DE102018124223A1

DE102018124223A1 - Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem

Info

Publication number: DE102018124223A1
Application number: DE102018124223.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bihr; Thomas Wolfsteiner; Yanko Sarov; Johannes Eisenmenger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss Multisem GmbH
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem umfasst ein Multiaperturplattenmodul, wobei das Multiaperturplattenmodul eine Basis, eine erste Multiaperturplatte, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und an der Basis gehaltert ist, eine zweite Multiaperturplatte, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und an der Basis gehaltert ist, und einen Aktuator umfasst:, welcher dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte zu verlagern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem, welches mit einer Vielzahl von Teilchenstrahlen arbeitet.
Aus US 2017/0133194 A1 ist ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem bekannt, welches eine Teilchenquelle aufweist, um Teilchen zu erzeugen, die auf ein Multiaperturplattenmodul treffen. Das Multiaperturplattenmodul umfasst mehrere Multiaperturplatten, welche jeweils eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, welche von den von der Teilchenquelle erzeugten Teilchen nacheinander durchsetzt werden. Die mehreren Multiaperturplatten können auf die die Öffnungen durchsetzenden Teilchenstrahlen verschiedene Wirkungen bereitstellen. Auf eine der Multiaperturplatten, welche im Strahlengang der Quelle am nächsten angeordnet ist, treffen die von der Teilchenquelle erzeugten Teilchen zu einem Teil auf, während ein anderer Teil die Öffnungen dieser Multiaperturplatte durchsetzt, so dass diese Öffnungen im Strahlengang hinter dieser Multiaperturplatte entstehende Teilchenstrahlen definieren.
Eine im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte angeordnete zweite Multiaperturplatte weist Öffnungen auf, von denen eine jede von einem im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte gebildeten Teilchenstrahlen durchsetzt wird. In der Umgebung der zweiten Multiaperturplatte werden elektrische Felder bereitgestellt, die die Teilchen, welche die Öffnungen dieser Multiaperturplatte durchsetzen, derart ablenken, dass auf die die Öffnungen durchsetzenden Teilchenstrahlen eine fokussierende Wirkung ausgeübt wird. Somit wirkt jede Öffnung dieser Multiaperturplatte auf den die Öffnung durchsetzenden Teilchenstrahl wie eine fokussierende Linse.
Eine im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte angeordnete dritte Aperturplatte weist Öffnungen auf, welche von den im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte gebildeten Teilchenstrahlen ebenfalls durchsetzt werden. An einer jeden der Öffnungen der dritten Multiaperturplatte ist eine Mehrzahl von Elektroden vorgesehen, welche in Umfangsrichtung um die Öffnung verteilt angeordnet sind. Die Elektroden können mit elektrischen Spannungen beaufschlagt werden, so dass hierdurch erzeugte elektrische Felder die die Öffnung durchsetzenden Teilchen ablenken. Je nach Art der Spannungsbeaufschlagung der einzelnen Elektroden können diese auf den die Öffnung durchsetzenden Teilchenstrahl als Strahlablenker oder Stigmator oder dergleichen wirken.
Mit einem derartigen Multiaperturplattenmodul ist es somit möglich, eine Vielzahl von Teilchenstrahlen zu erzeugen und auf vielfältige Weise zu beeinflussen, wie etwa zu fokussieren, abzulenken und weitergehend zu beeinflussen, wie den Astigmatismus einzelner Teilchenstrahlen zu beeinflussen.
Im Strahlengang hinter dem Multiaperturplattenmodul ist eine Objektivlinse angeordnet, welche die einzelnen Teilchenstrahlen an einer Oberfläche des Objekts fokussiert. Das Bündel fokussierter Teilchenstrahlen kann über das Objekt gescannt werden, und Sekundärpartikel, welche durch die einzelnen Teilchenstrahlen an dem Objekt erzeugt werden, können detektiert werden, um ein Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop zu bilden.
