Nachfolgend wird auf die Krümmung des ersten Gitters 503 eingegangen. Durch das erste Gitter 503 verläuft die optische Achse 501. Das erste Gitter 503 weist einen Krümmungsmittelpunkt M auf, der ein Schnittpunkt der optischen Achse 501 mit dem ersten Gitter 503 ist. Die Krümmung weist einen Krümmungsradius R auf, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt M und einem Ausgangspunkt A auf der optischen Achse 501 gegeben ist. Hinsichtlich der Krümmung des zweiten Gitters 504 gilt analoges, wobei das zweite Gitter 504 mit der optischen Achse 501 einen Schnittpunkt aufweist, welcher dem Krümmungsmittelpunkt M' der Krümmung des zweiten Gitters 504 entspricht. Der entsprechende Ausgangspunkt für den Krümmungsradius R' der Krümmung des zweiten Gitters 504 ist wiederum der Ausgangspunkt A. Sowohl das erste Gitter 503 als auch das zweite Gitter 504 sind vom Krümmungsmittelpunkt M, M' aus gesehen in Richtung des Ausgangspunkts A gekrümmt.
  • Darüber hinaus weist die Analyseeinrichtung 500 eine elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 auf, wobei ausgehend vom Analysedetektor 428 in einer zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Analysedetektor 428, dann die Gegenfeldgittereinrichtung 430 und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die vorgenannten Einheiten ausgehend vom Analysedetektor 428 in der zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzten Richtung gesehen in der folgenden Reihenfolge angeordnet: der Analysedetektor 428 - die Gegenfeldgittereinrichtung 430 - die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502. Die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 ist entlang der optischen Achse 501 zwischen dem Ausgangspunkt A und dem Krümmungsmittelpunkt M des ersten Gitters 503 angeordnet. Darüber hinaus ist zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 und dem Ausgangspunkt A ein Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen auf der optischen Achse 501 angeordnet. Hinsichtlich der Definition des Crossovers wird auf weiter oben verwiesen. Die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 ist derart erregt, dass zum einen die Wechselwirkungsteilchen, die sich nahe der optischen Achse 501 bewegen, weiter nahe an der optischen Achse 501 und entlang der optischen Achse 501 geführt werden. Wechselwirkungsteilchen, die fern der optischen Achse 501 verlaufen, werden in einer Richtung hin zur optischen Achse 501 geführt. Die letztgenannten Wechselwirkungsteilchen sind mit dem Bezugszeichen 505 und 506 versehen.
  • Mittels einer Spannungseinstelleinheit 507 ist es möglich, an der Gegenfeldgittereinrichtung 430 eine Spannung derart anzulegen, dass die Sekundärelektronen von der Gegenfeldgittereinrichtung 430 reflektiert und nicht vom Analysedetektor 428 detektiert werden. Die Rückstreuelektronen, welche eine Energie oberhalb oder gleich einer durch die Spannung vorgegebenen Schwellenenergie aufweisen, werden nicht von der Gegenfeldgittereinrichtung 430 reflektiert. Sie passieren die Gegenfeldgittereinrichtung 430 und treffen auf die Detektionsfläche 510 des Analysedetektors 428. Sie werden demnach detektiert. Demnach werden nur Wechselwirkungsteilchen detektiert, die eine Energie gleich oder höher als die Schwellenenergie aufweisen.
  • Das erste Gitter 503 und der Fußpunkt der Spannungseinstelleinheit 507 können jeweils auf Erde oder auf Anodenpotential liegen. Ferner weist die Detektionsfläche 510 relativ zum zweiten Gitter 504 ein elektrisches Potential derart auf, dass eine Detektion der Rückstreuelektronen auch möglich ist. Beispielsweise liegt die Detektionsfläche 510 auf Anodenpotential oder auf Massepotential.
