DE102016120902B4 - Multibeam Teilchenmikroskop - Google Patents

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Abstract

Vielstrahl-Teilchenmikroskop, umfassend:eine Vielstrahl-Teilchenquelle (300), welche dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) zu erzeugen;eine Objektivlinse (102), welche von Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) durchsetzt ist und dazu konfiguriert ist, die Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) jeweils auf eine Objektebene (101) zu richten und dort zu fokussieren;eine Detektoranordnung (200), welche dazu konfiguriert ist, Intensitäten einer Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen (9) zu detektieren, wobei ein jeder der Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durch Teilchen erzeugbar ist, die durch einen der Primär-Teilchenstrahlen (3) an einem in der Objektebene (101) anordenbaren Objekt (7) hervorgerufen werden, wobei Strahlengänge der Sekundär-Teilchenstrahlen (9) die Objektivlinse (102) durchsetzen;eine zwischen der Objektivlinse (102) und der Objektebene (101) angeordnete Multiaperturplatte (11), welche eine Mehrzahl von Öffnungen (37) aufweist, eine Elektrode (21), welche zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle (300) und der Multiaperturplatte (11) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, und ein Spannungsversorgungssystem (27);wobei verschiedene Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) von Strahlengängen verschiedener Primär-Teilchenstrahlen (3) durchsetzt sind,wobei verschiedene Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) von Strahlengängen verschiedener Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durchsetzt sind,wobei die Öffnung der Elektrode (21) von den Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) und von den Strahlengängen der Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durchsetzt ist,wobei das Spannungsversorgungssystem (27) dazu konfiguriert ist, einen Teilchenemitter der Vielstrahl-Teilchenquelle (300) auf ein erstes elektrisches Potential (U1) zu setzen, die Elektrode (21) auf ein zweites elektrisches Potential (U2) zu setzen, die Multiaperturplatte (11) auf ein drittes elektrisches Potential (U3) zu setzen, und ein an der Objektebene (101) anordenbares Objekt (7) auf ein viertes elektrisches Potential (U4) zu setzen, undwobei gilt:wobeiU1 das erste elektrische Potential ist undU4 das vierte elektrische Potential ist.A multi-beam particle microscope comprising: a multi-beam particle source (300) configured to generate a plurality of primary particle beams (3); an objective lens (102) passing through beam paths of said plurality of primary particle beams (3) and configured to respectively direct and focus the plurality of primary particle beams (3) onto an object plane (101); a detector array (200) configured to sense intensities of a plurality of secondary particle beams (9) wherein each of the secondary particle beams (9) is producible by particles caused by one of the primary particle beams (3) on an object (7) which can be arranged in the object plane (101), wherein beam paths of the secondary particle beams (9) passing through the objective lens (102); a multi-aperture plate (11) disposed between the objective lens (102) and the object plane (101), which has a plurality of apertures (37), an electrode (21) arranged between the multi-beam particle source (300) and the multi-aperture plate (11) and having an opening, and a power supply system (27), wherein different openings (37) of the multi-aperture plate (37) 11) of beam paths of different primary particle beams (3) are interspersed, wherein different openings (37) of the multi-aperture plate (11) of beam paths of different secondary particle beams (9) are interspersed, wherein the opening of the electrode (21) of the beam paths of the plurality of primary particle beams (3) and of the beam paths of the plurality of secondary particle beams (9), wherein the power supply system (27) is configured to move a particle emitter of the multi-beam particle source (300) to a first electrical potential (U1). to set the electrode (21) to a second electrical potential (U2), the multi-aperture plate (11) to a third electrical P otential (U3), and to set an object (7) which can be arranged on the object plane (101) to a fourth electric potential (U4), and where: U1 is the first electric potential and U4 is the fourth electric potential.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop.The invention relates to a multi-beam particle microscope.

Aus WO 2012/041464 A1 ist ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop bekannt, bei welchem eine Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen eines Bündels aus Primär-Teilchenstrahlen auf ein Objekt fokussiert werden. Die Primär-Teilchenstrahlen erzeugen an den Orten ihres Auftreffens auf dem Objekt Sekundärelektronen, welche durch ein an das Objekt angelegtes elektrisches Feld von dem Objekt weg beschleunigt und zu Sekundär-Teilchenstrahlen geformt werden, welche auf eine Detektoranordnung mit einer Vielzahl von Detektoren gerichtet werden. Hierbei erzeugt jeder einzelne Primär-Teilchenstrahl am Ort seines Auftreffens auf dem Objekt einen dem Primär-Teilchenstrahl zugeordneten Sekundär-Teilchenstrahl, und der Sekundär-Teilchenstrahl trifft auf wenigstens einen ihm zugeordneten Detektor der Detektoranordnung, so dass durch Detektieren der auf diesen wenigstens einen Detektor treffenden Teilchenintensität Information zu dem Ort des Objekts gewonnen werden kann, auf welchen der Primär-Teilchenstrahl gerichtet ist. Das Bündel aus Primär-Teilchenstrahlen kann durch das Vielstrahl-Teilchenmikroskop abgelenkt werden und das Objekt kann relativ zu dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop verlagert werden, um dessen Oberfläche systematisch mit den Primär-Teilchenstrahlen abzutasten und aus den dabei detektierten Intensitäten an Sekundär-Teilchenstrahlen ein elektronenmikroskopisches Bild des Objekts zu gewinnen.Out WO 2012/041464 A1 For example, a multi-beam particle microscope is known in which a plurality of primary particle beams of a beam of primary particle beams are focused onto an object. The primary particle beams generate secondary electrons at the locations of their impact on the object which are accelerated away from the object by an electric field applied to the object and formed into secondary particle beams which are directed to a detector array having a plurality of detectors. In this case, each individual primary particle beam generates a secondary particle beam associated with the primary particle beam at the location of its impact on the object, and the secondary particle beam strikes at least one detector of the detector arrangement assigned to it, so that by detecting the at least one detector striking it Particle intensity information can be obtained to the location of the object on which the primary particle beam is directed. The bundle of primary particle beams can be deflected by the multi-beam particle microscope and the object can be displaced relative to the multi-beam particle microscope to systematically scan the surface thereof with the primary particle beams and from the thus detected intensities of secondary particle beams form an electron micrograph to win the object.

Eine Weiterbildung des aus der WO 2012/041464 A1 bekannten Vielstrahl-Teilchenmikroskops ist in der DE 10 2014 008 383 A1 beschrieben.A further education from the WO 2012/041464 A1 known multi-beam particle microscope is in the DE 10 2014 008 383 A1 described.

Im Vergleich zu einem Teilchenstrahlmikroskop, welches mit lediglich einem Primär-Teilchenstrahl arbeitet, ergibt sich durch die gleichzeitige Verwendung der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen eine Erhöhung des Durchsatzes. Dabei werden Vielstrahl-Teilchenmikroskope beispielsweise auch zur Gewinnung hochaufgelöster dreidimensionaler Daten von biologischen Objekten mit einer als „serial block-face scanning electron microscopy“ bezeichneten Technik eingesetzt. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei einer gegebenen Auslegung einer Teilchenstrahloptik des Vielstrahl-Teilchenmikroskops für ein Bündel von vielen Primär-Teilchenstrahlen, welches einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen in dem Bündel nicht beliebig erhöht werden kann.Compared to a particle beam microscope which uses only one primary particle beam, the simultaneous use of the plurality of primary particle beams results in an increase in throughput. In this case, multi-beam particle microscopes are also used, for example, to obtain high-resolution three-dimensional data from biological objects using a technique known as "serial block-face scanning electron microscopy". However, it has been found that with a given design of particle beam optics of the multi-beam particle microscope for a bundle of many primary particle beams having a given diameter, the number of primary particle beams in the bundle can not be arbitrarily increased.

Aus US 2010/0320382 A1 ist ferner ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop bekannt, welches mehre Multiaperturplatten aufweist, die zwischen einer Vielstrahl-Teilchenquelle und einer Objektebene angeordnet sind und jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen, die von Primär-Teilchenstrahlen und von Sekundär-Teilchenstrahlen durchsetzt sind. Die mehren Multiaperturplatten wirken auf die Primär-Teilchenstrahlen als Objektivlinsen, indem an die Multiaperturplatten elektrische Potentiale derart angelegt werden, dass die Primär-Teilchenstrahlen beim Durchtritt durch die Öffnungen der Multiaperturplatten an der Objektebene fokussiert werden.Out US 2010/0320382 A1 Further, a multi-beam particle microscope is known, which has a plurality of multi-aperture plates, which are arranged between a multi-beam particle source and an object plane and each having a plurality of openings which are interspersed by primary particle beams and secondary particle beams. The multiple multi-aperture plates act on the primary particle beams as objective lenses by applying electrical potentials to the multi-aperture plates such that the primary particle beams are focused at the object plane as they pass through the apertures of the multi-aperture plates.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop vorzuschlagen, welches es ermöglicht, eine vergleichsweise große Anzahl von Primär-Teilchenstrahlen bzw. ein Bündel von Primär-Teilchenstrahlen einzusetzen, in welchem die Primär-Teilchenstrahlen einen geringen Abstand voneinander aufweisen.It is an object of the present invention to propose a multi-beam particle beam microscope which makes it possible to use a comparatively large number of primary particle beams or a bundle of primary particle beams in which the primary particle beams are closely spaced from each other.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops gelöst, welches die in dem beiliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beiliegenden abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by providing a multi-beam particle beam microscope having the features specified in the accompanying claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the attached dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine Vielstrahl-Teilchenquelle, welche dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen zu erzeugen, eine Objektivlinse, welche von Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen durchsetzt ist und dazu konfiguriert ist, die Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen jeweils auf eine Objektebene zu richten und dort zu fokussieren, eine Detektoranordnung, welche dazu konfiguriert ist, Intensitäten einer Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen zu detektieren, wobei ein jeder der Sekundär-Teilchenstrahlen durch Teilchen erzeugbar ist, die durch einen der Primär-Teilchenstrahlen an einem in der Objektebene anordenbaren Objekt hervorgerufen werden, wobei ein Strahlengang der Sekundär-Teilchenstrahlen die Objektivlinse durchsetzt.A multi-beam particle microscope according to the present invention is a multi-beam particle source configured to generate a plurality of primary particle beams, an objective lens interspersed with beam paths of the plurality of primary particle beams and configured to each of the plurality of primary particle beams To focus and focus on an object plane, a detector array which is configured to detect intensities of a plurality of secondary particle beams, wherein each of the secondary particle beams can be generated by particles, which by one of the primary particle beams at an in the object plane can be caused object, wherein a beam path of the secondary particle beams passes through the objective lens.

Im Betrieb des Vielstrahl-Teilchenmikroskops erzeugt ein jeder der Primär-Teilchenstrahlen einen von dem Ort des Auftreffens des Primär-Teilchenstrahls an dem Objekt ausgehenden Sekundär-Teilchenstrahl, dessen Intensität durch die Detektoranordnung detektierbar ist. Die Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen trifft an mit Abstand voneinander angeordneten Orten auf das Objekt auf, und die detektierten Intensitäten der den Primär-Teilchenstrahlen zugeordneten Sekundär-Teilchenstrahlen können Informationen über die Struktur des Objekts an den Auftrefforten der Primär-Teilchenstrahlen liefern. Hierbei ist es möglich, die Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen durch Strahlablenker des Vielstrahl-Teilchenmikroskops abzulenken, um die Primärteilchenstrahlen auf verschiedene Orte des Objekts zu richten und das Objekt mit den Primär-Teilchenstrahlen abzutasten, um ein elektronenmikroskopisches Bild des Objekts zu erhalten. Alternativ oder ergänzend zu der Ablenkung der Primär-Teilchenstrahlen durch Strahlablenker ist es möglich, das Objekt relativ zu dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop zu verlagern, um die Primär-Teilchenstrahlen ebenfalls auf verschiedene Orte des Objekts zu richten.In operation of the multibeam particle microscope, each of the primary particle beams generates a secondary particle beam emanating from the location of the impact of the primary particle beam on the object, the intensity of which is detectable by the detector arrangement. The plurality of primary particle beams impinge on the object at spaced locations, and the detected intensities of the secondary particle beams associated with the primary particle beams may provide information about the structure of the object at the points of incidence of the primary particle beams. Here, it is possible to deflect the plurality of primary particle beams by beam deflectors of the multi-beam particle microscope to direct the primary particle beams to different locations of the object and to scan the object with the primary particle beams, to obtain an electron microscopic image of the object. Alternatively or in addition to the deflection of the primary particle beams by beam deflectors, it is possible to displace the object relative to the multi-beam particle microscope in order to direct the primary particle beams also to different locations of the object.

Die Strahlengänge der Primär-Teilchenstrahlen und der Sekundär-Teilchenstrahlen bezeichnen hierbei die Bereiche im Raum, innerhalb derer während des Betriebs des Vielstrahl-Teilchenmikroskops die Teilchen, welche die Primär-Teilchenstrahlen bzw. die Sekundär-Teilchenstrahlen bilden, angetroffen werden können. Ein jeder dieser Strahlengänge ist somit von einer Fläche in der Gestalt eines Schlauches begrenzt, wobei innerhalb dieses Schlauches die Trajektorien der Teilchen des jeweiligen Teilchenstrahls verlaufen. Die Anordnung der Strahlengänge im Raum innerhalb des Vielstrahl-Teilchenmikroskops kann durch technische Überlegungen und Simulationen auf der Grundlage von technischen Spezifikationen des Vielstrahl-Teilchenmikroskops bestimmt werden, ohne dass das Vielstrahl-Teilchenmikroskop in Betrieb sein muss. Hierbei ist es auch möglich, die Grundlage für die technischen Überlegungen und Simulationen durch experimentelle Erkenntnisse zu ergänzen, welche anhand eines im Betrieb befindlichen Vielstrahl-Teilchenmikroskops gewonnen werden.The beam paths of the primary particle beams and the secondary particle beams in this case designate the areas in the space within which the particles which form the primary particle beams or the secondary particle beams can be encountered during the operation of the multi-beam particle microscope. Each of these beam paths is thus delimited by a surface in the form of a tube, the trajectories of the particles of the respective particle beam extending within this tube. The arrangement of the beam paths in the space within the multi-beam particle microscope can be determined by technical considerations and simulations on the basis of technical specifications of the multi-beam particle microscope, without the multi-beam particle microscope must be in operation. It is also possible here to supplement the basis for the technical considerations and simulations with experimental findings which are obtained on the basis of a multi-beam particle microscope in operation.

Das erfindungsgemäße Vielstrahl-Teilchenmikroskop umfasst ferner eine zwischen der Objektivlinse und der Objektebene angeordnete Multiaperturplatte, welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, wobei verschiedene Öffnungen der Multiaperturplatte von Strahlengängen verschiedener Primär-Teilchenstrahlen durchsetzt sind, wobei verschiedene Öffnungen der Multiaperturplatte von Strahlengängen verschiedener Sekundär-Teilchenstrahlen durchsetzt sind, und wobei eine Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen, welche eine gleiche Öffnung der Mehrzahl von Öffnungen der Multiaperturplatte durchsetzen, kleiner ist als eine Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen. Die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen ist hierbei die Gesamtzahl derjenigen Primär-Teilchenstrahlen, welche während des Betriebs des Vielstrahl-Teilchenmikroskops von der Vielstrahl-Teilchenquelle erzeugt werden, die Objektebene erreichen und zur Erzeugung von Sekundär-Teilchenstrahlen, deren Intensitäten durch die Detektoranordnung detektiert werden, genutzt werden. Insbesondere ist die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen, welche eine gleiche Öffnung der Mehrzahl von Öffnungen der Multiaperturplatte durchsetzen, für alle Öffnungen kleiner als ein 0,1-faches, insbesondere kleiner als ein 0,05-faches und insbesondere kleiner als ein 0,01-faches der Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen.The multi-beam particle microscope according to the invention further comprises a arranged between the objective lens and the object plane multi-aperture plate having a plurality of openings, wherein different openings of the multi-aperture plate of beam paths of different primary particle beams are interspersed, wherein different openings of the multi-aperture plate of beam paths of different secondary particle beams and a number of the primary particle beams passing through a same opening of the plurality of openings of the multi-aperture plate is smaller than a number of the primary particle beams. The number of primary particle beams here is the total number of those primary particle beams which are generated during operation of the multi-beam particle microscope by the multi-beam particle source, reach the object plane and for generating secondary particle beams whose intensities are detected by the detector arrangement, be used. In particular, the number of primary particle beams passing through a common aperture of the plurality of apertures of the multi-aperture plate is less than 0.1 times, more preferably less than 0.05 times, and most preferably less than 0.01, for all apertures times the number of primary particle beams.