Es ist bekannt, dass die Qualität der durch ein derartiges Vielstrahl-Teilchenstrahlmikroskop erzeugten teilchenmikroskopischen Bilder von der Qualität der Fokussierung der einzelnen Teilchenstrahlen an dem Objekt abhängt. Im Hinblick auf eine möglichst gute Fokussierung der einzelnen Teilchenstrahlen werden die Elektroden, die an den Öffnungen der ein oder mehreren Multiaperturplatten des Multiaperturplattenmoduls vorgesehen sind, mit Spannungen beaufschlagt, um die einzelnen Teilchenstrahlen so zu beeinflussen, dass sie an dem Objekt durch die Objektivlinse möglichst fein fokussiert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem bereitzustellen, bei dem eine Verbesserung der Qualität der mit diesem gewonnenen teilchenmikroskopischen Bildergegenüber herkömmlichen Systemen möglich ist.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem ein Multiaperturplattenmodul, welches eine Basis und wenigstens eine erste Multiaperturplatte und eine zweite Multiaperturplatte umfasst, die an der Basis gehaltert sind. Die erste und die zweite Multiaperturplatte weisen jeweils eine Vielzahl von Öffnungen auf.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem eine Teilchenquelle, welche dazu konfiguriert ist, wenigstens einen Strahl geladener Teilchen derart zu erzeugen, dass diese zu einem Teil auf eine der beiden Multiaperturplatten treffen und zu einem anderen Teil die Öffnungen dieser einen Multiaperturplatte durchsetzen. Jede Öffnung dieser Multiaperturplatte definiert einen Teilchenstrahl, welcher im Strahlengang hinter dieser Multiaperturplatte aus den von der Teilchenquelle erzeugten Teilchen gebildet wird.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Multiaperturplattenmodul einen Aktuator, welcher dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte zu verlagern.
Die Erfinder haben erkannt, dass die begrenzte Leistungsfähigkeit des herkömmlichen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems durch die erreichbare Fertigungsqualität des Multiaperturplattenmoduls bedingt sein könnte. Insbesondere wurde vermutet, dass eine bei der Montage des Multiaperturplattenmoduls festgelegte Ausrichtung der mehreren Multiaperturplatten relativ zueinander beschränkend sein könnte. Um dem abzuhelfen, erlaubt es der Aktuator, die Position der ersten Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte auch während des Betriebs des Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems zu verändern, um eine bessere Leistung des Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems zu erreichen. Insbesondere können die mehreren Multiaperturplatten mithilfe des Aktuators so relativ zueinander verlagert werden, dass die Teilchenstrahlen sämtliche Öffnungen, welche diese in den verschiedenen Aperturplatten nacheinander durchsetzen, im Wesentlichen zentral durchsetzen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist der Aktuator dazu konfiguriert, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte in zwei voneinander unabhängige Richtungen zu verlagern, welche jeweils in einer Ebene bzw. einer Erstreckungsrichtung der ersten Multiaperturplatte orientiert sind.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst der Aktuator einen Signaleingang, eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche und ist dazu konfiguriert, eine Relativposition der ersten Oberfläche bezüglich der zweiten Oberfläche in Abhängigkeit von elektrischen Signalen einzustellen, welche dem Signaleingang zugeführt werden.
Gemäß beispielhaften Ausführungsform umfasst der Aktuator einen piezoelektrischen Körper, an dem wenigstens zwei Elektroden angeordnet sind, wobei das elektrische Signal ein Spannungssignal ist, das den wenigstens zwei Elektroden zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst der Aktuator ein mikroelektromechanisches System (MEMS), welches wenigstens zwei Kammelektroden aufweist, deren Zähne ineinander greifen, wobei das elektrische Signal ein Spannungssignal ist, das den wenigstens zwei Kammelektroden zugeführt wird, um zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der zwei Kammelektroden elektrische Felder zu erzeugen, welche Stellkräfte auf die Kammelektroden ausüben, wobei diese Stellkräfte zu Verlagerungen der ersten und der zweiten Oberfläche des Aktuators relativ zueinander führen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist das Multiaperturplattenmodul so gestaltet, dass die zweite Multiaperturplatte mit der Basis fest verbunden ist, die erste Oberfläche des Aktuators mit der Basis fest verbunden ist und die erste Multiaperturplatte mit der zweiten Oberfläche des Aktuators fest verbunden ist.
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist es die erste Multiaperturplatte, auf welche die geladenen Teilchen zum einen Teil treffen und zum anderen Teil die Öffnungen der ersten Multiaperturplatte durchsetzen.