  • Es kann vorkommen, dass die Position des Crossovers CO auf der optischen Achse 501 sich ändert. Beispielsweise tritt dies bei einer Änderung von Abbildungseigenschaften des Teilchenstrahlgeräts 100, 200 oder 400 ein, in dem die Analyseeinrichtung 500 angeordnet ist. Durch eine an die Verschiebung des Crossovers CO angepasste Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 ist es möglich, diese Verschiebung zu kompensieren. Die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 wird immer derart erregt, dass zum einen die Wechselwirkungsteilchen, die sich nahe der optischen Achse 501 bewegen, weiter nahe an der optischen Achse 501 und entlang der optischen Achse 501 geführt werden. Zum anderen werden Wechselwirkungsteilchen, die fern der optischen Achse 501 verlaufen, in einer Richtung hin zur optischen Achse 501 geführt. Beim Passieren der Gegenfeldeinrichtung 430 durchlaufen dann sowohl Rückstreuelektronen mit einer Energie höher als die Schwellenenergie, die nahe der optischen Achse 501 verlaufen, als auch Rückstreuelektronen mit einer Energie höher als die Schwellenenergie, die fern der optischen Achse 501 verlaufen, das in der Gegenfeldgittereinrichtung 430 erzeugte Gegenfeld parallel oder im Wesentlichen parallel zu dem Gegenfeld und treffen auf die Detektionsfläche 510 des Analysedetektors 428.
  • Die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 ist derart gering, dass ein Öffnungsfehler der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 kaum Einfluss auf die durch die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 tretenden Wechselwirkungsteilchen hat. Ferner weist die Erfindung die Möglichkeit auf, durch eine anfängliche Wahl der Krümmung der Gegenfeldgittereinrichtung 430 die Länge der Strecke zwischen dem Ausgangspunkt A und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 festzulegen. Man kann demnach die Krümmung anfänglich derart wählen, dass die verschiedenen Positionen des Crossover CO berücksichtigt werden können, die beispielsweise bei unterschiedlichen Abbildungseigenschaften des Teilchenstrahlgeräts 100, 200 oder 400, in dem die Analyseeinrichtung 500 angeordnet ist, entstehen können.
  • Die Analyseeinrichtung 500 weist eine Steuereinrichtung 512 zur Steuerung der Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 auf, wobei die Steuereinrichtung 512 derart konfiguriert ist, dass die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung 430 angelegten Spannung (also dem Potential des zweiten Gitters 504) gesteuert wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 in Abhängigkeit der Schwellenenergie gesteuert. Wie oben bereits erläutert, kann beispielsweise der Crossover CO der geladenen Teilchen des Sekundärstrahls in den Ausgangspunkt A gelegt werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, mittels einer Steuereinheit 513 (vgl. 3) die Erregung des sechsten magnetischen Sektors 411F und/oder des siebten magnetischen Sektors 411G in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung 430 angelegten Spannung anzusteuern. Die Erfindung ist hierauf aber nicht eingeschränkt. Vielmehr kann jede geeignete Strahlablenkeinheit und/oder Strahlformungseinheit hierzu verwendet werden.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 5 beruht auf der 4. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 5 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 weist die Ausführungsform der 5 einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508A oder einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508B auf. Es hat sich gezeigt, dass der Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen sich in einem x-Schnitt entlang einer x-Achse und einem y-Schnitt entlang einer y-Achse an unterschiedlichen Positionen der optischen Achse 501 befinden kann, wobei die optische Achse 501 eine z-Achse ist und wobei die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Um dieses zu kompensieren, ist es bei der Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500 der 5 vorgesehen, den Stigmator 508A oder 508B zu verwenden. So sind beispielsweise ausgehend von dem Analysedetektor 428 in der zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 und dann der Stigmator 508A angeordnet. Ferner weist die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 eine minimale Brennweite auf. Der Abstand zwischen dem Stigmator 508A und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 entspricht beispielsweise maximal dieser minimalen Brennweite. Die Position des Stigmators in der Analyseeinrichtung 500 ist aber nicht auf die vorgenannte Anordnung eingeschränkt. Vielmehr ist es alternativ vorgesehen, ausgehend von dem Analysedetektor 428 in der zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst den Stigmator 508B und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse 502 anzuordnen. Auch hier ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem Stigmator 508B und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 maximal der minimalen Brennweite der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 entspricht.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 6 beruht ebenfalls auf der 4. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 6 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 weist die Ausführungsform der 6 eine teilchenoptische Einheit 509 auf, welche die elektrostatische und/oder magnetischen Linse und den Stigmator bildet. Beispielsweise ist die teilchenoptische Einheit 509 als elektrostatische Linse mit einer Elektrode oder mehreren Elektroden ausgebildet, die magnetisch oder nicht-magnetisch ausgebildet sein können. Die Elektrode oder die mehreren Elektroden sind segmentiert und weisen mehrere Segmente auf. Die einzelnen Segmente sind mit Zusatzwicklungen versehen oder können mit unterschiedlichen Spannungen derart beaufschlagt sein, dass sie zum einen die Funktion der elektrostatischen Linse und zum anderen die Funktion des Stigmators aufweisen können. Bei einer magnetischen Linse ist es beispielsweise vorgesehen, dass Polschuhe der magnetischen Linse segmentiert sind und mit Zusatzwicklungen versehen werden oder mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt werden können, um die beiden vorgenannten Funktionen zu realisieren. Alternativ kann bei einer magnetischen Linse der Stigmator auch als separate Spulen, beispielsweise Luftspulen oder Luftwicklungen, ausgelegt sein, wobei die Spulen in der Nähe eines Polschuhs der magnetischen Linse zwischen dem Polschuh und der optischen Achse oder in einem Polschuhspalt zwischen den beiden Polschuhen der magnetischen Linse angeordnet sind.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 7 beruht auf der 4. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 7 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 weist die Ausführungsform der 7 keine elektrostatische und/oder magnetische Linse auf. Vielmehr ist die Gegenfeldgittereinrichtung 430 entlang der optischen Achse 501 mittels einer Antriebseinheit 511 verschiebbar angeordnet. Die 7 zeigt die Gegenfeldeinrichtung 430 in einer Ausgangsstellung, durch welche die Krümmungsradien R und R' gegeben sind. Diese Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500 weist aufgrund der verschiebbaren Gegenfeldgittereinrichtung 430 Wirkungen auf, die bereits weiter oben erläutert wurden.
  • Die Antriebseinheit 511 ist derart konfiguriert, dass die Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung 430 in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung 430 angelegten Spannung gesteuert wird.
  • Zusätzlich kann die Ausführungsform der 7 einen Stigmator 508A aufweisen. Ausgehend von dem Analysedetektor 428 in der zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzten Richtung gesehen sind zunächst der Analysedetektor 428, dann die Gegenfeldgittereinrichtung 430 und dann der Stigmator 508A angeordnet. Der Stigmator 508A ist magnetisch oder elektrostatisch ausgebildet.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 8 beruht auf der 4. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 8 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 ist bei der Ausführungsform der 8 der Ausgangspunkt A auf der optischen Achse 501 zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 und der Gegenfeldgittereinrichtung 430 angeordnet. Der Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom Ausgangspunkt A aus in Einfallsrichtung E gesehen auf der optischen Achse 501 angeordnet, beispielsweise zwischen dem Ausgangspunkt A und der Gegenfeldgittereinrichtung 430. Der Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen kann auch vom Ausgangspunkt A aus in Einfallsrichtung E gesehen hinter der Gegenfeldgittereinrichtung 430 (in 8 mit CO' bezeichnet) und auch zusätzlich hinter dem Analysedetektor 428 (in 8 mit CO" bezeichnet) auf der optischen Achse 501 angeordnet sein. Der Crossover CO oder CO' kann dann ein virtueller Crossover sein. Der Crossover CO" ist immer ein virtueller Crossover, da dieser in Einfallsrichtung E der geladenen Teilchen hinter dem Analysedetektor 428 liegt. Alternativ hierzu ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Crossover CO''' von der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 aus gesehen in zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzter Richtung auf der optischen Achse 501 anzuordnen. Der Crossover CO''' ist dann reell. Das Ausführungsbeispiel der 8 zeigt ferner auch einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508A oder einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508B. Hierzu wird auch auf die Ausführungen weiter oben verwiesen.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 9 beruht auf der 4. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 9 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 ist bei der Ausführungsform der 9 der Ausgangspunkt A auf der optischen Achse 501 zwischen der Gegenfeldgittereinrichtung 430 und dem Analysedetektor 428 angeordnet. Sowohl das erste Gitter 503 als auch das zweite Gitter 504 der Gegenfeldgittereinrichtung 430 sind in Richtung des Ausgangspunkts A gekrümmt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind das erste Gitter 503 und das zweite Gitter 504 in zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen gekrümmt. Der Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom Ausgangspunkt A aus in Einfallsrichtung E gesehen auf der optischen Achse 501 angeordnet, beispielsweise in Einfallsrichtung E gesehen hinter dem Analysedetektor 428. Alternativ kann er aber auch zwischen dem Ausgangspunkt A und dem Analysedetektor 428 angeordnet sein, beispielsweise als CO' oder als CO". Der Crossover CO oder CO" kann dann ein virtueller Crossover sein. Der Crossover CO ist immer ein virtueller Crossover, da er in Einfallsrichtung E der geladenen Teilchen gesehen hinter dem Analysedetektor 428 liegt. Alternativ hierzu ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Crossover CO''' von der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 aus gesehen in zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzter Richtung auf der optischen Achse 501 anzuordnen. Der Crossover CO''' ist dann reell. Das Ausführungsbeispiel der 9 zeigt ferner auch einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508A oder einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508B. Hierzu wird auch auf die Ausführungen weiter oben verwiesen. Ferner wird darauf hingewiesen, dass der Abstand zwischen der Gegenfeldgittereinrichtung 430 und dem Analysedetektor 428 nur schematisch zu verstehen ist. Der Abstand kann geeignet gewählt werden.