Die Multiaperturplatte hat eine in dem Bereich, wo die Mehrzahl von Öffnungen vorgesehen ist, sich in einer Ebene erstreckende Struktur. Die Öffnungen darin sind mit Abstand voneinander angeordnet. Die Multiaperturplatte kann beispielsweise aus einem Plattenmaterial, wie etwa Silizium, gebildet sein, in welches die Öffnungen beispielsweise durch Ätzen eingebracht wurden. Die Multiaperturplatte kann beispielsweise auch als ein Gitter ausgebildet sein, welches beispielsweise miteinander verflochtene oder nicht miteinander verflochtene, sich kreuzende Gitterstege aufweist, welche die Öffnungen definieren bzw. begrenzen. Die Gestalt der Öffnungen kann beliebig sein. Beispielhafte Gestalten von Öffnungen sind ovale Öffnungen, insbesondere kreisrunde Öffnungen, rechteckige Öffnungen, insbesondere quadratische Öffnungen, hexagonale Öffnungen und dergleichen.The multi-aperture plate has a structure extending in a plane in the area where the plurality of openings are provided. The openings therein are spaced apart. The multi-aperture plate may, for example, be formed of a plate material, such as silicon, into which the openings have been introduced, for example by etching. The multi-aperture plate may, for example, also be formed as a grid which, for example, has intertwined or non-intertwined, intersecting grid bars which define or delimit the openings. The shape of the openings can be arbitrary. Exemplary shapes of openings are oval openings, in particular circular openings, rectangular openings, in particular square openings, hexagonal openings and the like.

Durch das Bereitstellen der Multiaperturplatte zwischen der Objektivlinse und der Objektebene können verschiedene Vorteile erreicht werden. Beispielsweise führt die Multiaperturplatte dazu, dass ein unmittelbar über dem Objekt entstehendes elektrisches Feld, welches auch dazu verwendet wird, die Teilchen der Sekundär-Teilchenstrahlen von dem Objekt weg zu beschleunigen, wesentlich gleichmäßiger auf alle Primär-Teilchenstrahlen wirkt als ein solches Feld, wie es erzeugt werden könnte, wenn die Multiaperturplatte nicht zur Verfügung stünde. Dies führt dazu, dass die Primär-Teilchenstrahlen nicht unmittelbar über dem Objekt durch etwaige Komponenten von elektrischen Feldern, welche quer zur Strahlrichtung der Primär-Teilchenstrahlen bzw. parallel zur Objektebene orientiert sind, von ihren vorgesehenen Trajektorien abgelenkt werden, wodurch die Primär-Teilchenstrahlen nicht an den vorgesehenen Positionen auf das Objekt auftreffen würden. Ferner werden die von dem Objekt weg beschleunigten Sekundär-Teilchenstrahlen im Wesentlichen senkrecht von der Objektebene weg beschleunigt, wodurch sich geringe Querschnitte der Sekundär-Teilchenstrahlen ergeben, deren Intensitäten durch die Detektoranordnung einzeln detektierbar sind, ohne dass Teilchen eines Sekundär-Teilchenstrahls von einem Detektor der Detektoranordnung detektiert werden, welcher einem anderen Sekundär-Teilchenstrahl zugeordnet ist. Ferner kann die Multiaperturplatte das Objekt vor Beschädigung durch elektrische Überschläge schützen, welche ohne Vorhandensein der Multiaperturplatte zwischen der Objektivlinse und dem Objekt und insbesondere zwischen der Objektivlinse und dem Rand mancher Objekte entstehen könnten, wenn starke elektrische Felder dazu verwendet werden, die Teilchen der Sekundär-Teilchenstrahlen von dem Objekt weg zu beschleunigen.By providing the multi-aperture plate between the objective lens and the object plane, various advantages can be achieved. For example, the multi-aperture plate results in an electric field arising immediately above the object, which is also used to accelerate the particles of secondary particle beams away from the object, acting much more uniformly on all primary particle beams than such a field as it does could be generated if the multi-aperture plate was not available. As a result, the primary particle beams are not deflected directly above the object by any components of electric fields which are oriented transversely to the beam direction of the primary particle beams or parallel to the object plane, from their intended trajectories, whereby the primary particle beams do not would hit the object at the intended positions. Furthermore, the secondary particle beams accelerated away from the object are accelerated essentially perpendicularly away from the object plane, resulting in small cross sections of the secondary particle beams whose intensities can be detected individually by the detector arrangement without particles of a secondary particle beam being detected by a detector Detector array can be detected, which is associated with another secondary particle beam. Further, the multi-aperture plate may protect the object from damage by electrical flashovers, which could occur without the presence of the multi-aperture plate between the objective lens and the object, and especially between the objective lens and the edge of some objects when strong electric fields are used to expose the particles of the secondary lens. Accelerating particle beams away from the object.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen größer als 50, und die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen, die die gleiche Öffnung der Mehrzahl von Öffnungen der Multiaperturplatte durchsetzen, ist kleiner als 10, insbesondere kleiner als 5 und insbesondere gleich 1. Wenn die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen, die die gleiche Öffnung der Multiaperturplatte durchsetzen, gleich 1 ist, ist einem jeden der Primär-Teilchenstrahlen eine eigene Öffnung der Multiaperturplatte zugeordnet. Insbesondere kann die Anzahl der Öffnungen der Multiaperturplatte gleich der Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Anzahl der Öffnungen der Multiaperturplatte größer ist als die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen. Insbesondere können hierbei in der Multiaperturplatte Öffnungen vorgesehen sein, die zwischen solchen Öffnungen angeordnet sind, die von einander unmittelbar benachbarten Primär-Teilchenstrahlen durchsetzt werden. Hierbei kann insbesondere ein durch einen Primär-Teilchenstrahl erzeugter Sekundär-Teilchenstrahl mehrere Öffnungen der Multiaperturplatte durchsetzen.According to exemplary embodiments, the number of primary particle beams is greater than 50, and the number of primary particle beams, the the same aperture of the plurality of apertures of the multi-aperture plate is smaller than 10, in particular smaller than 5 and in particular equal to 1. If the number of primary particle beams passing through the same aperture of the multi-aperture plate is 1, then each is the primary one Particle beams assigned their own opening of the multi-aperture plate. In particular, the number of openings of the multi-aperture plate may be equal to the number of primary particle beams. However, it is also possible that the number of openings of the multi-aperture plate is larger than the number of primary particle beams. In particular, in this case openings can be provided in the multi-aperture plate, which are arranged between such openings, which are penetrated by directly adjacent primary particle beams. In this case, in particular, a secondary particle beam generated by a primary particle beam can pass through a plurality of openings of the multi-aperture plate.

Das erfindungsgemäße Vielstrahl-Teilchenmikroskop umfasst ferner eine zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle und der Multiaperturplatte angeordnete Elektrode, welche eine Öffnung aufweist, die von den Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen und von den Strahlengängen der Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen durchsetzt ist. Diese Elektrode kann beispielsweise durch eine Komponente der Objektivlinse gebildet sein oder als eine Komponente, welche nicht Teil der Objektivlinse ist, ausgebildet sein, welche nahe der Objektivlinse angeordnet ist. Eine Potentialdifferenz zwischen dem Potential dieser Elektrode und dem Potential der Multiaperturplatte bestimmt ein elektrisches Feld, welches Teilchen der Sekundär-Teilchenstrahlen, welche Öffnungen der Multiaperturplatte durchsetzt haben, hin zu der Detektoranordnung beschleunigt und Teilchen der Primär-Teilchenstrahlen vor dem Durchsetzen der Öffnungen der Multiaperturplatte und dem Auftreffen auf dem Objekt verzögert.The multi-beam particle microscope of the present invention further comprises an electrode disposed between the multi-beam particle source and the multi-aperture plate having an opening interspersed with the beam paths of the plurality of primary particle beams and the plurality of secondary particle beams. For example, this electrode may be formed by a component of the objective lens or may be formed as a component which is not part of the objective lens, which is disposed near the objective lens. A potential difference between the potential of this electrode and the potential of the multi-aperture plate determines an electric field which accelerates particles of the secondary particle beams which have penetrated openings of the multi-aperture plate toward the detector array and particles of the primary particle beams before passing through the openings of the multi-aperture plate and delays the impact on the object.

Das erfindungsgemäße Vielstrahl-Teilchenmikroskop umfasst ferner ein Spannungsversorgungssystem, welches dazu konfiguriert ist, einen Teilchenemitter der Vielstrahl-Teilchenquelle auf ein erstes elektrisches Potential zu setzen, die Elektrode auf ein zweites elektrisches Potential zu setzen, die Multiaperturplatte auf ein drittes elektrisches Potential zu setzen, und ein an der Objektebene anordenbares Objekt auf ein viertes elektrisches Potential zu setzen. Hierbei ist es möglich, dass eines oder mehrere der genannten elektrischen Potentiale ein Massepotential des Vielstrahl-Teilchenmikroskops ist.The multi-beam particle microscope of the present invention further includes a power supply system configured to set a particle emitter of the multi-beam particle source to a first electric potential, set the electrode to a second electric potential, set the multi-aperture plate to a third electric potential, and to set an object that can be arranged on the object plane to a fourth electrical potential. In this case, it is possible for one or more of the mentioned electrical potentials to be a ground potential of the multi-beam particle microscope.

Hierbei beträgt die Potentialdifferenz zwischen dem Teilchenemitter der Vielstrahlquelle und dem Objekt, welche Potentialdifferenz die Landeenergie der Teilchen des Primär-Teilchenstrahls bestimmt, zwischen 50 V und 3 kV.Here, the potential difference between the particle emitter of the multi-beam source and the object, which potential difference determines the landing energy of the particles of the primary particle beam, is between 50 V and 3 kV.

Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist die Potentialdifferenz zwischen dem Teilchenemitter der Vielstrahl-Teilchenquelle und der Elektrode, welche Potentialdifferenz die kinetische Energie der Teilchen des Primär-Teilchenstrahls bestimmt, bevor diese in einem elektrischen Feld zwischen der Elektrode und der Multiaperturplatte abgebremst werden, größer als 5 kV.According to further exemplary embodiments, the potential difference between the particle emitter of the multi-beam particle source and the electrode, which potential difference determines the kinetic energy of the particles of the primary particle beam before they are decelerated in an electric field between the electrode and the multi-aperture plate, is greater than 5 kV ,

Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist die Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und der Multiaperturplatte größer als 3 kV, größer als 5 kV, größer als 8 kV, größer als 10 kV oder größer als 20 kV.According to further exemplary embodiments, the potential difference between the electrode and the multi-aperture plate is greater than 3 kV, greater than 5 kV, greater than 8 kV, greater than 10 kV, or greater than 20 kV.

Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist die Potentialdifferenz zwischen dem elektrischen Potential der Elektrode und dem elektrischen Potential der Multiaperturplatte größer als ein 50-faches, insbesondere größer als ein 100-faches, der Potentialdifferenz zwischen dem elektrischen Potential der Multiaperturplatte und dem elektrischen Potential des Objekts.According to further exemplary embodiments, the potential difference between the electrical potential of the electrode and the electrical potential of the multi-aperture plate is greater than a 50-fold, in particular greater than a 100-fold, the potential difference between the electric potential of the multi-aperture plate and the electrical potential of the object.

Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist die Multiaperturplatte mit einem ersten Abstand von der Elektrode angeordnet, so dass dieser erste Abstand und die Potentialdifferenz zwischen der Multiaperturplatte und der Elektrode eine elektrische Feldstärke E1 an einer der Elektrode zuweisenden Oberflächen der Multiaperturplatte bestimmt. Ferner ist die Multiaperturplatte mit einem zweiten Abstand von der Objektebene angeordnet, so dass der zweite Abstand und eine Potentialdifferenz zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt eine elektrische Feldstärke E2 an einer der Objektebene zuweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte bestimmt. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen gilt für die elektrischen Feldstärken E1 und E2: 0,7 < | E1 / E2 | < 1,5.

Figure DE102016120902B4_0002
According to further exemplary embodiments, the multi-aperture plate is disposed a first distance from the electrode, such that this first distance and the potential difference between the multi-aperture plate and the electrode determine an electric field strength E1 at an electrode facing surface of the multi-aperture plate. Furthermore, the multi-aperture plate is arranged at a second distance from the object plane, such that the second distance and a potential difference between the multi-aperture plate and the object determine an electric field strength E2 at a surface of the multi-aperture plate that assigns to the object plane. According to exemplary embodiments, the electric field strengths E1 and E2 are as follows: 0.7 < | E1 / E2 | < 1.5.
Figure DE102016120902B4_0002

Unter der Annahme einer ausreichend dünnen Multiaperturplatte ist demnach ein Unterschied zwischen den elektrischen Feldern auf den beiden Seiten der Multiaperturplatte nicht sehr groß, so dass die Aperturen der Platte lediglich eine geringe fokussierende oder defokussierende Wirkung auf die die Aperturen durchsetzenden Teilchenstrahlen haben und diese auf ihrem Weg hin zu dem Objekt bzw. weg von dem Objekt durch die Multiaperturplatte lediglich in geringem Maß beeinflusst werden.Accordingly, assuming a sufficiently thin multi-aperture plate, a difference between the electric fields on both sides of the multi-aperture plate is not very large, so that the apertures of the plate have little focusing or defocusing effect on the particle beams passing through the apertures and these on their way towards the object or away from the object by the multi-aperture plate are only slightly influenced.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die elektrische Feldstärke E1 an der der Elektrode zuweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte größer als 500 V/mm oder größer als 1500 V/mm oder sogar größer als 3000 V/mm.According to exemplary embodiments, the electric field strength E1 at the electrode facing surface of the multi-aperture plate is greater than 500 V / mm or greater than 1500 V / mm or even greater than 3000 V / mm.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen liegt die elektrische Feldstärke E2 an der der Objektebene zuweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte in einem Bereich von 500 V/mm bis 1500 V/mm oder einem Bereich von 500 V/mm bis 3000 V/mm oder einem Bereich von 500 V/mm bis 5000 V/mm. According to exemplary embodiments, the electric field strength E2 at the surface of the multi-aperture plate facing the object plane is in a range of 500 V / mm to 1500 V / mm or in a range of 500 V / mm to 3000 V / mm or in a range of 500 V / mm up to 5000 V / mm.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist der Abstand zwischen der Multiaperturplatte und der Objektebene kleiner als 200 µm und größer als 50 µm oder 1 µm, insbesondere kleiner als 50 µm und größer als 30 µm oder 1 µm, insbesondere kleiner als 30 µm und größer als 20 µm oder 1 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und größer als 10 µm oder 1 µm und insbesondere kleiner als 10 µm und größer als 1 µm. Ein derart kleiner Abstand zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt führt dazu, dass die Teilchen des Primär-Teilchenstrahls nach dem Durchsetzen der Multiaperturplatte nur eine sehr kurze Strecke durchlaufen müssen, bevor sie auf das Objekt treffen. Deshalb können die Auftrefforte der Primär-Teilchenstrahlen an dem Objekt aufgrund von eventuell vorhandenen Inhomogenitäten von elektrischen Feldern zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt nur geringfügig von ihren Sollpositionen abweichen.According to exemplary embodiments, the distance between the multi-aperture plate and the object plane is less than 200 μm and greater than 50 μm or 1 μm, in particular less than 50 μm and greater than 30 μm or 1 μm, in particular less than 30 μm and greater than 20 μm or 1 μm, in particular less than 20 μm and greater than 10 μm or 1 μm and in particular less than 10 μm and greater than 1 μm. Such a small distance between the multi-aperture plate and the object causes the particles of the primary particle beam after passing through the multi-aperture plate to travel only a very short distance before they hit the object. Therefore, the locations of incidence of the primary particle beams on the object may differ only slightly from their desired positions due to any inhomogeneities of electric fields between the multi-aperture plate and the object.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist ein minimaler Abstand von zwei einander benachbarten Primär-Teilchenstrahlen („Pitch“) an der Multiaperturplatte kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 30 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 12 µm.According to exemplary embodiments, a minimum distance of two adjacent primary particle beams ("pitch") on the multi-aperture plate is less than 50 μm, in particular less than 30 μm, in particular less than 20 μm and in particular less than 12 μm.

Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist die Dicke der Multiaperturplatte in einer Umgebung um wenigstens eine der Öffnungen bzw. in dem Bereich, wo die Mehrzahl von Öffnungen in der Multiaperturplatte vorgesehen ist, kleiner als 40 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 5 µm. According to further exemplary embodiments, the thickness of the multi-aperture plate in an environment around at least one of the openings or in the area where the plurality of openings is provided in the multi-aperture plate is less than 40 μm, in particular less than 20 μm and in particular less than 5 μm ,

Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop kann eine Objekthalterung umfassen, welche dazu konfiguriert ist, das Objekt zu haltern, wobei eine Aktuatoranordnung vorgesehen ist, welche dazu konfiguriert ist, die Objekthalterung relativ zu der Objektivlinse zu verlagern und zu positionieren. Die Positionierung kann insbesondere in drei Raumrichtungen unabhängig eingestellt werden, so dass der Abstand des Objekts von der Multiaperturplatte einstellbar ist und das Objekt in zwei unabhängige Richtungen lateral relativ zu der Richtung der auf das Objekt treffenden Primär-Teilchenstrahlen verlagerbar ist.The multi-beam particle microscope may include an object support configured to support the object, wherein an actuator assembly configured to displace and position the object support relative to the objective lens is provided. The positioning can be set independently, in particular in three spatial directions, so that the distance of the object from the multi-aperture plate is adjustable and the object is displaceable in two independent directions laterally relative to the direction of the primary particle beams striking the object.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine Steuerung, welche dazu konfiguriert ist, diese Aktuatoranordnung so anzusteuern, dass das Objekt einen vorbestimmten Abstand von der Multiaperturplatte aufweist. Dieser vorbestimmte Abstand kann kleiner als ein 10-faches, insbesondere kleiner als ein 5-faches und insbesondere kleiner als ein 1,5-faches eines minimalen Abstands von zwei einander benachbarten Primär-Teilchenstrahlen („Pitch“) an der Multiaperturplatte sein. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist der vorbestimmte Abstand kleiner als 200 µm, insbesondere kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 30 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 10 µm.According to exemplary embodiments, the multi-beam particle microscope includes a controller configured to drive that actuator assembly so that the object is a predetermined distance from the multi-aperture plate. This predetermined distance may be less than a 10-fold, in particular less than a 5-fold and in particular less than 1.5 times a minimum distance of two adjacent primary particle beams ("pitch") on the multi-aperture plate. According to exemplary embodiments, the predetermined distance is less than 200 μm, in particular less than 50 μm, in particular less than 30 μm, in particular less than 20 μm and in particular less than 10 μm.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Vielstrahl-Teilchenmikroskop ein Abstandsmessmodul, welches dazu konfiguriert ist, ein Messsignal bereitzustellen, welches den momentanen Abstand der Multiaperturplatte von dem Objekt repräsentiert, wobei hierbei die Steuerung die Aktuatoranordnung in Abhängigkeit von dem Messsignal ansteuern kann, um den vorbestimmten Abstand zwischen dem Objekt und der Multiaperturplatte einzustellen.According to exemplary embodiments, the multi-beam particle microscope includes a distance measurement module configured to provide a measurement signal representing the instantaneous distance of the multi-aperture plate from the object, wherein the controller is capable of driving the actuator assembly in response to the measurement signal by the predetermined distance to set the object and the multi-aperture plate.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Abstandsmessmodul eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor, wobei die Strahlungsquelle dazu konfiguriert ist, Strahlung einer vorbestimmten Wellenlänge zu emittieren und in einen Spalt zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt zu richten, wobei der Strahlungsdetektor mit Abstand von der Strahlungsquelle angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, von der Strahlungsquelle in den Spalt emittierte Strahlung zu detektieren, und wobei das Messsignal eine von dem Strahlungsdetektor detektierte Strahlungsintensität repräsentiert. Das Messprinzip kann hierbei darauf beruhen, dass der Spalt zwischen dem Objekt und der Multiaperturplatte als ein Hohlleiter für elektromagnetische Strahlung betrachtet wird und entsprechend eine Grenzfrequenz bzw. eine größte Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung existiert, welche sich in diesem Spalt ausbreiten kann. Bei einer gegebenen Wellenlänge der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung kann basierend auf dem Messsignal dann ein vorbestimmter Abstand zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt, welcher nahe dem Abstand liegt, bei welchem die Wellenlänge der Strahlung die Grenzwellenlänge ist, relativ genau eingestellt werden.According to exemplary embodiments, the distance measuring module comprises a radiation source and a radiation detector, wherein the radiation source is configured to emit radiation of a predetermined wavelength and direct it into a gap between the multi-aperture plate and the object, the radiation detector being spaced from the radiation source and to is configured to detect radiation emitted by the radiation source into the gap, and wherein the measurement signal represents a radiation intensity detected by the radiation detector. The measurement principle may be based on the fact that the gap between the object and the multi-aperture plate is considered as a waveguide for electromagnetic radiation and correspondingly a cutoff frequency or a maximum wavelength of the electromagnetic radiation exists, which can propagate in this gap. For a given wavelength of radiation emitted by the radiation source, based on the measurement signal, a predetermined distance between the multi-aperture plate and the object which is close to the distance at which the wavelength of the radiation is the cut-off wavelength can then be set relatively accurately.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die Multiaperturplatte an der Objektivlinse befestigt. Gemäß alternativen Ausführungsformen ist die Multiaperturplatte an der Objektivlinse nicht befestigt und kann mittels eines Aktuators, an welchem die Multiaperturplatte bzw. eine Halterung der Multiaperturplatte befestigt ist, in den Strahlengängen der Primär-Teilchenstrahlen und der Sekundär-Teilchenstrahlen angeordnet werden oder aus diesen Strahlengängen entfernt werden. Unabhängig davon, ob die Multiaperturplatte bzw. deren Halterung an der Objektivlinse befestigt ist oder ob die Multiaperturplatte aus den Strahlengängen entfernbar ist, kann ein Anschlagskörper vorgesehen sein, der, wenn die Multiaperturplatte in den Strahlengängen angeordnet ist, zwischen der Objektivlinse bzw. einer Komponente der Objektivlinse und der Multiaperturplatte bzw. der Halterung der Multiaperturplatte angeordnet ist und die Position der Multiaperturplatte relativ zu der Objektivlinse definiert. Dieser Anschlagskörper kann ein isolierendes Material umfassen, so dass es möglich ist, die Objektivlinse bzw. die Komponente der Objektivlinse und die Multiaperturplatte auf verschiedene elektrische Potentiale zu setzen.According to exemplary embodiments, the multi-aperture plate is attached to the objective lens. According to alternative embodiments, the multi-aperture plate is not attached to the objective lens and can be arranged in the beam paths of the primary particle beams and the secondary particle beams or removed from these beam paths by means of an actuator to which the multi-aperture plate or a holder of the multi-aperture plate is attached , Regardless of whether the multi-aperture plate or its holder is attached to the objective lens or whether the multi-aperture plate from the Beams is removable, a stop body may be provided which, when the multi-aperture plate is arranged in the beam paths, between the objective lens and a component of the objective lens and the multi-aperture plate or the holder of the multi-aperture plate and the position of the multi-aperture plate relative to the objective lens Are defined. This abutment body may comprise an insulating material, so that it is possible to set the objective lens or the component of the objective lens and the multi-aperture plate to different electrical potentials.

Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Vielstrahl-Teilchenmikroskop wenigstens einen im Strahlengang der Primär-Teilchenstrahlen zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle und der Multiaperturplatte angeordneten Elektronenstrahlablenker, welcher dazu konfiguriert ist, die Primär-Teilchenstrahlen abzulenken. Hierdurch ist es möglich, die Auftrefforte der Primär-Teilchenstrahlen an dem Objekt zu variieren und das Objekt mit den Primär-Teilchenstrahlen abzutasten.According to exemplary embodiments, the multi-beam particle microscope includes at least one electron beam deflector arranged in the beam path of the primary particle beams between the multi-beam particle source and the multi-aperture plate, which is configured to deflect the primary particle beams. This makes it possible to vary the locations of incidence of the primary particle beams on the object and to scan the object with the primary particle beams.

Wenn die Multiaperturplatte relativ zu der Objektivlinse fest angeordnet ist, limitiert der Durchmesser der Öffnungen der Multiaperturplatte, welche von den Primär-Teilchenstrahlen durchsetzt werden, das Ausmaß der Auslenkung der Primär-Teilchenstrahlen zum Abtasten des Objekts. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist deshalb hierbei vorgesehen, dass das Vielstrahl-Teilchenmikroskop einen Aktuator umfasst, welcher dazu konfiguriert ist, die Multiaperturplatte in eine Richtung, welche parallel zu einer Ebene der Multiaperturplatte orientiert ist, relativ zu der Objektivlinse hin und her zu verlagern. Ein Steuerungsmodul kann dann dazu konfiguriert sein, den Aktuator zur Hin- und Herverlagerung der Multiaperturplatte und den Elektronenstrahlablenker gemeinsam so anzusteuern, dass die Multiaperturplatte derart verlagert wird, dass ein jeder gegebener Primär-Teilchenstrahl die gleiche Öffnung in der Multiaperturplatte unabhängig von einer durch den Elektronenstrahlablenker erzeugten Ablenkung des Primär-Teilchenstrahls durchsetzt und insbesondere im Wesentlichen zentral durchsetzt. Bei dieser Ausführungsform ist es dann möglich, den Durchmesser der Öffnungen der Multiaperturplatte noch weiter zu verringern.When the multi-aperture plate is fixed relative to the objective lens, the diameter of the openings of the multi-aperture plate penetrated by the primary particle beams limits the amount of deflection of the primary particle beams for scanning the object. According to exemplary embodiments, it is hereby provided that the multi-beam particle microscope comprises an actuator which is configured to shift the multi-aperture plate back and forth in a direction oriented parallel to a plane of the multi-aperture plate relative to the objective lens. A control module may then be configured to commonly control the actuator for reciprocating the multi-aperture plate and the electron beam deflector so that the multi-aperture plate is displaced such that any given primary particle beam has the same aperture in the multi-aperture plate independent of one through the electron beam deflector generated deflection of the primary particle beam interspersed and in particular substantially centrally penetrated. In this embodiment, it is then possible to further reduce the diameter of the openings of the multi-aperture plate.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Funktionsweise eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Teils des Vielstrahl-Teilchenmikroskops der 1;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Strahlengängen bei einem herkömmlichen Vielstrahl-Teilchenmikroskop;
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts mit einem anhand der 1 bis 3 erläuterten Vielstrahl-Teilchenmikroskop; und
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Verfahrens zum Abrastern einer Oberfläche eines Objekts mit einem anhand der 1 bis 3 erläuterten Vielstrahl-Teilchenmikroskop.
Embodiments of the invention are explained below with reference to figures. Hereby shows:
  • 1 a schematic representation for explaining an operation of a multi-beam particle microscope according to an embodiment;
  • 2 a schematic representation of a portion of the multi-beam particle microscope of 1 ;
  • 3 a schematic representation of a portion of a multi-beam particle microscope according to another embodiment;
  • 4 a schematic representation for explaining beam paths in a conventional multi-beam particle microscope;
  • 5 a schematic representation for explaining a method for scanning a surface of an object with a reference to the 1 to 3 illustrated multi-beam particle microscope; and
  • 6 a schematic representation for explaining a further method for scanning a surface of an object with a reference to the 1 to 3 explained multi-beam particle microscope.

1 ist eine schematische Darstellung eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops, welches mehrere Teilchenstrahlen einsetzt. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop erzeugt mehrere Primär-Teilchenstrahlen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Elektronen zu erzeugen, welche von dem Objekt ausgehen und zu Sekundär-Teilchenstrahlen geformt werden, welche nachfolgend detektiert werden. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 ist vom Rasterelektronenmikroskoptyp („scanning electron microscope“, SEM), welches als Primär-Teilchenstrahlen Elektronenstrahlen 3 einsetzt, die an Orten 5 auf einer Oberfläche des Objekts 7 auftreffen und dort mehrere Elektronenstrahlflecken bzw. -spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein und beispielsweise einen Halbleiter-Wafer, eine biologische Probe und eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche des Objekts 7 ist in einer Objektebene 101 einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 angeordnet. 1 is a schematic representation of a multi-beam particle microscope, which uses multiple particle beams. The multi-beam particle microscope generates a plurality of primary particle beams which strike an object to be examined to generate electrons emanating from the object and formed into secondary particle beams, which are subsequently detected. The multi-beam particle microscope 1 is of the scanning electron microscope (SEM) type, which uses electron beams 3 as primary particle beams in places 5 on a surface of the object 7 hit and produce there several electron beam spots or spots. The object 7 to be examined may be of any type, including, for example, a semiconductor wafer, a biological sample, and an array of miniaturized elements or the like. The surface of the object 7 is in an object plane 101 an objective lens 102 an objective lens system 100 arranged.

Der vergrößerte Ausschnitt I1 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Auftrefforten 5 von Primär-Teilchenstrahlen 3, welche in der Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Auftrefforte 25, welche als ein 5 × 5-Feld 103 angeordnet sind. Die Zahl 25 an Auftrefforten ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte kleine Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlen bzw. Auftrefforten wesentlich größer gewählt werden, wie beispielsweise 20 × 30, 100 × 100 und dergleichen.The enlarged detail I 1 of the 1 shows a plan view of the object plane 101 with a regular rectangular field 103 of impact locations 5 of primary particle beams 3 which is in the plane 101 be formed. In 1 is the number of places of incidence 25 which are arranged as a 5 × 5 array 103. The number 25 at points of incidence is a small number chosen for the purpose of simplified presentation. In practice, the number of beams or spots of incidence may be much larger, such as 20x30, 100x100, and the like.

In der dargestellten Ausführungsform ist das Feld 103 von Auftrefforten 5 ein im Wesentlichen regelmäßiges rechtwinkliges Feld mit einem konstanten Abstand p1 zwischen benachbarten Auftrefforten. Beispielhafte Werte des Abstands p1 sind 50 µm, 30 µm oder 10 µm. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie beispielsweise eine hexagonale Symmetrie.In the illustrated embodiment, the field is 103 of impact locations 5 a substantially regular rectangular field with a constant distance p1 between adjacent points of incidence. Exemplary values of the distance p1 are 50 μm, 30 μm or 10 μm. However, it is also possible that the field 103 has other symmetries, such as a hexagonal symmetry.

Ein Durchmesser der in der Objektebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 nm, 5 nm, 10 nm und 30 nm. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100.A diameter of the object plane 101 shaped beam spots can be small. Exemplary values of this diameter are 1 nm, 5 nm, 10 nm and 30 nm. Focusing the particle beams 3 for shaping the beam spots 5 takes place through the objective lens system 100 ,

Die auf das Objekt treffenden Teilchen, welche in dem hier erläuterten Beispiel Elektronen sind, erzeugen wiederum Teilchen, welche im Wesentlichen Elektronen sind, und welche von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Teilchen werden durch das Objektivlinsensystem 100 zu Sekundär-Teilchenstrahlen 9 geformt, welche in dem hier erläuterten Beispiel Elektronenstrahlen sind. Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 stellt einen Sekundär-Elektronenstrahlengang 12 bereit, um die Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen 9 einem Detektionssystem 200 zuzuführen. Das Detektionssystem 200 umfasst eine Elektronenoptik mit einem Projektivlinsensystem 205, um die Sekundär-Teilchenstrahlen 9 auf einen Elektronen-Multi-Detektor 209 zu richten.The particles hitting the object, which in the example illustrated here are electrons, in turn generate particles which are essentially electrons and which from the surface of the object 7 out. The of the surface of the object 7 Outgoing particles are passed through the objective lens system 100 to secondary particle beams 9 which are electron beams in the example explained here. The multi-beam particle microscope 1 represents a secondary electron beam path 12 ready to the variety of secondary particle beams 9 a detection system 200 supply. The detection system 200 includes an electron optic with a projective lens system 205 to the secondary particle beams 9 to an electron multi-detector 209 to judge.