Gemäß weiteren beispielshaften Ausführungsformen umfasst das Multiaperturplattenmodul eine Vielzahl von Elektroden, die an den Öffnungen einer oder mehrerer Multiaperturplatten des Multiaperturplattenmoduls angeordnet sind, um die die Öffnungen dieser Multiaperturplatten durchsetzenden Teilchen abzulenken.
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Multiaperturplattenmodul ferner eine oder mehrere weitere Multiaperturplatten, welche jeweils eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen und an der Basis derart gehaltert sind, dass die die Öffnungen der ersten und der zweiten Multiaperturplatte durchsetzenden Teilchen ebenfalls Öffnungen der weiteren ein oder mehreren Multiaperturplatten durchsetzen. Auch an den Öffnungen der einen oder der mehreren weiteren Multiaperturplatten können Elektroden vorgesehen sein, um die diese Öffnung durchsetzenden Teilchen abzulenken.
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen umfasst das Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem ferner eine Objektivlinse, um die Teilchenstrahlen an einem Objekt zu fokussieren, und eine Vielzahl von Detektoren, von denen ein jeder dazu konfiguriert ist, Sekundärpartikel zu detektieren, welche durch einen der Teilchenstrahlen an dem Objekt erzeugt werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems gemäß einer Ausführungsform;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Multiaperturplattenmoduls des Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems der 1; und
3 eine schematische Draufsicht auf ein Multiaperturplattenmodul, welches in dem Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem der 1 einsetzbar ist.

1 ist eine schematische Darstellung eines Vielstrahl-Teilchenstrahlsystems 1, welches mit einer Vielzahl von Teilchenstrahlen arbeitet. Das Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem 1 erzeugt eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Elektronen zu erzeugen, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem 1 ist vom Rasterelektronenmikroskoptyp („scanning electron microscope“, SEM), welches mehrere primäre 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.
Der vergrößerte Ausschnitt I1 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Auftrefforten 5, welche in der Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Auftrefforte 25, welche ein 5 × 5-Feld 103 bilden. 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.
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 1 Mikrometer, 10 Mikrometer und 40 Mikrometer. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie beispielsweise eine hexagonale Symmetrie.
Ein Durchmesser der in der Objektebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 Nanometer, 5 Nanometer, 100 Nanometer und 200 Nanometer. Das Fokussieren der Teilchenstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100.
Die auf das Objekt treffenden Teilchen erzeugen Elektronen, welche von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Elektronen werden durch die Objektivlinse 102 zu Elektronenstrahlen 9 geformt. Das Inspektionssystem 1 stellt einen Elektronenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl von Elektronenstrahlen 9 einem Detektionssystem 200 zuzuführen. Das Detektionssystem 200 umfasst eine Elektronenoptik mit einer Projektionslinse 205, um die Elektronenstrahlen 9 auf einen Elektronen-Multi-Detektor 209 zu richten.
Der Ausschnitt 12 in 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ebene 211, in welcher einzelne Detektionsbereiche liegen, auf welche die Elektronenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 liegen in einem Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand P2 zueinander. Beispielhafte Werte des Abstands P2 sind 10 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer.
Die primären Elektronenstrahlen 3 werden in einer in 1 sehr schematisch dargestellten Vorrichtung 300 zum Erzeugen einer Vielzahl von Teilchenstrahlen erzeugt, welche wenigstens eine Elektronenquelle 301, wenigstens eine Kollimationslinse 303, und ein Multiaperturplattenmodul 305 sowie gegebenenfalls eine Feldlinse 307 umfasst. Die Elektronenquelle 301 erzeugt einen divergierenden Elektronenstrahl 309, welcher durch die wenigstens eine Kollimationslinse 303 kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher das Multiaperturplattenmodul 305 beleuchtet.
Der Ausschnitt 13 in 1 zeigt eine Draufsicht auf das Multiaperturplattenmodul 305. Das Multiaperturplattenmodul 305 umfasst eine erste Multiaperturplatte 313, welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen 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 Öffnungen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer aufweisen. Die Durchmesser D der Öffnungen 315 sind kleiner als der Abstand P3 der Mittelpunkte der Öffnungen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 x P3, 0,4 x P3 und 0,8 x P3.