  • 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Analyseeinrichtung 500. 10 beruht auf der 9. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird daher zunächst auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch für die Ausführungsform der 9 gelten. Im Unterschied zur Ausführungsform der 9 ist bei der Ausführungsform der 10 der Ausgangspunkt A von der Gegenfeldgittereinrichtung 430 aus in Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen aus gesehen hinter dem Analysedetektor 428 auf der optischen Achse 501 angeordnet. Der Crossover CO der Wechselwirkungsteilchen ist bei diesem Ausführungsbeispiel von der Gegenfeldgittereinrichtung 430 aus in Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen aus gesehen hinter dem Ausgangspunkt A auf der optischen Achse 501 angeordnet. Der Crossover CO ist dann ein virtueller Crossover. Alternativ hierzu ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Crossover CO''' von der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse 502 aus in zur Einfallsrichtung E der Wechselwirkungsteilchen entgegengesetzter Richtung gesehen auf der optischen Achse 501 anzuordnen. Der Crossover CO''' ist dann reell. Das Ausführungsbeispiel der 10 zeigt ferner auch einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508A oder einen elektrostatischen oder magnetischen Stigmator 508B. Hierzu wird auch auf die Ausführungen weiter oben verwiesen.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    SEM
    101
    Elektronenquelle
    102
    Extraktionselektrode
    103
    Anode
    104
    Strahlführungsrohr
    105
    erste Kondensorlinse
    106
    zweite Kondensorlinse
    107
    erste Objektivlinse
    108
    erste Blendeneinheit
    108A
    erste Blendenöffnung
    109
    zweite Blendeneinheit
    110
    Polschuhe
    111
    Spulen
    112
    einzelne Elektrode
    113
    Rohrelektrode
    114
    Objekt
    115
    Rastereinrichtung
    116
    erster Detektor
    116A
    Gegenfeldgitter
    117
    zweiter Detektor
    118
    zweite Blendenöffnung
    120
    Probenkammer
    121
    vierter Detektor
    122
    Strahlablenker
    200
    Kombinationsgerät
    201
    Probenkammer
    300
    Ionenstrahlgerät
    301
    Ionenstrahlerzeuger
    302
    Extraktionselektrode im Ionenstrahlgerät
    303
    Kondensorlinse
    304
    zweite Objektivlinse
    305
    Probenhalter
    306
    einstellbare Blende
    307
    erste Elektrodenanordnung
    308
    zweite Elektrodenanordnung
    400
    Teilchenstrahlgerät mit Korrektoreinheit
    401
    Teilchenstrahlsäule
    402
    Elektronenquelle
    403
    Extraktionselektrode
    404
    Anode
    405
    erste elektrostatische Linse
    406
    zweite elektrostatische Linse
    407
    dritte elektrostatische Linse
    408
    magnetische Ablenkeinheit
    409
    erste elektrostatische Strahlablenkeinheit
    409A
    erste Multipoleinheit
    409B
    zweite Multipoleinheit
    410
    Strahlablenkeinrichtung
    411A
    erster magnetischer Sektor
    411B
    zweiter magnetischer Sektor
    411C
    dritter magnetischer Sektor
    411D
    vierter magnetischer Sektor
    411E
    fünfter magnetischer Sektor
    411F
    sechster magnetischer Sektor
    411G
    siebter magnetischer Sektor
    413A
    erste Spiegelelektrode
    413B
    zweite Spiegelelektrode
    413C
    dritte Spiegelelektrode
    414
    elektrostatischer Spiegel
    415
    vierte elektrostatische Linse
    416
    zweite elektrostatische Strahlablenkeinheit
    416A
    dritte Multipoleinheit
    416B
    vierte Multipoleinheit
    417
    dritte elektrostatische Strahlablenkeinheit
    418
    fünfte elektrostatische Linse
    418A
    fünfte Multipoleinheit
    418B
    sechste Multipoleinheit
    419
    erster Detektor
    420
    Strahlführungsrohr
    421
    Objektivlinse
    422
    magnetische Linse
    423
    sechste elektrostatische Linse
    424
    Probentisch
    425
    Objekt
    426
    Probenkammer
    427
    Detektionsstrahlweg
    428