Der Ausschnitt I2 in 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ebene 211, in welcher einzelne Detektionsbereiche angeordnet sind, auf welche die Sekundär-Teilchenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 bilden ein zweites Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand p2 der Auftrefforte voneinander. Beispielhafte Werte des Abstands p2 sind 10 µm, 100 µm, 200 µm und 500 µm.The section I 2 in 1 shows a plan view of a plane 211 in which individual detection areas are arranged, to which the secondary particle beams 9 in places 213 incident. The place of arrival 213 form a second field 217 with a regular distance p2 of the places of impact from each other. Exemplary values of the distance p2 are 10 μm, 100 μm, 200 μm and 500 μm.

Die Primär-Teilchenstrahlen 3 werden durch eine Vielstrahl-Teilchenquelle 300 erzeugt, welche wenigstens eine Elektronenquelle 301 mit einem Elektronenemitter, wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multi-Aperturanordnung 305 und ein Feldlinsensystem 307 umfasst. Die Elektronenquelle 301 erzeugt aus von dem Elektronenemitter emittierten Elektronen einen divergierenden Elektronenstrahl 309, welcher durch die Kollimationslinse 303 kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multi-Aperturanordnung 305 beleuchtet.The primary particle beams 3 be through a multi-beam particle source 300 generates, which at least one electron source 301 with an electron emitter, at least one collimating lens 303 , a multi-aperture arrangement 305 and a field lens system 307 includes. The electron source 301 generates a divergent electron beam from electrons emitted by the electron emitter 309 passing through the collimating lens 303 is collimated to a beam 311 to form, which the multi-aperture arrangement 305 illuminated.

Der Ausschnitt I3 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multi-Aperturanordnung 305. Die Multi-Aperturanordnung 305 umfasst eine Multiaperturplatte 313, welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen bzw. Aperturen 315 aufweist. Mittelpunkte 317 der Öffnungen 315 sind in einem Feld 319 angeordnet, welches dem Feld 103 entspricht, welches durch die Strahlflecken 5 in der Objektebene 101 gebildet wird. Ein Abstand p3 der Mittelpunkte 317 der Aperturen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 µm, 100 µm und 200 µm aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand p3 der Mittelpunkte der Aperturen voneinander. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 × p3, 0,4 × p3 und 0,8 × p3.The section I 3 in 1 shows a plan view of the multi-aperture arrangement 305. The multi-aperture arrangement 305 includes a multi-aperture plate 313 having a plurality of apertures formed therein 315 having. midpoints 317 the openings 315 are in a field 319 arranged which is the field 103 corresponds, which by the beam spots 5 in the object plane 101 is formed. A distance p3 of the centers 317 the apertures 315 one another may have exemplary values of 5 μm, 100 μm and 200 μm. The diameters D of the apertures 315 are smaller than the distance p3 of the centers of the apertures from each other. Exemplary values of the diameters D are 0.2 x p3, 0.4 x p3 and 0.8 x p3.

Elektronen des beleuchtenden Strahls 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden Elektronenstrahlen 3 als Primär-Teilchenstrahlen. Elektronen des beleuchtenden Strahls 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der Elektronenstrahlen 3 bei.Electrons of the illuminating beam 311 enforce the apertures 315 and form electron beams 3 as primary particle beams. Electrons of the illuminating beam 311 which on the plate 313 meet, are intercepted by these and do not contribute to the formation of electron beams 3 at.

Die Multi-Aperturanordnung 305 fokussiert die Elektronenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Ein Durchmesser der Foki 323 kann beispielsweise 2 nm, 10 nm, 100 nm und 1 µm betragen.The multi-aperture arrangement 305 focuses the electron beams 3 such that in one plane 325 Strahlfoki 323 be formed. A diameter of the foci 323 may for example be 2 nm, 10 nm, 100 nm and 1 micron.

Das Feldlinsensystem 307, ein Strahlteiler 400 und die Objektivlinse 102 stellen eine erste abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Foki 323 gebildet werden, über einen Primär-Strahlengang 10 auf die Objektebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Auftrefforten 5 bzw. Strahlflecken auf der Oberfläche des Objekts 7 gebildet wird.The field lens system 307 , a beam splitter 400 and the objective lens 102 provide a first imaging particle optic ready to the plane 325 in which the foci 323 be formed, via a primary beam path 10 to the object level 101 map, leaving a field there 103 of impact locations 5 or beam spots on the surface of the object 7 is formed.

Die Objektivlinse 102, der Strahlteiler 400 und das Projektivlinsensystem 205 stellen eine zweite abbildende Teilchenoptik bereit, um die Objektebene 101 auf die Detektionsebene 211 abzubilden. Die Objektivlinse 102 ist somit eine Linse, welche sowohl Teil der ersten als auch der zweiten Teilchenoptik ist, während das Feldlinsensystem 307 nur der ersten Teilchenoptik und das Projektivlinsensystem 205 nur der zweiten Teilchenoptik angehört. Die Objektivlinse 102 wird somit sowohl von den Strahlengängen der Primär-Teilchenstrahlen als auch von den Strahlengängen der Sekundär-Teilchenstrahlen durchsetzt.The objective lens 102 , the beam splitter 400 and the projective lens system 205 provide a second imaging particle optic to the object plane 101 to the detection level 211 map. The objective lens 102 is thus a lens, which is both part of the first and the second particle optics, while the field lens system 307 only the first particle optics and the projective lens system 205 belongs only to the second particle optics. The objective lens 102 is thus penetrated both by the beam paths of the primary particle beams and by the beam paths of the secondary particle beams.

Der Strahlteiler 400 ist in der ersten Teilchenoptik zwischen der Multi-Aperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Der Strahlteiler 400 ist auch Teil der zweiten Teilchenoptik und ist dort zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektionssystem 200 angeordnet. Der Strahlteiler 400 trennt die Strahlengänge der Primär-Teilchenstrahlen von den Strahlengängen der Sekundär-Teilchenstrahlen.The beam splitter 400 is in the first particle optics between the multi-aperture array 305 and the objective lens system 100 arranged. The beam splitter 400 is also part of the second particle optics and is there between the objective lens system 100 and the detection system 200 arranged. The beam splitter 400 separates the beam paths of the primary particle beams from the beam paths of the secondary particle beams.

Weitergehende Information zu solchen Vielstrahl-Teilchenmikroskopen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multiaperturplatten und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/024881 A2 , WO 2007/028595 A2 , WO 2007/028596 A1 und WO 2007/060017 A2 und den Patentanmeldungen US 2015/0083911 A1 , US 2015/0069235 A1 , DE 10 2014 008 383 A1 und US 6,946,655 B2 erhalten werden, deren Offenbarung jeweils vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.Further information on such multi-beam particle microscopes and components employed therein, such as particle sources, multi-aperture plates and lenses, may be found in International Patent Applications WO 2005/024881 A2 . WO 2007/028595 A2 . WO 2007/028596 A1 and WO 2007/060017 A2 and the patent applications US 2015/0083911 A1 . US 2015/0069235 A1 . DE 10 2014 008 383 A1 and US 6,946,655 B2 to be obtained, their disclosure respectively is fully incorporated by reference into the present application.

Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 umfasst ferner eine zwischen der Objektivlinse 102 und der Objektebene 101 angeordnete Multiaperturplatte 11, welche als eine plane, dünne Platte ausgebildet ist und eine Vielzahl von Öffnungen 37 aufweist. In der in 1 erläuterten Ausführungsform sind in der Multiaperturplatte 11 25 Öffnungen derart vorgesehen, dass im Betrieb des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1 eine jede der Öffnungen 37 von einem Primär-Teilchenstrahl 3 und einem Sekundär-Teilchenstrahl 9 durchsetzt wird.The multi-beam particle microscope 1 further includes one between the objective lens 102 and the object plane 101 arranged multi-aperture plate 11 , which is formed as a flat, thin plate and a plurality of openings 37 having. In the in 1 explained embodiment are in the multi-aperture plate 11 25 openings provided such that in operation of the multi-beam particle microscope 1, each of the openings 37 from a primary particle beam 3 and a secondary particle beam 9 is enforced.

Die Multiaperturplatte 11 hat für den Betrieb des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1 eine vorteilhafte Wirkung, welche nachfolgend erläutert wird. Hierzu wird zunächst auf 4 Bezug genommen, welche Strahlengänge von Primär-Teilchenstrahlen und Sekundär-Teilchenstrahlen bei einem Vielstrahl-Teilchenmikroskops zeigt, welches eine solche Multiaperturplatte zwischen der Objektivlinse und der Objektebene nicht aufweist.The multi-aperture plate 11 has for the operation of the multi-beam particle microscope 1 an advantageous effect, which will be explained below. This is done first 4 Reference is made, which shows beam paths of primary particle beams and secondary particle beams in a multi-beam particle microscope, which does not have such a multi-aperture plate between the objective lens and the object plane.

4 ist eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops, um Effekte, wie sie bei herkömmlichen Vielstrahl-Teilchenmikroskopen (vergleiche beispielsweise WO 2012/041464 A1 ) auftreten können, zu erläutern. Der in 4 gezeigte Teil des Vielstrahl-Teilchenmikroskops umfasst innere Enden eines unteren Polschuhs 22 einer Objektivlinse 102, eines oberen Polschuhs 21 der Objektivlinse 102, und einer Feldtrennelektrode 18, sowie eine Objekthalterung 17. Der obere Polschuh 21 und der untere Polschuh 22 liegen auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches in der Objektivlinse 102 die Primärelektronen verzögert und die Sekundärelektronen beschleunigt. Ein zu untersuchendes Objekt 7 ist als ein dreidimensionales Objekt auf der Objekthalterung 17 so angeordnet, dass einige von fünf exemplarischen Primär-Teilchenstrahlen 3 nahe an einer Kante 8 des Objekts 7 auf eine Oberfläche 14 des Objekts 7 treffen, wobei die Oberfläche 14 in der Objektebene 101 des Vielstrahl-Teilchenmikroskops angeordnet ist, so dass die Primär-Teilchenstrahlen 3 an der Oberfläche 14 des Objekts 7 fokussiert sind. Aus 4 ist ersichtlich, dass die in der Figur rechten drei Primär-Teilchenstrahlen im Wesentlichen geradlinig auf die Oberfläche 14 des Objekts 7 zu verlaufen und senkrecht auf dieser auftreffen. Ebenso verlaufen die in der Figur rechten drei Sekundär-Teilchenstrahlen 9 im Wesentlichen senkrecht und geradlinig von der Oberfläche 14 des Objekts 7 weg. Der in der 4 linke Primär-Teilchenstrahl 3 verläuft nicht geradlinig auf die Oberfläche 14 des Objekts zu. Vielmehr trifft dieser Primär-Teilchenstrahl 3 links neben seinem Soll-Auftreffort an der Oberfläche 14 des Objekts 7 auf, wobei der Soll-Auftreffort an dem Schnittpunkt zwischen der Objektebene 101 und einer gestrichelten Linie 3', angeordnet ist, welche den Strahlengang des linken Primär-Teilchenstrahls 3 repräsentiert, wenn dieser sich geradlinig auf die Oberfläche 14 des Objekts 7 zu bewegen würde. Diese Abweichung entsteht durch die Wirkung des elektrischen Feldes über der Oberfläche des Objekts 7 in der Nähe der Kante 8. Dieses elektrische Feld wird im Wesentlichen durch die Geometrien und die elektrischen Potentiale des Objekts 7, der Objekthalterung 17, der Feldtrennelektrode 18 und der Polschuhe 21, 22 bestimmt. Dieses elektrische Feld bremst einerseits die Teilchen der Primär-Teilchenstrahlen 3 vor ihrem Auftreffen auf dem Objekt 7 und beschleunigt andererseits von dem Objekt 7 ausgehende Sekundär-Teilchenstrahlen 9 von dem Objekt 7 weg. Während diese beiden gewünschten Wirkungen von der Komponente des elektrischen Feldes hervorgerufen werden, die parallel zu der Achse 15 der Objektivlinse orientiert ist, verursacht der Rand 8 des dreidimensionalen Objekts 7 auch Feldkomponenten, welche senkrecht zu der Achse 15 der Objektivlinse orientiert sind. Diese Querkomponenten des elektrischen Feldes führen zu der Ablenkung des in 4 links dargestellten Primär-Teilchenstrahls 3, so dass dieser nicht an dem vorgesehenen Ort auf das Objekt 7 trifft. Deshalb erzeugt das Vielstrahl-Teilchenmikroskop in einer solchen Situation mit diesem Primär-Teilchenstrahl Information von einem Ort des Objekts, welcher verschieden ist von dem Ort, von dem angenommen wird, dass der Primär-Teilchenstrahl auf diesen gerichtet ist. 4 is an enlarged schematic representation of a portion of a multi-beam particle microscope to effects, as in conventional multi-beam particle microscopes (see, for example WO 2012/041464 A1 ) can explain. The in 4 shown part of the multi-beam particle microscope includes inner ends of a lower pole piece 22 an objective lens 102 , an upper pole piece 21 the objective lens 102 , and a field separation electrode 18 , as well as an object holder 17 , The upper pole piece 21 and the lower pole piece 22 are at different electrical potentials to create an electric field which is present in the objective lens 102 delays the primary electrons and accelerates the secondary electrons. An object to be examined 7 is as a three-dimensional object on the object holder 17 arranged so that some of five exemplary primary particle beams 3 close to an edge 8th of the object 7 on a surface 14 of the object 7 meet the surface 14 in the object plane 101 of the multi-beam particle microscope is arranged, so that the primary particle beams 3 on the surface 14 of the object 7 are focused. Out 4 It can be seen that the three right-hand primary particle beams in the figure are substantially rectilinear to the surface 14 of the object 7 to run and impinge perpendicularly on this. Likewise, the right in the figure right three secondary particle beams 9 essentially perpendicular and straight from the surface 14 of the object 7 path. The Indian 4 left primary particle beam 3 does not run straight on the surface 14 of the object. Rather, this primary particle beam hits 3 to the left of his target point of incidence on the surface 14 of the object 7 on, wherein the target impact location at the intersection between the object plane 101 and a dashed line 3. ' , which is the beam path of the left primary particle beam 3 represents, if this is straight on the surface 14 of the object 7 to move. This deviation is due to the effect of the electric field over the surface of the object 7 near the edge 8th , This electric field is essentially determined by the geometries and the electrical potentials of the object 7 , the object holder 17 , the field separation electrode 18 and the pole shoes 21 . 22 certainly. On the one hand, this electric field brakes the particles of the primary particle beams 3 before their impact on the object 7 and on the other hand accelerates from the object 7 outgoing secondary particle beams 9 from the object 7 path. While these two desired effects are caused by the component of the electric field parallel to the axis 15 the objective lens is oriented causes the edge 8th of the three-dimensional object 7 also field components, which are oriented perpendicular to the axis 15 of the objective lens. These transverse components of the electric field lead to the deflection of the in 4 left illustrated primary particle beam 3 so that this is not at the intended location on the object 7 meets. Therefore, in such a situation with this primary particle beam, the multi-beam particle microscope generates information from a location of the object other than the location where the primary particle beam is supposed to be directed.

Ferner ist aus 4 ersichtlich, dass der in der 4 links dargestellte Sekundär-Teilchenstrahl 9, welcher in Richtung hin zu dem Detektor (nicht dargestellt in 4) beschleunigt wird, eine stärker gekrümmte Trajektorie aufweist. Dies kann dazu führen, dass dieser Sekundär-Teilchenstrahl 9 nicht oder nicht vollständig auf den Detektor trifft, welcher zur Detektion dieses Sekundär-Teilchenstrahls vorgesehen ist. Auch aus diesem Grund wird die Information, welche durch diesen Sekundär-Teilchenstrahl über das Objekt 7 gewonnen wird, verfälscht.Furthermore, it is off 4 seen that in the 4 Left secondary particle beam shown on the left 9 which is directed towards the detector (not shown in FIG 4 ) has a more curved trajectory. This can cause this secondary particle beam 9 does not meet or not completely on the detector, which is intended to detect this secondary particle beam. Also for this reason, the information which passes through this secondary particle beam over the object 7 won, falsified.

Diese Querkomponenten des elektrischen Feldes zwischen der Objektivlinse 102 und dem Objekt 7 werden durch die Multiaperturplatte 11 (vergleiche 1), welche zwischen der Objektivlinse 102 und der Objektebene 101 nahe der Objektebene 101 angeordnet ist, stark reduziert. Die 2 und 3 erläutern mögliche Strukturen dieser Multiaperturplatte 11, deren Anordnung relativ zu der Objektivlinse 102 und Möglichkeiten, die verschiedenen Komponenten des Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskops 1 auf verschiedene elektrische Potentiale zu setzen.These transverse components of the electric field between the objective lens 102 and the object 7 be through the multi-aperture plate 11 (see 1 ), which between the objective lens 102 and the object plane 101 near the object plane 101 arranged, greatly reduced. The 2 and 3 explain possible structures of this multi-aperture plate 11 whose arrangement relative to the objective lens 102 and possibilities, the various components of the multi-beam particle beam microscope 1 to set to different electrical potentials.

2 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Objektivlinse 102, welche einen Spulenkörper 19, einen oberen Polschuh 21 und einen unteren Polschuh 22 umfasst, so dass zwischen diesen ein Spalt gebildet ist, an dem ein die Primär-Teilchenstrahlen fokussierendes Magnetfeld erzeugt wird. Die Multiaperturplatte 11 ist über eine elektrisch isolierende Halterung 31 an dem unteren Polschuh 22 der Objektivlinse 102 gehaltert und an diesen befestigt. Alternativ zu der Befestigung der Multiaperturplatte 11 an der Objektivlinse 102 ist es möglich, dass ein Aktuator 23 vorgesehen ist, welcher die Aperturplatte aus dem Bereich zwischen der Objektivlinse 102 und der Objektebene 101 wahlweise entfernen oder dort anordnen kann, wobei die Multiaperturplatte 11 bei ihrer Anordnung zwischen der Objektivlinse 102 und der Objektebene 101 durch einen geeigneten Mechanismus gegen die als Abstandshalter wirkende Halterung 31 gedrückt wird. Der Aktuator 23 wird über eine Steuerleitung 25 durch eine Steuerung 27 des Vielstrahl-Teilchenmikroskops 1 kontrolliert. 2 shows a simplified schematic representation of an objective lens 102 which one bobbins 19 , an upper pole piece 21 and a lower pole piece 22 so as to form a gap therebetween, at which a magnetic field focusing the primary particle beams is generated. The multi-aperture plate 11 is via an electrically insulating holder 31 at the lower pole piece 22 the objective lens 102 held and attached to these. Alternatively to the attachment of the multi-aperture plate 11 at the objective lens 102 is it possible for an actuator 23 is provided, which the aperture plate from the area between the objective lens 102 and the object plane 101 can selectively remove or arrange there, with the multi-aperture plate 11 when placed between the objective lens 102 and the object plane 101 by a suitable mechanism against the holder acting as a spacer 31 is pressed. The actuator 23 is via a control line 25 through a controller 27 of the multi-beam particle microscope 1 controlled.

Die Steuerung 27 umfasst ferner ein Spannungsversorgungssystem, um den Teilchenemitter der Teilchenquelle 301 auf ein erstes elektrisches Potential U1 zu setzen, den oberen Polschuh 21 der Objektivlinse 102 auf ein zweites elektrisches Potential U2 zu setzen, die Multiaperturplatte 11 auf ein drittes elektrisches Potential U3 zu setzen, die Objekthalterung 17 mit dem darauf angeordneten Objekt 7 auf ein viertes elektrisches Potential U4 zu setzen und den unteren Polschuh 22 der Objektivlinse 102 auf ein fünftes elektrisches Potential U5 zu setzen. Zur Zuführung der elektrischen Potentiale U1, U2, U3, U4 und U5 an den Teilchenemitter der Teilchenquelle 301, den oberen Polschuh 21, die Multiaperturplatte 11, die Objekthalterung 17 und den unteren Polschuh 22 sind Potentialzuführungsleitungen 29 zwischen diesen Komponenten und der Steuerung 27 vorgesehen.The control 27 further comprises a power supply system to the particle emitter of the particle source 301 to set to a first electrical potential U1, the upper pole piece 21 the objective lens 102 to put on a second electrical potential U2, the multi-aperture plate 11 to put on a third electric potential U3, the object holder 17 with the object arranged thereon 7 to put on a fourth electric potential U4 and the lower pole piece 22 the objective lens 102 to put on a fifth electric potential U5. For supplying the electrical potentials U1, U2, U3, U4 and U5 to the particle emitter of the particle source 301 , the upper pole piece 21 , the multi-aperture plate 11 , the object holder 17 and the lower pole piece 22 are potential supply lines 29 between these components and the controller 27 intended.

Ein zwischen dem Ende des oberen Polschuhs 21 und dem Ende des unteren Polschuhs 22 sich in der Objektivlinse erstreckender magnetischer Eisenkreis ist durch einen elektrischen Isolator 24 getrennt, welcher es ermöglicht, den oberen und den unteren Polschuh auf unterschiedliche elektrische Potentiale U2 bzw. U5 zu setzen. Der Isolator 24 ist hierbei so gestaltet, dass die beiden an den Isolator 24 angrenzenden Teile des Eisenkreises geometrisch überlappen, um einen geringen Widerstand für den magnetischen Fluss zu erreichen.One between the end of the upper pole piece 21 and the end of the lower pole piece 22 extending in the objective lens extending magnetic iron is through an electrical insulator 24 separated, which makes it possible to set the upper and lower pole piece to different electrical potentials U2 and U5. The insulator 24 This is designed so that the two to the insulator 24 geometrically overlap adjacent parts of the iron circle to achieve a low resistance to the magnetic flux.

Die Differenz zwischen den Potentialen U1 und U4 bestimmt die kinetische Energie, mit welcher die Teilchen des Primär-Teilchenstrahls auf das Objekt treffen. Diese Differenz kann beispielsweise Werte zwischen 50 V und 3 kV annehmen.The difference between the potentials U1 and U4 determines the kinetic energy with which the particles of the primary particle beam strike the object. This difference can, for example, assume values between 50 V and 3 kV.

Im Strahlengang der Primär-Teilchenstrahlen 3 kann in der Teilchenquelle 301 oder nachfolgend eine Elektrode (Anode) angeordnet sein, um die Teilchen auf eine große kinetische Energie zu beschleunigen, so dass sie die Strecke bis zur Objektivlinse 102 und durch diese hindurch schnell zurücklegen. Diese Elektrode kann ebenfalls auf das zweite elektrische Potential U2 gesetzt werden. Die Differenz zwischen U1 und U2 bestimmt dann die kinetische Energie der Teilchen zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle und dem Objektiv 102 und kann vorteilhafterweise größer als 5 kV, größer als 15 kV oder größer als 25 kV sein. Zwischen dem oberen Polschuh 21, der auf das zweite elektrische Potential U2 gesetzt ist, und dem unteren Polschuh 22, der auf das fünfte elektrische Potential U5 gesetzt ist, besteht dann ein elektrisches Feld, welches die Primärteilchen auf ihrem Weg hin zu dem Objekt 7 verzögert und die Sekundärteilchen auf ihrem Weg hin zu dem Detektor beschleunigt. Ferner ist die Multiaperturplatte 11 auf das dritte elektrische Potential U3 gesetzt. Die Potentiale U2, U5 und U3, die Abstände zwischen dem oberen Polschuh 21 und dem unteren Polschuh 22 entlang der Achse 15 und des unteren Polschuhs 22 und der Multiaperturplatte 11 entlang der Achse 15 sowie die Durchmesser der Öffnungen in dem oberen Polschuh 21 und dem unteren Polschuh 22 bestimmen Stärke und Verlauf eines elektrischen Feldes oberhalb der Multiaperturplatte, das auf der optischen Achse 15 eine Feldstärke E1(z) aufweist. Dieses elektrische Feld verzögert die Teilchen der Primär-Teilchenstrahlen vor dem Durchsetzen der Multiaperturplatte 11. Eine Differenz zwischen U2 und U3 kann beispielsweise größer als 3 kV, größer als 5 kV, größer als 8 kV, größer als 10 kV oder größer als 20 kV sein. Die elektrische Feldstärke E1(z) kann beispielsweise an einem Ort z nahe oberhalb der Multiaperturplatte 11 größer als 500 V/mm, größer als 1500 V/mm oder größer als 3000 V/mm sein.In the beam path of the primary particle beams 3 can be in the particle source 301 or subsequently an electrode (anode) to accelerate the particles to a high kinetic energy so that they travel the distance to the objective lens 102 and travel through them quickly. This electrode can also be set to the second electrical potential U2. The difference between U1 and U2 then determines the kinetic energy of the particles between the multi-beam particle source and the objective 102 and may advantageously be greater than 5 kV, greater than 15 kV, or greater than 25 kV. Between the upper pole piece 21 which is set to the second electric potential U2 and the lower pole piece 22 , which is set at the fifth electric potential U5, then there is an electric field, which the primary particles on their way to the object 7 delayed and the secondary particles accelerated on their way to the detector. Further, the multi-aperture plate 11 set to the third electric potential U3. The potentials U2, U5 and U3, the distances between the upper pole piece 21 and the lower pole piece 22 along the axis 15 and the lower pole piece 22 and the multi-aperture plate 11 along the axis 15 and the diameters of the openings in the upper pole piece 21 and the lower pole piece 22 determine the strength and course of an electric field above the multi-aperture plate, which has a field strength E1 (z) on the optical axis 15. This electric field delays the particles of the primary particle beams before passing through the multi-aperture plate 11 , For example, a difference between U2 and U3 may be greater than 3 kV, greater than 5 kV, greater than 8 kV, greater than 10 kV, or greater than 20 kV. The electric field strength E1 (z) may be, for example, at a location z close above the multi-aperture plate 11 greater than 500 V / mm, greater than 1500 V / mm or greater than 3000 V / mm.

Aufgrund einer Differenz zwischen den elektrischen Potentialen U3 und U4 entsteht zwischen der Multiaperturplatte 11 und dem Objekt 7 ein elektrisches Feld mit einer mittleren Feldstärke E2, welches die kinetische Energie der Teilchen der Primär-Teilchenstrahlen vor deren Auftreffen auf dem Objekt 7 weiter verringert. Die Feldstärke E2 kann beispielsweise größer als 500 V/mm und kleiner als 1500 V/mm, kleiner als 3000 V/mm oder kleiner als 5000 V/mm sein.Due to a difference between the electrical potentials U3 and U4 arises between the multi-aperture plate 11 and the object 7 an electric field with a mean field strength E2, which is the kinetic energy of the particles of the primary particle beams before their impact on the object 7 further reduced. For example, the field strength E2 may be greater than 500 V / mm and less than 1500 V / mm, less than 3000 V / mm, or less than 5000 V / mm.

Die Feldstärke E1(z) des elektrischen Feldes nahe oberhalb der Multiaperturplatte 11 kann gleich der mittleren Feldstärke E2 des elektrischen Feldes zwischen der Multiaperturplatte 11 und dem Objekt 7 sein, oder diese beiden Feldstärken können sich beispielsweise um weniger als 30 % oder weniger als 50 % voneinander unterscheiden, was in etwa auch durch die Relation 0,7 < | E1/E2 | < 1,5 ausgedrückt werden kann. In diesem Fall erfahren die Primär-Teilchenstrahlen beim Durchsetzen der Öffnungen einer sehr dünnen Multiaperturplatte 11 keine oder lediglich eine geringe fokussierende oder defokussierende Wirkung. Der Betrag der Differenz zwischen U2 und U3 kann beispielsweise größer als ein 50-faches oder größer als ein 100-faches des Betrags der Differenz zwischen U3 und U4 sein.The field strength E1 (z) of the electric field near above the multi-aperture plate 11 can equal the average field strength E2 of the electric field between the multi-aperture plate 11 and the object 7 or, for example, these two field strengths may differ by less than 30% or less than 50% from each other, which is also approximately equal by the relation 0.7 <| E1 / E2 | <1.5 can be expressed. In this case, the primary particle beams undergo a very thin multi-aperture plate as they pass through the openings 11 no or just a little focusing or defocusing effect. For example, the magnitude of the difference between U2 and U3 may be greater than a 50-fold or greater than a 100-fold of the magnitude of the difference between U3 and U4.

3 ist eine der 2 ähnliche, weiter vergrößerte Darstellung des Bereichs um die Multiaperturplatte 11, um geometrische Relationen zu erläutern. Die Multiaperturplatte 11 weist einen zentralen Bereich einer lateralen Ausdehnung D1 auf, in welchem die Öffnungen 37 vorgesehen sind, welche von den Primär-Teilchenstrahlen durchgesetzt werden. In der Schnittdarstellung der 3 enthält dieser zentrale Bereich in der Schnittebene der Figur fünf Öffnungen 37, die von jeweils einem Primär-Elektronenstrahl 3 durchsetzt werden. In der Praxis kann diese Zahl wesentlich größer sein. Die Ausdehnung D1 kann beispielsweise 50 µm bis 3000 µm und insbesondere 100 µm bis 1000 µm betragen. In dem Bereich der Ausdehnung D1, in welchem die von den Primär-Teilchenstrahlen 3 durchsetzten Öffnungen 37 vorgesehen sind, weist die Multiaperturplatte 11 eine Dicke von beispielsweise weniger als 40 µm, weniger als 20 µm und insbesondere weniger als 5 µm auf. In diesem Bereich erstreckt sich die der Objektebene 101 zuweisende Oberfläche der Multiaperturplatte 11 entlang einer Ebene, so dass sämtliche Öffnungen 37 der Multiaperturplatte 11 mit einem gleichen Abstand h1 von der Objektebene 101 bzw. der Oberfläche 14 des Objekts 7 angeordnet sind. Dieser Abstand h1 kann beispielsweise Werte von 200 µm, 50 µm, 30 µm, 20 µm und 10 µm aufweisen. 3 is one of the 2 similar, enlarged view of the area around the multi-aperture plate 11 to explain geometric relations. The multi-aperture plate 11 has a central portion of a lateral extent D1, in which the openings 37 are provided, which are enforced by the primary particle beams. In the sectional view of 3 This central area contains five openings in the sectional plane of the figure 37 , each of which is a primary electron beam 3 to be interspersed. In practice, this number can be much larger. The extent D1 can be, for example, 50 μm to 3000 μm and in particular 100 μm to 1000 μm. In the area of the extent D1, in which the of the primary particle beams 3 interspersed openings 37 are provided has the multi-aperture plate 11 a thickness of, for example, less than 40 microns, less than 20 microns and especially less than 5 microns. In this area extends the object plane 101 assigning surface of the multi-aperture plate 11 along a plane, leaving all openings 37 the multi-aperture plate 11 with an equal distance h1 from the object plane 101 or the surface 14 of the object 7 are arranged. This distance h1 can have, for example, values of 200 μm, 50 μm, 30 μm, 20 μm and 10 μm.

Der Bereich mit den Öffnungen 37, welche von den Primär-Teilchenstrahlen 3 durchsetzt werden, kann von zusätzlichen Öffnungen 38 in der Multiaperturplatte 11 umgeben sein, welche beispielsweise eine periodische Fortsetzung eines Musters der von den Primär-Teilchenstrahlen 3 durchsetzten Öffnungen 37 bilden können.The area with the openings 37 which of the primary particle beams 3 can be interspersed, of additional openings 38 in the multi-aperture plate 11 which, for example, is a periodic continuation of a pattern of the primary particle beams 3 interspersed openings 37 can form.