    Analysedetektor
    429
    Rastereinrichtung
    430
    Gegenfeldgittereinrichtung
    432
    weiteres magnetisches Ablenkelement
    500
    Analyseeinrichtung
    501
    optische Achse in der Analyseeinrichtung
    502
    elektrostatische und/oder magnetische Linse
    503
    erstes Gitter
    504
    zweites Gitter
    505
    Verlauf achsenferne Rückstreuelektronen
    506
    Verlauf achsenferne Rückstreuelektronen
    507
    Spannungseinstelleinheit
    508A
    Stigmator
    508B
    Stigmator
    509
    teilchenoptische Einheit
    510
    Detektionsfläche
    511
    Antriebseinheit
    512
    Steuereinrichtung
    513
    Steuereinheit
    A
    Ausgangspunkt
    CO
    Crossover
    CO'
    weiterer Crossover
    CO''
    weiterer Crossover
    CO'''
    weiterer Crossover
    E
    Einfallsrichtung
    M
    Krümmungsmittelpunkt erstes Gitter
    M'
    Krümmungsmittelpunkt zweites Gitter
    OA
    optische Achse
    OA1
    erste optische Achse
    OA2
    zweite optische Achse
    OA3
    dritte optische Achse
    R
    Krümmungsradius erstes Gitter
    R'
    Krümmungsradius zweites Gitter

Claims (24)

  1. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (114, 425), mit - mindestens einem Strahlerzeuger (101, 301, 402) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen, - mindestens einer Objektivlinse (107, 304, 421) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (114, 425), wobei bei einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (114, 425) Wechselwirkungsteilchen entstehen, und mit - mindestens einer Analyseeinrichtung (500) zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen in Form der Wechselwirkungsteilchen, wobei die Analyseeinrichtung (500) aufweist: - mindestens einen Detektor (428) zur Detektion der geladenen Teilchen, wobei der Detektor eine Detektionsfläche (510) zum Auftreffen der sich in eine Einfallsrichtung (E) zum Detektor (428) hin bewegenden geladenen Teilchen aufweist, - mindestens eine Gegenfeldgittereinrichtung (430), an der eine Spannung zur Reflektion eines Teils der geladenen Teilchen von der Gegenfeldgittereinrichtung (430) derart angelegt ist, dass der Teil der geladenen Teilchen nicht vom Detektor (428) detektiert wird, - mindestens eine elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) zur Kompensation einer Verschiebung eines Crossovers der geladenen Teilchen auf einer optischen Achse, wobei ausgehend vom Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Detektor (428), dann die Gegenfeldgittereinrichtung (430) und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) angeordnet sind, wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) eine Krümmung aufweist und wobei die optische Achse (501)durch die Gegenfeldgittereinrichtung (430) verläuft, - einen Krümmungsmittelpunkt (M, M') der Gegenfeldgittereinrichtung (430), wobei der Krümmungsmittelpunkt (M, M') ein Schnittpunkt der optischen Achse (501) mit der Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist und wobei die Krümmung einen Krümmungsradius (R, R') aufweist, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') und einem Ausgangspunkt (A) auf der optischen Achse (501) gegeben ist, wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) vom Krümmungsmittelpunkt (M, M') aus gesehen in Richtung des Ausgangspunkts (A) gekrümmt ist; und wobei - die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) ist entlang der optischen Achse (501) in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen nach dem Ausgangspunkt (A) angeordnet; (ii) der Ausgangspunkt (A) ist entlang der optischen Achse (501) zwischen der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) und dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') angeordnet; oder (iii) der Ausgangspunkt (A) ist entlang der optischen Achse (501) in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen nach der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) und nach dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') angeordnet.