Da die Multiaperturplatte 11 in dem Bereich mit den von den Primär-Teilchenstrahlen 3 durchsetzten Öffnungen 37 sehr dünn ist und sehr nahe an der Objektebene 101 angeordnet ist, kann es vorteilhaft sein, diesen Bereich durch einen Halterungsbereich 33 der Multiaperturplatte 11 zu umgeben, welcher mit einem größeren Abstand h2 von der Objektebene 101 angeordnet ist und eine größere Dicke aufweisen kann, um eine größere mechanische Stabilität zu bieten. In diesem Bereich 33 liegt auch das Anschlagselement 31 an der Multiaperturplatte 11 an, welches die Multiaperturplatte 11 relativ zu dem unteren Polschuh 22 der Objektivlinse 102 abstützt.Because the multi-aperture plate 11 in the region with the openings penetrated by the primary particle beams 3 37 is very thin and very close to the object plane 101 is arranged, it may be advantageous to this area through a mounting portion 33 of the multi-aperture plate 11 to surround, which with a greater distance h2 from the object plane 101 is arranged and may have a greater thickness to provide greater mechanical stability. In this area 33 is also the stop element 31 on the multi-aperture plate 11 on which the multi-aperture plate 11 relative to the lower pole piece 22 the objective lens 102 supported.

Zwischen dem zentralen Bereich, in dem die Öffnungen 37, 38 angeordnet sind und dem Halterungsbereich 33 kann ein Übergangsbereich 35 angeordnet sein, in welchem die Dicke der Multiaperturplatte 11 hin zum Halterungsbereich 33 zunimmt und/oder der Abstand zur Objektebene 101 zunimmt. Dieser Übergangsbereich erstreckt sich in einem Ring zwischen dem zentralen Bereich mit dem Durchmesser D2 und dem inneren Rand des Halterungsbereichs 33 mit einem Durchmesser D3. D2 kann beispielsweise eineinhalbmal größer, zweimal größer oder dreimal größer als D1 sein.Between the central area where the openings 37 . 38 are arranged and the mounting area 33 can be a transition area 35 be arranged, in which the thickness of the multi-aperture plate 11 towards the mounting area 33 increases and / or the distance to the object plane 101 increases. This transition region extends in a ring between the central region with the diameter D2 and the inner edge of the support region 33 with a diameter D3. For example, D2 may be one and a half times greater, two times greater, or three times greater than D1.

Der Abstand P1 von Zentren einander benachbarter Öffnungen 37 der Multiaperturplatte 11 („Pitch“) wurde bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert. Der Abstand h1 der Multiaperturplatte 11 von der Objektebene 101 kann beispielsweise kleiner als das 10-fache, kleiner als das 4-fache oder kleiner als das 1,5-fache des Abstands P1 der Öffnungen 37 voneinander sein.The distance P1 from centers of adjacent openings 37 the multi-aperture plate 11 ("Pitch") was already related to 1 explained. The distance h1 of the multi-aperture plate 11 from the object plane 101 For example, it may be less than 10 times, less than 4 times, or less than 1.5 times the distance P1 of the openings 37 be from each other.

Das Vielstrahl-Teilchenmikroskop umfasst einen Aktuator 39, welcher die Objekthalterung 17 relativ zu der Objektivlinse 102 verlagert. Dieser Aktuator ist über eine Steuerleitung 41 an eine Steuerung (in 3 nicht gezeigt) angeschlossen.The multi-beam particle microscope comprises an actuator 39 which the object holder 17 relative to the objective lens 102 relocated. This actuator is via a control line 41 to a controller (in 3 not shown).

Durch Ansteuern des Aktuators 39 kann die Steuerung die Objekthalterung 17 und damit das Objekt 7 in drei Raumrichtungen relativ zu der Objektivlinse verlagern. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den Abstand h1 der Oberfläche 14 des Objekts 7 von der Multiaperturplatte 11 auf einen gewünschten Wert einzustellen. Hierzu ist es wünschenswert, den aktuellen Wert des Abstands h1 zu messen und die Steuerung des Aktuators in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert des Abstands h1 durchzuführen, weshalb das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 ferner ein Abstandsmessmodul umfassen kann.By controlling the actuator 39 The controller can be the object holder 17 and with it the object 7 in three spatial directions relative to the objective lens shift. This makes it possible, in particular, the distance h1 of the surface 14 of the object 7 from the multi-aperture plate 11 to set to a desired value. For this purpose, it is desirable to measure the current value of the distance h1 and to perform the control of the actuator in dependence on the measured value of the distance h1, which is why the multi-beam particle microscope 1 may further comprise a distance measuring module.

In dem anhand der 3 erläuterten Ausführungsbeispiel umfasst das Abstandsmessmodul eine Strahlungsquelle 43 und einen Strahlungsdetektor 45, welcher über eine Signalleitung 46 an die Steuerung 27 angeschlossen ist. Die Strahlungsquelle 43 emittiert Strahlung 44 in den Spalt zwischen der Multiaperturplatte 11 und dem Objekt 7, wobei diese Strahlung 44 von dem Strahlungsdetektor 45 nach Durchlaufen des Spalts detektiert wird. Die von dem Detektor 45 detektierte Strahlungsintensität hängt von der Breite des Spalts, d. h. dem Abstand h1 zwischen der Multiaperturplatte 11 und der Oberfläche des Objekts 7 ab. Insbesondere ist die Ausbreitung von Strahlung in dem Spalt für Wellenlängen der Strahlung 44, welche größer sind als eine Grenzwellenlänge, die gleich zweimal h1 ist, nicht möglich. Deshalb ist es möglich, den Abstand h1 mit hoher Empfindlichkeit so einzustellen, dass er gleich dem 0,5-fachen der Wellenlänge der Strahlung 44 ist. Die Strahlungsquelle 43 wird dann vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von dem gewünschten Abstand h1 ausgewählt. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 43 ein CO2-Laser sein, dessen emittierte Strahlung eine Wellenlänge von 10,6 µm aufweist.In the basis of the 3 explained embodiment, the distance measuring module comprises a radiation source 43 and a radiation detector 45 , which via a signal line 46 to the controller 27 connected. The radiation source 43 emits radiation 44 into the gap between the multi-aperture plate 11 and the object 7 , where this radiation 44 from the radiation detector 45 is detected after passing through the gap. The one from the detector 45 Detected radiation intensity depends on the width of the gap, ie the distance h1 between the multi-aperture plate 11 and the surface of the object 7 from. In particular, the propagation of radiation in the gap is for wavelengths of radiation 44 , which are greater than a cut-off wavelength equal to twice h1, not possible. Therefore, it is possible to set the distance h1 with high sensitivity to be equal to 0.5 times the wavelength of the radiation 44 is. The radiation source 43 is then advantageously selected as a function of the desired distance h1. For example, the radiation source 43 a CO2 laser whose emitted radiation has a wavelength of 10.6 microns.

Alternativ und ergänzend hierzu kann der Abstand h1 auf folgende Weise gemessen werden: Die Steuerung betreibt das Vielstrahl-Teilchenmikroskop zunächst so, dass einer oder mehrere oder sämtliche der Teilchenstrahlen jeweils durch die dem Teilchenstrahl zugeordnete Öffnung 37 der Multiaperturplatte 11 hindurch auf die Oberfläche 14 des Objekts 7 treffen. Dort werden die Teilchenstrahlen fokussiert. Das Fokussieren kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mit den Teilchenstrahlen ein kleines Feld auf der Oberfläche des Objekts abgerastert wird, welches Strukturen enthält. Diese Strukturen sind dann in dem elektronenmikroskopischen Bild dieses Felds erkennbar. Es kann die Fokussierung der Teilchenstrahlen einzeln oder gemeinsam solange verändert werden, bis eine Bildschärfe der Strukturen in dem Bild maximal wird. Es kann angenommen werden, dass in diesem Fall die Fokussierung des oder der Teilchenstrahlen optimal ist. Die Fokussierung der Teilchenstrahlen kann mit Hilfe einer geeigneten Autofokus-Routine automatisiert erfolgen. Basierend auf den aufgenommenen Bildern kann hierbei automatisiert beurteilt werden, bei welcher Einstellung die Bildschärfe maximal ist. Das Bestimmen dieser Einstellung ist ein Teil des zur Messung des Abstands durchgeführten Verfahrens. Andere Strategien zur Fokussierung der Teilchenstrahlen sind denkbar. Zur Änderung der Fokussierung der Teilchenstrahlen können beispielsweise Einstellungen von Erregungen von fokussierenden Linsen im Strahlengang der Teilchenstrahlen oder von beschleunigenden oder verzögernden elektrischen Feldern in den Strahlengängen der Teilchenstrahlen und dergleichen verändert werden. Die Einstellungen der Erregungen und/oder elektrischen Felder und/oder anderer die Teilchenstrahlen beeinflussender Effekte, bei denen die Fokussierung des oder der Teilchenstrahlen an dem Objekt erreicht wird, werden gespeichert. Alternatively and additionally, the distance h1 can be measured in the following manner: The controller first operates the multi-beam particle microscope in such a way that one or more or all of the particle beams are respectively separated by the opening associated with the particle beam 37 the multi-aperture plate 11 through to the surface 14 of the object 7 to meet. There, the particle beams are focused. The focusing can be done, for example, by scanning a small field on the surface of the object containing the particle beams, which contains structures. These structures are then recognizable in the electron micrograph of this field. The focusing of the particle beams can be changed individually or jointly until a sharpness of the structures in the image becomes maximum. It can be assumed that in this case the focusing of the particle beam (s) is optimal. The focusing of the particle beams can be automated with the aid of a suitable autofocus routine. Based on the recorded images, it is possible to assess automatically at which setting the focus is maximum. Determining this setting is part of the method used to measure the distance. Other strategies for focusing the particle beams are conceivable. To change the focusing of the particle beams, for example, adjustments of focusing lens excitations in the beam path of the particle beams or of accelerating or retarding electric fields in the beam paths of the particle beams and the like can be changed. The adjustments of the excitations and / or electric fields and / or other effects affecting the particle beams, in which the focusing of the particle beam (s) on the object is achieved, are stored.

Daraufhin betreibt die Steuerung das Vielstrahl-Teilchenmikroskop so, dass einer oder mehrere der Teilchenstrahlen neben die dem jeweiligen Teilchenstrahl zugeordnete Öffnung auf die Multiaperturplatte selbst gerichtet werden und dort nach dem vorangehend erläuterten Verfahren fokussiert werden. Als Struktur, deren Bildschärfe in einem elektronenmikroskopischen Bild ausgewertet werden kann, kann beispielsweise die Kante bzw. der Rand einer Öffnung 37 in der Multiaperturplatte 11 dienen, oder es können geeignete Strukturen durch Gravieren oder Ätzen oder dergleichen auf der von dem Objekt 7 wegweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte 11 gezielt angebracht werden. Auch diese Fokussierung der Teilchenstrahlen kann mit Hilfe einer geeigneten Autofokus-Routine automatisiert erfolgen, wie dies vorangehend erläutert wurde. Basierend auf aufgenommenen Bildern kann hierbei wiederum automatisiert beurteilt werden, bei welcher Einstellung die Bildschärfe maximal ist. Das Bestimmen dieser Einstellung ist ein weiterer Teil des zur Messung des Abstands h1 zwischen der Multiaperturplatte 11 und dem Objekt 7 durchgeführten Verfahrens. Die beiden Einstellungen zur Fokussierung des oder der Teilchenstrahlen auf der Multiaperturplatte und zur Fokussierung der Teilchenstrahlen auf dem Objekt unterscheiden sich und können miteinander verglichen werden. Bei geeigneter Kalibrierung kann aus diesen Einstellungen und ihren Unterschieden der Abstand h1 der Multiaperturplatte 11 von der Oberfläche 14 des Objekts 7 bestimmt werden. Sätze von Werten, welche die beiden Einstellungen angeben, oder Sätze von Werten, welche die Unterschiede zwischen den beiden Einstellungen angeben, oder Werte, welche bereits den Abstand h1 zwischen der Multiaperturplatte und dem Objekt in einer geeigneten Längeneinheit angeben, bilden selbst ein Ergebnis der Abstandsmessung und sind deshalb geeignet, ein Abstandsmesssignal bereitzustellen. Die Ansteuerung des Aktuators 39 kann deshalb basierend auf diesem Abstandsmesssignal erfolgen, welches aus der Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops beim Fokussieren des Teilchenstrahls auf das Objekt und der Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops beim Fokussieren des Teilchenstrahls auf die Multiaperturplatte bestimmt wird. Das Abstandsmessmodul kann somit in der Steuerung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops verkörpert sein, welche den Betrieb des Vielstrahl-Teilchenmikroskops kontrolliert.Thereafter, the controller operates the multi-beam particle microscope so that one or more of the particle beams in addition to the respective particle beam associated opening are directed to the multi-aperture plate itself and focused there according to the method explained above. As a structure whose image sharpness can be evaluated in an electron microscopic image, for example, the edge or the edge of an opening 37 in the multi-aperture plate 11 serve, or it may be suitable structures by engraving or etching or the like on the object 7 groundbreaking surface of the multi-aperture plate 11 be targeted. This focusing of the particle beams can also be automated with the aid of a suitable autofocus routine, as has been explained above. Based on recorded images, it is again possible to assess automatically at which setting the focus is maximum. Determining this setting is another part of measuring the distance h1 between the multi-aperture plate 11 and the object 7 performed procedure. The two settings for focusing the particle beam (s) on the multi-aperture plate and for focusing the particle beams on the object are different and can be compared. If properly calibrated, these settings and their differences can be used to determine the distance h1 of the multi-aperture plate 11 from the surface 14 of the object 7 be determined. Sets of values indicating the two settings, or sets of values indicating the differences between the two settings, or values already indicating the distance h1 between the multi-aperture plate and the object in a suitable unit length, are themselves a result of the distance measurement and are therefore suitable for providing a distance measurement signal. The activation of the actuator 39 can therefore be done based on this distance measurement signal, which is determined from the setting of the multi-beam particle microscope when focusing the particle beam on the object and the setting of the multi-beam particle microscope when focusing the particle beam on the multi-aperture plate. The distance measuring module can thus be embodied in the control of the multi-beam particle microscope, which controls the operation of the multi-beam particle microscope.

Um mit dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 ein elektronenmikroskopisches Bild des Objekts 7 zu gewinnen, müssen die Auftrefforte 5 der Primär-Teilchenstrahlen 3 systematisch über die Oberfläche 14 des Objekts 7 bewegt werden, d. h. die Oberfläche 14 des Objekts 7 muss mit den Primär-Teilchenstrahlen 3 abgerastert werden. Hierzu umfasst das Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 Strahlablenker 49 (siehe 2), welche beispielsweise innerhalb der Objektivlinse 102 angeordnet sein können, um das Bündel von Primär-Teilchenstrahlen 3 abzulenken, wie dies bei Rasterelektronenmikroskopen üblich ist. Da die Primär-Teilchenstrahlen die Öffnungen 37 in der Multiaperturplatte 11 durchsetzen müssen, um auf die Oberfläche 14 des Objekts 7 zu gelangen, ist die maximale Strahlauslenkung durch die Durchmesser der Öffnungen 37 begrenzt. Entsprechend können die Bereiche der Oberfläche 14 des Objekts 7, welche nicht unterhalb der Öffnungen 37 der Multiaperturplatte 11 angeordnet sind, nicht vollständig abgerastert werden. Allerdings ist es möglich, das Objekt 7 mithilfe des Aktuators 39 relativ zu der Objektivlinse 102 lateral zu verlagern, um die Oberfläche 14 des Objekts nach und nach vollständig abzurastern, wie dies nachfolgend anhand der Figuren5 und 6 näher erläutert wird.To deal with the multi-beam particle microscope 1 an electron microscopic image of the object 7 The places of arrival must win 5 the primary particle beams 3 systematically over the surface 14 of the object 7 be moved, ie the surface 14 of the object 7 must be with the primary particle beams 3 be scanned. This includes the multi-beam particle microscope 1 deflector 49 (please refer 2 ), which, for example, within the objective lens 102 may be arranged to the bundle of primary particle beams 3 distract, as is common in Scanning Electron Microscopes. Because the primary particle beams are the openings 37 in the multi-aperture plate 11 have to push through to the surface 14 of the object 7 to arrive, is the maximum beam deflection through the diameter of the openings 37 limited. Accordingly, the areas of the surface can 14 of the object 7 which are not below the openings 37 the multi-aperture plate 11 are arranged, not completely scanned. However, it is possible the object 7 using the actuator 39 relative to the objective lens 102 shift laterally to the surface 14 gradually scrape the object completely, as will be explained below with reference to Figures 5 and 6.

5 zeigt eine dem vergrößerten Ausschnitt I1 der 1 entsprechende Draufsicht auf die Objektebene 101, wobei Auftrefforte der Primärteilchenstrahlen, welche durch Ablenker in der Objektivlinse oder andere Ablenker nicht ausgelenkt sind, durch Kreuze 5 dargestellt sind. Auch in 5 werden zur Vereinfachung der Darstellung lediglich 5 × 5 = 25 Primärstrahlen gezeigt. Wie vorangehend erläutert, kann diese Zahl wesentlich größer sein. Es sei angenommen, dass die Öffnungen 37 in der Multiaperturplatte 11 so groß sind, dass durch Auslenken der Teilchenstrahlen ein Objektfeld 1151 in der Umgebung des Auftreffortes 5 des nicht ausgelenkten Teilchenstrahls abgerastert werden kann, wobei für lediglich zwei Teilchenstrahlen die Objektfelder 1151 in 5 dargestellt sind. In dem Ausführungsbeispiel der 5 beträgt die Kantenlänge der Objektfelder 1151 etwas mehr als die Hälfte des in dem vergrößerten Ausschnitt I1 in 1 dargestellten Abstands p1. Es ist ersichtlich, dass bei einem derart kleinen Objektfeld 1151 mit den Teilchenstrahlen nur ein Bruchteil des in 5 dargestellten Bereichs der Objektebene 101 abgerastert werden kann, wenn das Objekt 7 nicht relativ zu der Objektivlinse 102 verlagert wird. Deshalb wird nach dem Abrastern der Objektfelder 1151 und der Gewinnung der teilchenmikroskopischen Information aus diesen Objektfeldern 1151 das Objekt 7 relativ zu der Objektivlinse 102 so verlagert, dass die in 5 mit 1152 bezeichneten Felder des Objekts so angeordnet sind, dass die Auftrefforte 5 der nicht ausgelenkten Teilchenstrahlen im Zentrum der Felder 1152 liegen. Diese Felder 1152 fallen dann mit den Objektfeldern der jeweiligen Teilchenstrahlen zusammen und können abgerastert werden. Dieser Vorgang wird wiederholt, indem durch Verlagern des Objekts 7 relativ zu der Objektivlinse 102 nachfolgend die mit 1153 und dann die mit 1154 bezeichneten Felder des Objekts 7 abgerastert werden. Da dieses Verfahren parallel mit allen 25 Teilchenstrahlen ausgeführt wird, ist dann die Fläche unterhalb der Multiaperturplatte vollständig abgerastert. Daraufhin wird das Objekt 7 relativ zu der Objektivlinse 102 weit verlagert, um nächste, bislang nicht abgerasterte Felder 1155 so anzuordnen, dass die Auftrefforte 5 der nicht ausgelenkten Teilchenstrahlen in den jeweiligen Zentren der Felder 1155 angeordnet sind, so dass die Felder 1155 mit den Objektfeldern der jeweiligen Teilchenstrahlen zusammenfallen und abgerastert werden können. Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise die Oberfläche 14 des Objekts 7 vollständig mit Teilchenstrahlen abgerastert werden kann. Die Objektfelder 115 haben bevorzugt einander überlappende Randbereiche (in 5 nicht dargestellt). Dies verringert die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit beim Verlagern des Objekts 7 relativ zu der Objektivlinse 102. Die Objektfelder 115 werden mit Hilfe der abgebildeten Strukturen der überlappenden Randbereiche positionskorrigiert aneinandergefügt. 5 shows an enlarged section I 1 of 1 corresponding plan view of the object level 101 wherein collision points of the primary particle beams, which are not deflected by deflectors in the objective lens or other deflectors, are crossed 5 are shown. Also in 5 For simplicity of illustration, only 5x5 = 25 primary beams are shown. As explained above, this number can be much larger. It is assumed that the openings 37 in the multi-aperture plate 11 are so large that by deflecting the particle beams an object field 1151 in the vicinity of the place of impact 5 of the undeflected particle beam can be scanned, wherein for only two particle beams the object fields 1151 in 5 are shown. In the embodiment of 5 is the edge length of the object fields 1151 a little more than half of that in the enlarged section I 1 in 1 shown distance p1. It can be seen that with such a small object field 115 1 with the particle beams only a fraction of the in 5 represented area of the object plane 101 can be scanned when the object 7 not relative to the objective lens 102 is relocated. Therefore, after scanning the object fields 115 1 and extracting the particle microscopic information from these object fields 115 1, the object becomes 7 relative to the objective lens 102 so shifts that in 5 fields of the object labeled 1152 are arranged such that the locations of incidence 5 the undeflected particle beams in the center of the fields 1152 lie. These fields 1152 then coincide with the object fields of the respective particle beams and can be scanned. This process is repeated by moving the object 7 relative to the objective lens 102 subsequently the 1153 fields and then 1154 fields of the object 7 be scanned. Since this process is carried out in parallel with all 25 particle beams, then the area below the multi-aperture plate is completely scanned. Then the object becomes 7 relative to the objective lens 102 moved far to next, so far untracked fields 1155 arrange so that the place of impact 5 the undeflected particle beams in the respective centers of the fields 1155 are arranged so that the fields 1155 can coincide with the object fields of the respective particle beams and can be scanned. It can be seen that in this way the surface 14 of the object 7 can be completely scanned with particle beams. The object fields 115 preferably have overlapping edge regions (in 5 not shown). This reduces the positioning accuracy requirements when moving the object 7 relative to the objective lens 102 , The object fields 115 are joined with the aid of the imaged structures of the overlapping edge regions in a position corrected manner.

In dem anhand der 5 erläuterten Verfahren wird das Objekt relativ zu der Objektivlinse dreimal hintereinander um einen kleinen Schritt, dessen Schrittweite ein Bruchteil des Abstands zwischen zwei benachbarten Teilchenstrahlen in der Ebene der Multiaperturplatte 11 ist, verlagert, um nacheinander die Bereiche 1151, 1152, 1153 und 1154 abzuscannen, woraufhin das Objekt um einen großen Schritt verlagert wird, um die Felder 1155 abzurastern usw.. Die Verlagerung des Objekts relativ zu der Objektivlinse erfolgt somit schrittweise, in verschieden großen Schritten und Schritten in verschiedene Richtungen. Es sei angemerkt, dass in Fällen, in welchen die Größe der Öffnungen 37 in der Multiaperturplatte 11 kleinere Objektfelder verlangt, anstatt der in 5 gezeigten vier Felder 1151, 1152, 1153 und 1154 eine größere Zahl von Feldern, beispielsweise 3 × 3 = 9 Feldern oder 3 ×4 = 12 Feldern, mit Verlagerungen in kleinen Schritten abgerastert werden können, um das Objekt 7 vollständig abzurastern.In the basis of the 5 The method is described, the object relative to the objective lens three times in succession by a small step, the increment of which is a fraction of the distance between two adjacent particle beams in the plane of the multi-aperture plate 11 is shifted to scan successively the areas 115 1 , 1152, 1153 and 1154, whereupon the object is displaced by a large step to scan the fields 115 5, etc. The displacement of the object relative to the objective lens thus occurs stepwise, in FIG different sized steps and steps in different directions. It should be noted that in cases where the size of the openings 37 in the multi-aperture plate 11 requires smaller object fields, rather than the in 5 shown four fields 115 1 , 115 2 , 115 3 and 115 4 a larger number of fields, for example, 3 × 3 = 9 fields or 3 × 4 = 12 fields, with shifts in small steps can be scanned to the object 7 completely rasterize.

Ein Verfahren, mit welchem große Teile der Oberfläche des Objekts bei einer im Wesentlichen gleichförmigen Bewegung des Objekts relativ zu der Objektivlinse abgerastert werden kann, wird nachfolgend anhand der 6 erläutert. 6 ist eine der 5 dahingehend entsprechende Darstellung, dass eine Draufsicht auf die Objektebene 101 gezeigt ist und Auftrefforte von nicht ausgelenkten Teilchenstrahlen durch Kreuze 5 dargestellt sind. Die Auftrefforte 5 der nicht ausgelenkten Teilchenstrahlen sind in einem Rechteckgitter angeordnet, dessen Gittervektoren in 6 durch Pfeile x und y dargestellt sind. Die Verlagerung des Objekts relativ zu der Objektivlinse erfolgt in eine Richtung, welche durch einen Pfeil v repräsentiert ist, welcher unter einem Winkel α relativ zu dem Gittervektor x orientiert ist. Während die gleichförmige Bewegung des Objekts 7 relativ zu der Objektivlinse 102 durchgeführt wird, werden die Teilchenstrahlen jeweils in eine Richtung senkrecht zu dem Vektor v ausgelenkt, so dass ein jeder Teilchenstrahl einen bandförmigen Flächenbereich 119 einer Breite b der Oberfläche 14 des Objekts 7 abrastert. Der Winkel α ist so bemessen, dass bei einer gegebenen Breite b der bandförmigen Flächenbereiche 119 der durch den linken Teilchenstrahl der untersten Reihe von Teilchenstrahlen in 6 abgerasterte bandförmige Flächenbereich 119 an den von dem rechten Teilchenstrahl in der zweiten Reihe von unten abgerasterten bandförmigen Flächenbereich 119 anschließt oder mit diesem geringfügig überlappt. In 6 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich vier der bandförmigen Flächenbereiche 119 dargestellt, es ist allerdings ersichtlich, dass mit einer gleichförmigen Bewegung des Objekts relativ zu der Objektivlinse ein Streifen des Objekts abgerastert werden kann, dessen Breite in etwa der Ausdehnung des Feldes der Auftrefforte 5 der nicht ausgelegten Teilchenstrahlen entspricht. Mehrere solcher nebeneinander liegender oder geringfügig miteinander überlappender Streifen können nacheinander abgerastert werden, um die Oberfläche eines beliebig ausgedehnten Objekts abzurastern.A method by which large portions of the surface of the object can be scanned with substantially uniform movement of the object relative to the objective lens will be described below with reference to FIGS 6 explained. 6 is one of the 5 corresponding representation that a plan view of the object plane 101 is shown and places of incidence of undeflected particle beams by crosses 5 are shown. The place of arrival 5 The undeflected particle beams are arranged in a rectangular grid whose grating vectors in 6 represented by arrows x and y. The displacement of the object relative to the objective lens takes place in a direction which is represented by an arrow v, which is oriented at an angle α relative to the grating vector x. While the uniform motion of the object 7 relative to the objective lens 102 is performed, the particle beams are each deflected in a direction perpendicular to the vector v, so that each particle beam, a band-shaped surface area 119 a width b of the surface 14 of the object 7 scans. The angle α is dimensioned such that for a given width b of the band-shaped surface areas 119 the particle beam through the left particle beam of the lowest row of particle beams in 6 scanned band-shaped surface area 119 at the band-shaped surface area scanned from below by the right particle beam in the second row 119 connects or slightly overlapped with it. In 6 For the sake of clarity, only four of the band-shaped surface areas are 119 however, it will be appreciated that with uniform movement of the object relative to the objective lens, a strip of the object may be scanned whose width is approximately the extent of the field of impact locations 5 corresponding to unexposed particle beams. Several such juxtaposed or slightly overlapping stripes can be scanned one after the other to rasterize the surface of an arbitrarily extended object.

Die maximale Auslenkung der Primär-Teilchenstrahlen 3 ist insbesondere dann durch die Durchmesser der Öffnungen 37 begrenzt, wenn die Multiaperturplatte 11 relativ zu der Objektivlinse 102 fest angeordnet ist. In 3 ist eine Alternative hierzu schematisch dargestellt, welche eine laterale Verlagerung der Multiaperturplatte 11 gemeinsam mit der Auslenkung der Primär-Teilchenstrahlen durch die Strahlablenker 49 ermöglicht. Ein über eine Steuerleitung 51 von der Steuerung 27 kontrollierter Aktuator 53 ist an den Halterungsbereich 33 der Multiaperturplatte 11 gekoppelt, um diese bezüglich der Objektivlinse 102 lateral hin und her zu verlagern, wie dies in 3 durch einen Doppelpfeil 54 angedeutet ist. Eine solche Verlagerung der Multiaperturplatte 11 ist vor allem bei Ausführungsformen möglich, die die Halterung 31, welche den Halterungsbereich 33 der Multiaperturplatte 11 relativ zu dem unteren Polschuh 22 der Objektivlinse 102 abstützt, nicht aufweisen. Die Steuerung 27 kontrolliert dann die laterale Verlagerung der Multiaperturplatte 11 derart, dass die Öffnungen 37 der Multiaperturplatte 11, welche von den Primär-Teilchenstrahlen 3 durchsetzt werden, bei deren Auslenkung durch den Strahlablenker 49 mitbewegt werden. Es ist dann möglich, die Durchmesser der Öffnungen 37 kleiner zu wählen.The maximum deflection of the primary particle beams 3 is in particular by the diameter of the openings 37 limited when the multi-aperture plate 11 relative to the objective lens 102 is fixed. In 3 an alternative to this is shown schematically, which is a lateral displacement of the multi-aperture plate 11 together with the deflection of the primary particle beams through the beam deflectors 49 allows. On via a control line 51 from the controller 27 controlled actuator 53 is at the bracket area 33 the multi-aperture plate 11 coupled to these with respect to the objective lens 102 to shift laterally back and forth, as in 3 by a double arrow 54 is indicated. Such a shift of the multi-aperture plate 11 is especially possible in embodiments that support the 31 which the mounting area 33 the multi-aperture plate 11 relative to the lower pole piece 22 the objective lens 102 supports, not exhibit. The control 27 then controls the lateral displacement of the multi-aperture plate 11 such that the openings 37 the multi-aperture plate 11 which of the primary particle beams 3 be penetrated, in their deflection by the Strahlablenker 49 be moved. It is then possible, the diameter of the openings 37 to choose smaller.