  2. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) ein Crossover (CO) der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen hinter dem Ausgangspunkt (A) und vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) auf der optischen Achse (501) angeordnet; (ii) ein Crossover (CO, CO', CO") der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen hinter dem Ausgangspunkt (A) angeordnet, wobei der Ausgangspunkt (A) in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen hinter der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) angeordnet ist; oder (iii) ein Crossover (CO''') der geladenen Teilchen ist in Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gesehen vor der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) angeordnet, wobei die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) in Einfallsrichtung (E) gesehen vor dem Ausgangspunkt (A) angeordnet ist.
  3. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einfallsrichtung (E) parallel zur optischen Achse (501) ausgerichtet ist.
  4. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinrichtung (500) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist sphärisch ausgebildet; oder - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist als Kugelsegment ausgebildet.
  5. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Krümmung ist in Richtung der Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gekrümmt; oder - die Krümmung ist in zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzter Richtung gekrümmt.
  6. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) weist mindestens ein erstes Gitter (503) und mindestens ein zweites Gitter (504) auf; oder - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) weist mindestens ein erstes Gitter (503) und mindestens ein zweites Gitter (504) auf, wobei das erste Gitter (503) konzentrisch zum zweiten Gitter (504) angeordnet ist, wobei der Ausgangspunkt (A) sowohl dem ersten Gitter (503) als auch dem zweiten Gitter (504) zugehörig ist.
  7. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - mindestens einen Stigmator (508A), wobei ausgehend von dem Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) und dann der Stigmator (508A) angeordnet sind; - mindestens einen Stigmator (508A), wobei ausgehend von dem Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) und dann der Stigmator (508A) angeordnet sind, wobei die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) eine minimale Brennweite aufweist und wobei ein Abstand zwischen dem Stigmator (508A) und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) maximal der minimalen Brennweite entspricht; - mindestens einen Stigmator (508B), wobei ausgehend von dem Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Stigmator (508B) und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) angeordnet sind; - mindestens einen Stigmator (508B), wobei ausgehend von dem Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Stigmator (508B) und dann die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) angeordnet sind, wobei die elektrostatische und/oder magnetische Linse (502) eine minimale Brennweite aufweist und wobei ein Abstand zwischen dem Stigmator (508B) und der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) maximal der minimalen Brennweite entspricht; oder - mindestens einen Stigmator, der mit der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse als eine einzelne optische Einheit (509) ausgebildet ist.
  8. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach Anspruch 7, wobei der Stigmator (508A, 508B, 509) magnetisch oder elektrostatisch ausgebildet ist.
  9. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinrichtung (500) eine Steuereinrichtung (512) zur Steuerung der Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (512) derart konfiguriert ist, dass die Erregung der elektrostatischen und/oder magnetischen Linse (502) in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung (430) angelegten Spannung gesteuert wird.
  10. Analyseeinrichtung (500) zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen, mit - mindestens einer optischen Achse (501), - mindestens einem Detektor (428) zur Detektion von geladenen Teilchen, wobei der Detektor (428) eine Detektionsfläche (510) zum Auftreffen der sich in eine Einfallsrichtung (E) zum Detektor (428) hin bewegenden geladenen Teilchen aufweist, - mindestens einer Gegenfeldgittereinrichtung (430), an der eine Spannung zur Reflektion eines Teils der geladenen Teilchen von der Gegenfeldgittereinrichtung (430) derart angelegt ist, dass der Teil der geladenen Teilchen nicht vom Detektor (428) detektiert wird, wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) eine Krümmung aufweist, und wobei die Gegenfeldgittereinrichtung (430) entlang der optischen Achse (501) verschiebbar ausgebildet ist.
  11. Analyseeinrichtung (500) nach Anspruch 10, wobei die Analyseeinrichtung (500) mindestens eine Antriebseinheit (511) zur Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung (430) entlang der optischen Achse (501) aufweist.
  12. Analyseeinrichtung (500) nach Anspruch 11, wobei die Antriebseinheit (511) derart konfiguriert ist, dass die Bewegung der Gegenfeldgittereinrichtung (430) in Abhängigkeit von der an der Gegenfeldgittereinrichtung (430) angelegten Spannung gesteuert wird.