Claims (24)

Vielstrahl-Teilchenmikroskop, umfassend: eine Vielstrahl-Teilchenquelle (300), welche dazu konfiguriert ist, eine Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) zu erzeugen; eine Objektivlinse (102), welche von Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) durchsetzt ist und dazu konfiguriert ist, die Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) jeweils auf eine Objektebene (101) zu richten und dort zu fokussieren; eine Detektoranordnung (200), welche dazu konfiguriert ist, Intensitäten einer Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen (9) zu detektieren, wobei ein jeder der Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durch Teilchen erzeugbar ist, die durch einen der Primär-Teilchenstrahlen (3) an einem in der Objektebene (101) anordenbaren Objekt (7) hervorgerufen werden, wobei Strahlengänge der Sekundär-Teilchenstrahlen (9) die Objektivlinse (102) durchsetzen; eine zwischen der Objektivlinse (102) und der Objektebene (101) angeordnete Multiaperturplatte (11), welche eine Mehrzahl von Öffnungen (37) aufweist, eine Elektrode (21), welche zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle (300) und der Multiaperturplatte (11) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, und ein Spannungsversorgungssystem (27); wobei verschiedene Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) von Strahlengängen verschiedener Primär-Teilchenstrahlen (3) durchsetzt sind, wobei verschiedene Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) von Strahlengängen verschiedener Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durchsetzt sind, wobei die Öffnung der Elektrode (21) von den Strahlengängen der Vielzahl von Primär-Teilchenstrahlen (3) und von den Strahlengängen der Vielzahl von Sekundär-Teilchenstrahlen (9) durchsetzt ist, wobei das Spannungsversorgungssystem (27) dazu konfiguriert ist, einen Teilchenemitter der Vielstrahl-Teilchenquelle (300) auf ein erstes elektrisches Potential (U1) zu setzen, die Elektrode (21) auf ein zweites elektrisches Potential (U2) zu setzen, die Multiaperturplatte (11) auf ein drittes elektrisches Potential (U3) zu setzen, und ein an der Objektebene (101) anordenbares Objekt (7) auf ein viertes elektrisches Potential (U4) zu setzen, und wobei gilt: 50 V< | U1 U4 | < 3 kV ,
Figure DE102016120902B4_0003
wobei U1 das erste elektrische Potential ist und U4 das vierte elektrische Potential ist.
A multi-beam particle microscope comprising: a multi-beam particle source (300) configured to generate a plurality of primary particle beams (3); an objective lens (102) interspersed with beam paths of the plurality of primary particle beams (3) and configured to direct and focus the plurality of primary particle beams (3), respectively, on an object plane (101); a detector array (200) configured to detect intensities of a plurality of secondary particle beams (9), each of the secondary particle beams (9) being producible by particles passing through one of the primary particle beams (3) an object (7) which can be arranged in the object plane (101), beam paths of the secondary particle beams (9) passing through the objective lens (102); a multi-aperture plate (11) disposed between the objective lens (102) and the object plane (101) having a plurality of apertures (37), an electrode (21) interposed between the multi-beam particle source (300) and the multi-aperture plate (11) is arranged and has an opening, and a power supply system (27); wherein different openings (37) of the multi-aperture plate (11) of beam paths of different primary particle beams (3) are interspersed, wherein various openings (37) of the multi-aperture plate (11) of beam paths of different secondary particle beams (9) are interspersed, wherein the opening of Electrode (21) is penetrated by the beam paths of the plurality of primary particle beams (3) and by the beam paths of the plurality of secondary particle beams (9), wherein the power supply system (27) is configured to form a particle emitter of the multi-beam particle source (300 ) to set a first electrical potential (U1), to set the electrode (21) to a second electrical potential (U2), to set the multi-aperture plate (11) to a third electrical potential (U3), and an object level (U3) 101) to be placed on a fourth electric potential (U4), and where: 50 V < | U1 - U4 | < 3 kV .
Figure DE102016120902B4_0003
where U1 is the first electrical potential and U4 is the fourth electrical potential.
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen größer als 50 ist und die Anzahl der Primär-Teilchenstrahlen (3), die die gleiche Öffnung (37) der Mehrzahl von Öffnungen der Multiaperturplatte (11) durchsetzen, kleiner als 10 ist, insbesondere kleiner als 5 ist und insbesondere gleich 1 ist.Multibeam particle microscope after Claim 1 wherein the number of primary particle beams is greater than 50 and the number of primary particle beams (3) passing through the same opening (37) of the plurality of openings of the multi-aperture plate (11) is less than 10, in particular less than 5 and in particular is equal to 1. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, wobei gilt: 5 kV< | U 1 U 2 |
Figure DE102016120902B4_0004
oder 15 kV< | U 1 U 2 |
Figure DE102016120902B4_0005
oder 25 kV< | U 1 U 2 | ,
Figure DE102016120902B4_0006
wobei U1 das erste elektrische Potential ist und U2 das zweite elektrische Potential ist.
Multibeam particle microscope after Claim 1 or 2 where: 5 kV < | U 1 - U 2 |
Figure DE102016120902B4_0004
or 15 kV < | U 1 - U 2 |
Figure DE102016120902B4_0005
or 25 kV < | U 1 - U 2 | .
Figure DE102016120902B4_0006
where U1 is the first electrical potential and U2 is the second electrical potential.
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei gilt: 3kV< | U2 U3 |
Figure DE102016120902B4_0007
oder 5kV< | U2 U3 |
Figure DE102016120902B4_0008
oder 8kV< | U2 U3 |
Figure DE102016120902B4_0009
oder 10kV< | U2 U3 |
Figure DE102016120902B4_0010
oder 20kV< | U2 U3 | ,
Figure DE102016120902B4_0011
wobei U2 das zweite elektrische Potential ist und U3 das dritte elektrische Potential ist.
Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 3 where: 3 kV < | U2 - U3 |
Figure DE102016120902B4_0007
or 5kV < | U2 - U3 |
Figure DE102016120902B4_0008
or 8kV < | U2 - U3 |
Figure DE102016120902B4_0009
or 10kV < | U2 - U3 |
Figure DE102016120902B4_0010
or 20kV < | U2 - U3 | .
Figure DE102016120902B4_0011
where U2 is the second electrical potential and U3 is the third electrical potential.
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei gilt: 50 < | U2 U3 | / | U3 U4 |
Figure DE102016120902B4_0012
oder 100 < | U2 U3 | / | U3 U4 | ,
Figure DE102016120902B4_0013
wobei U2 das zweite elektrische Potential ist, U3 das dritte elektrische Potential ist und U4 das vierte elektrische Potential ist.
Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 4 where: 50 < | U2 - U3 | / | U3 - U4 |
Figure DE102016120902B4_0012
or 100 < | U2 - U3 | / | U3 - U4 | .
Figure DE102016120902B4_0013
where U2 is the second electrical potential, U3 is the third electrical potential, and U4 is the fourth electrical potential.
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Multiaperturplatte (11) mit einem ersten Abstand von der Elektrode (21) angeordnet ist, die Multiaperturplatte (11) mit einem zweiten Abstand (h1) von der Objektebene (101) angeordnet ist, und das zweite, das dritte und das vierte elektrische Potential so aufeinander abgestimmt sind, dass folgende Relation erfüllt ist: 0,7 < | E1/E2 | < 1,5
Figure DE102016120902B4_0014
, wobei E1 eine elektrische Feldstärke an einer der Elektrode (21) zuweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte (11) ist und E2 eine elektrische Feldstärke an einer der Objektebene (101) zuweisenden Oberfläche der Multiaperturplatte (11) ist.
Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 5 wherein the multi-aperture plate (11) is disposed at a first distance from the electrode (21), the multi-aperture plate (11) is disposed at a second distance (h1) from the object plane (101), and the second, third and fourth electrical potential are coordinated so that the following relation is fulfilled: 0.7 < | E1 / E2 | < 1.5
Figure DE102016120902B4_0014
wherein E1 is an electric field strength at a surface of the multi-aperture plate (11) facing the electrode (21), and E2 is an electric field intensity at a surface of the multi-aperture plate (11) facing the object plane (101).
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 6, wobei gilt: 500 V/mm < | E1 |
Figure DE102016120902B4_0015
oder 1500 V/mm < | E1 |
Figure DE102016120902B4_0016
oder 3000V/mm < | E1 | .
Figure DE102016120902B4_0017
Multibeam particle microscope after Claim 6 where: 500 V / mm < | E1 |
Figure DE102016120902B4_0015
or 1500 V / mm < | E1 |
Figure DE102016120902B4_0016
or 3000V / mm < | E1 | ,
Figure DE102016120902B4_0017
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei gilt: 500 V/mm < | E2 | < 1500 V/mm
Figure DE102016120902B4_0018
oder 500 V/mm < | E2 | < 3000 V/mm
Figure DE102016120902B4_0019
oder 500 V/mm < | E2 | < 5000 V/mm .
Figure DE102016120902B4_0020
Multibeam particle microscope according to one of the Claims 6 or 7 where: 500 V / mm < | E2 | < 1500 V / mm
Figure DE102016120902B4_0018
or 500 V / mm < | E2 | < 3000 V / mm
Figure DE102016120902B4_0019
or 500 V / mm < | E2 | < 5000 V / mm ,
Figure DE102016120902B4_0020
Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der zweite Abstand (h1) kleiner als 200 µm, insbesondere kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 30 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 10 µm ist.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 6 to 8th , wherein the second distance (h1) is less than 200 μm, in particular less than 50 μm, in particular less than 30 μm, in particular less than 20 μm and in particular less than 10 μm. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein minimaler Abstand von zwei einander benachbarten Primär-Teilchenstrahlen (3) an der Multiaperturplatte (11) kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 30 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 12 µm ist.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 9 , wherein a minimum distance of two adjacent primary particle beams (3) on the multi-aperture plate (11) is less than 50 μm, in particular less than 30 μm, in particular less than 20 μm and in particular less than 12 μm. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Dicke der Multiaperturplatte (11) in einer Umgebung um wenigstens eine der Öffnungen (37) kleiner als 40 µm, insbesondere kleiner als 20 µm, insbesondere kleiner als 5 µm ist.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 10 wherein a thickness of the multi-aperture plate (11) in an environment around at least one of the openings (37) is less than 40 μm, in particular less than 20 μm, in particular less than 5 μm. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend eine Objekthalterung (17), welche dazu konfiguriert ist, das Objekt (7) zu haltern, und eine Aktuatoranordnung (39), welche dazu konfiguriert ist, die Objekthalterung (17) relativ zu der Objektivlinse (102) zu verlagern.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 11 further comprising an object holder (17) configured to support the object (7) and an actuator assembly (39) configured to displace the object holder (17) relative to the objective lens (102). Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Steuerung (27), welche dazu konfiguriert ist, die Aktuatoranordnung (39) so anzusteuern, dass das Objekt (7) einen vorbestimmten Abstand (h1) von der Multiaperturplatte (11) aufweist.Multibeam particle microscope after Claim 12 , further comprising a controller (27) configured to drive the actuator assembly (39) such that the object (7) has a predetermined distance (h1) from the multi-aperture plate (11). Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 13, wobei der vorbestimmte Abstand (h1) kleiner ist als ein 10-faches, insbesondere kleiner als ein 5-faches und insbesondere kleiner als ein 1,5-faches eines minimalen Abstands (p1) von zwei einander benachbarten Primär-Teilchenstrahlen (3) an der Multiaperturplatte (11).Multibeam particle microscope after Claim 13 , wherein the predetermined distance (h1) is less than a 10-fold, in particular less than a 5-fold and in particular less than a 1.5-fold a minimum distance (p1) of two adjacent primary particle beams (3) on the multi-aperture plate (11). Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 13 oder 14, wobei der vorbestimmte Abstand (h1) kleiner als 200 µm, insbesondere kleiner als 50 µm, insbesondere kleiner als 30 µm, insbesondere kleiner als 20 µm und insbesondere kleiner als 10 µm ist.Multibeam particle microscope after Claim 13 or 14 , Wherein the predetermined distance (h1) is less than 200 .mu.m, in particular less than 50 .mu.m, in particular less than 30 .mu.m, in particular less than 20 .mu.m and in particular less than 10 .mu.m. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner umfassend ein Abstandsmessmodul, welches dazu konfiguriert ist, ein Messsignal bereitzustellen, welches den Abstand (h1) der Multiaperturplatte (11) von dem Objekt (7) repräsentiert, und wobei die Steuerung (27) die Aktuatoranordnung (39) in Abhängigkeit von dem Messsignal ansteuert.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 13 to 15 , further comprising a distance measuring module configured to provide a measurement signal representing the distance (h1) of the multi-aperture plate (11) from the object (7), and wherein the controller (27) controls the actuator assembly (39) in response to the Actuates measuring signal. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 16, wobei das Abstandsmessmodul eine Strahlungsquelle (43) und einen Strahlungsdetektor (45) umfasst, wobei die Strahlungsquelle (43) dazu konfiguriert ist, Strahlung (44) einer vorbestimmten Wellenlänge zu emittieren und in einen Spalt zwischen der Multiaperturplatte (11) und dem Objekt (7) zu richten, wobei der Strahlungsdetektor (45) mit Abstand von der Strahlungsquelle (43) angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, von der Strahlungsquelle (43) in den Spalt emittierte Strahlung (44) zu detektieren, und wobei das Messsignal eine von dem Strahlungsdetektor (45) detektierte Strahlungsintensität repräsentiert.Multibeam particle microscope after Claim 16 wherein the distance measuring module comprises a radiation source (43) and a radiation detector (45), wherein the radiation source (43) is configured to emit radiation (44) of a predetermined wavelength and into a gap between the multi-aperture plate (11) and the object ( 7), wherein the radiation detector (45) is spaced from the radiation source (43) and is configured to detect radiation (44) emitted into the gap from the radiation source (43), and wherein the measurement signal is one of Radiation detector (45) represents detected radiation intensity. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 16, wobei das Abstandsmessmodul dazu konfiguriert ist, wenigstens einen der Primär-Teilchenstrahlen (3) durch eine der Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) hindurch auf das Objekt (7) zu richten und dort durch Ändern einer Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops zu fokussieren, den Primär-Teilchenstrahl (3) neben eine der Öffnungen (37) der Multiaperturplatte (11) auf die Multiaperturplatte (11) selbst zu richten und dort durch Ändern der Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops zu fokussieren, und das Messsignal basierend auf der ermittelten Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops beim Fokussieren des Teilchenstrahls auf das Objekt und der ermittelten Einstellung des Vielstrahl-Teilchenmikroskops beim Fokussieren des Teilchenstrahls auf die Multiaperturplatte bereitzustellen.Multibeam particle microscope after Claim 16 wherein the distance measuring module is configured to direct at least one of the primary particle beams (3) through one of the openings (37) of the multi-aperture plate (11) onto the object (7) and focus there by changing a setting of the multi-beam particle microscope to direct the primary particle beam (3) next to one of the openings (37) of the multi-aperture plate (11) to the multi-aperture plate (11) itself and to focus there by changing the setting of the multi-beam particle microscope, and the measurement signal based on the determined setting of the multi-beam particle microscope when focusing the particle beam on the object and the determined setting of the multi-beam particle microscope when focusing the particle beam on the multi-aperture plate provide. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei an einem der Objektebene (101) zugewandten Polschuh (22) der Objektivlinse (102) ein Anschlagskörper (31) angebracht ist, an dem eine Halterung (33) der Multiaperturplatte (11) anliegt.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 18 , wherein on a the object plane (101) facing pole piece (22) of the objective lens (102) a stop body (31) is mounted on which a holder (33) of the multi-aperture plate (11). Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 19, wobei der Anschlagskörper (31) ein isolierendes Material umfasst.Multibeam particle microscope after Claim 19 wherein the stop body (31) comprises an insulating material. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 20, ferner umfassend einen Aktuator (53), welcher dazu konfiguriert ist, die Multiaperturplatte (11) in eine Richtung (54), welche parallel zu einer Ebene der Multiaperturplatte (11) orientiert ist, relativ zu der Objektivlinse (102) hin und her zu verlagern.Multibeam particle microscope according to one of the Claims 1 to 20 further comprising an actuator (53) configured to reciprocate the multi-aperture plate (11) in a direction (54) oriented parallel to a plane of the multi-aperture plate (11) relative to the objective lens (102) relocate. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 21, ferner umfassend einen im Strahlengang der Primär-Teilchenstrahlen (3) zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle (300) und der Multiaperturplatte (11) angeordneten Elektronenstrahlablenker (49), welcher dazu konfiguriert ist, die Primär-Teilchenstrahlen (3) abzulenken.Multibeam particle microscope after Claim 21 further comprising an electron beam deflector (49) disposed in the beam path of the primary particle beams (3) between the multi-beam particle source (300) and the multi-aperture plate (11) and configured to deflect the primary particle beams (3). Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 22, ferner umfassend ein Steuerungsmodul (27), welches dazu konfiguriert ist, den Aktuator (53) und den Elektronenstrahlablenker (49) gemeinsam so anzusteuern, dass die Multiaperturplatte (11) derart verlagert wird, dass ein jeder gegebener Primär-Teilchenstrahl (3) die gleiche Öffnung (37) in der Multiaperturplatte (11) unabhängig von einer durch den Elektronenstrahlablenker (49) erzeugten Ablenkung des Primär-Teilchenstrahls (3) durchsetzt und insbesondere im Wesentlichen zentral durchsetzt.Multibeam particle microscope after Claim 22 , further comprising a control module (27) configured to commonly drive the actuator (53) and the electron beam deflector (49) so as to displace the multi-aperture plate (11) such that each given primary particle beam (3) exposes the one the same opening (37) in the multi-aperture plate (11) regardless of a by the electron beam deflector (49) generated deflection of the primary particle beam (3) passes through and in particular substantially centrally penetrated. Vielstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 23, wobei die Ablenkung des Primärteilchenstrahls (3) durch den Elektronenstrahlablenker (49) so groß ist, dass in der Ebene der Multiaperturplatte (11) eine Ausdehnung einer von dem Primärteilchenstrahl (3) überstrichenen Fläche größer ist als ein Durchmesser der Öffnung (37) der Multiaperturplatte (11).Multibeam particle microscope after Claim 23 wherein the deflection of the primary particle beam (3) by the electron beam deflector (49) is so large that in the plane of the multi-aperture plate (11) an area of a surface swept by the primary particle beam (3) is larger than a diameter of the opening (37) Multi-aperture plate (11).
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