  13. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Einfallsrichtung (E) parallel zur optischen Achse (501) ausgerichtet ist.
  14. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei - die optische Achse (501) durch die Gegenfeldgittereinrichtung (430) verläuft, und wobei - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) mindestens einen Krümmungsmittelpunkt (M, M') aufweist, wobei der Krümmungsmittelpunkt (M, M') ein Schnittpunkt der optischen Achse (501) mit der Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist und wobei die Krümmung einen Krümmungsradius (R, R') aufweist, welcher durch die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt (M, M') und einem Ausgangspunkt (A) auf der optischen Achse (501) gegeben ist.
  15. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Analyseeinrichtung (500) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist sphärisch ausgebildet; oder - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) ist als Kugelsegment ausgebildet.
  16. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Krümmung ist in Richtung der Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen gekrümmt; oder - die Krümmung ist in zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzter Richtung gekrümmt.
  17. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Analyseeinrichtung (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) weist mindestens ein erstes Gitter (503) und mindestens ein zweites Gitter (504) auf; oder - die Gegenfeldgittereinrichtung (430) weist mindestens ein erstes Gitter (503) und mindestens ein zweites Gitter (504) auf, wobei das erste Gitter (503) konzentrisch zum zweiten Gitter (504) angeordnet ist.
  18. Analyseeinrichtung (500) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Analyseeinrichtung (500) mindestens einen Stigmator (508A) aufweist, wobei ausgehend von dem Detektor (428) in einer zur Einfallsrichtung (E) der geladenen Teilchen entgegengesetzten Richtung gesehen zunächst der Detektor (428), dann die Gegenfeldgittereinrichtung (430) und dann der Stigmator (508A) angeordnet sind.
  19. Analyseeinrichtung (500) nach Anspruch 18, wobei der Stigmator (508A) magnetisch oder elektrostatisch ausgebildet ist.
  20. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (114, 425), mit - mindestens einem Strahlerzeuger (101, 301, 402) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen, - mindestens einer Objektivlinse (107, 304, 421) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (114, 425), wobei bei einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (114, 425) Wechselwirkungsteilchen entstehen, und mit - mindestens einer Analyseeinrichtung (500) zur Analyse der Energie von geladenen Teilchen in Form der Wechselwirkungsteilchen nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 19.
  21. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 20, wobei das Teilchenstrahlgerät (400) eines der folgenden Merkmale aufweist: - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410); - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410) mit mindestens einem magnetischen Sektor (411A bis 411G) zur Ablenkung des Teilchenstrahls; - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410) und mindestens eine Steuereinheit (513) zur Steuerung einer Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410), wobei die Steuereinheit (513) derart konfiguriert ist, dass die Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410) in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung (430) angelegten Spannung gesteuert wird; oder - mindestens eine Strahlablenk- und/oder Strahlformungseinrichtung (410) mit mindestens einem magnetischen Sektor (411A bis 411G) zur Ablenkung des Teilchenstrahls und mit mindestens einer Steuereinheit (513) zur Steuerung des magnetischen Sektors (411A bis 411G), wobei die Steuereinheit (513) derart konfiguriert ist, dass der magnetische Sektor (411A bis 411G) in Abhängigkeit der an der Gegenfeldgittereinrichtung (430) angelegten Spannung gesteuert wird.
  22. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 20 und 21, wobei das Teilchenstrahlgerät (400) mindestens einen Spiegelkorrektor (414) zum Korrigieren von chromatischer und/oder sphärischer Aberration aufweist.
  23. Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie 20 bis 22, wobei das Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) als Elektronenstrahlgerät und/oder als Ionenstrahlgerät ausgebildet ist.
  24. Teilchenstrahlgerät (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie 20 bis 23, wobei der Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Primärteilchen als ein erster Strahlerzeuger (101) zur Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls mit ersten geladenen Primärteilchen und die Objektivlinse als erste Objektivlinse (107) zur Fokussierung des ersten Teilchenstrahls ausgebildet ist, und wobei das Teilchenstrahlgerät (200) ferner aufweist: - mindestens einen zweiten Strahlerzeuger (301) zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls mit zweiten geladenen Primärteilchen, und - mindestens eine zweite Objektivlinse (304) zur Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt (114).
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