Elektronen des beleuchtenden Strahls 311 durchsetzen zu einem Teil die Öffnungen 315 und treffen zum anderen Teil auf die erste Multiaperturplatte 313 und werden durch diese abgefangen. Die Öffnungen der ersten Multiaperturplatte 313 definieren somit die Teilchenstrahlen 3, welche im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte 313 gebildet werden. Die auf die erste Multiaperturplatte 313 treffenden Teilchen tragen nicht zur Bildung der Teilchenstrahlen bei.
Das Multiaperturplattenmodul 305 kann die Elektronenstrahlen 3 derart fokussieren, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Ein Durchmesser der Foki 323 kann beispielsweise 10 Nanometer, 100 Nanometer und 1 Mikrometer betragen.
Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen eine erste abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Foki gebildet werden, auf die Objektebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Auftrefforten 5 bzw. Strahlflecken auf der Oberfläche des Objekts 7 gebildet wird.
Die Objektivlinse 102 und die Projektionslinsenanordnung 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 die Feldlinse 307 nur der ersten Teilchenoptik und die Projektionslinse 205 nur der zweiten Teilchenoptik angehören.
Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der ersten Teilchenoptik zwischen dem Multiaperturplattenmodul 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Die Strahlweiche 400 ist auch Teil der zweiten Teilchenoptik im Strahlengang zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektionssystem 200.
Weitergehende Information zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen 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 deutschen Patentanmeldungen DE 10 2013 016 113 A1 , DE 10 2013 014 976 A1 und DE 10 2014 008 083 A1 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
2 zeigt das Multiaperturplattenmodul 305 schematisch im Querschnitt. Das Multiaperturplattenmodul 305 umfasst eine Basis 351, die erste Multiaperturplatte 313, eine zweite Multiaperturplatte 353 und eine dritte Multiaperturplatte 355. Die zweite Multiaperturplatte 353 und die dritte Multiaperturplatte 355 umfassen jeweils eine Vielzahl von Öffnungen 357, welche jeweils so angeordnet sind, dass die Teilchenstrahlen, welche durch die Öffnungen 315 der ersten Multiaperturplatte 313 im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte 313 erzeugt werden, jeweils eine Öffnung 357 der zweiten Multiaperturplatte 353 und eine Öffnung 357 der dritten Multiaperturplatte 355 durchsetzen.
Die Multiaperturplatten 313, 353 und 355 weisen verschiedene Funktionen in Bezug auf die Beeinflussung der die Öffnungen 315, 357 dieser Multiaperturplatten durchsetzenden Teilchenstrahlen auf. Die Öffnungen 315 der ersten Multiaperturplatte 113 definieren die Teilchenstrahlen, welche im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte 313 gebildet werden.
An den Öffnungen 357 der zweiten Multiaperturplatte 353 können Elektroden angebracht sein, um die die Öffnungen durchsetzenden Teilchenstrahlen zu beeinflussen. Beispielsweise können an einer jeden der Öffnungen 357 mehrere Elektroden in Umfangsrichtung um die Öffnung verteilt angeordnet sein. Die Elektroden sind mit einer Steuerung 359 elektrisch verbunden, welche dazu konfiguriert ist, an die einzelnen Elektroden einstellbare elektrische Potentiale anzulegen. Die Elektroden sind in 2 nicht dargestellt. Die Elektroden können allerdings konfiguriert, hergestellt und angesteuert sein wie in US 2017/0133194 A1 und der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2018 202 421.9 beschrieben, deren Offenbarungen in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich aufgenommen werden.
Die Öffnungen 357 der dritten Multiaperturplatte 355 können auf die diese durchsetzenden Strahlen fokussierend wirken. Dies kann beispielsweise durch elektrostatische Felder erreicht werden, welche an der Oberfläche der dritten Multiaperturplatte 355 erzeugt werden. Darüber hinaus können die einzelnen Öffnungen 357 der dritten Multiaperturplatte 355 einzelne Ringelektroden aufweisen, die durch die Steuerung 359 mit einstellbaren elektrischen Potentialen beaufschlagt werden, um die einzelnen, verschiedene Öffnungen 357 der dritten Multiaperturplatte 355 durchsetzenden Teilchenstrahlen unterschiedlich fokussieren zu können.
Die Multiaperturplatten 313, 353 und 355, welche die Öffnungen 315 bzw. 357 für den Durchtritt der Teilchenstrahlen enthalten, sind sehr dünn. Hergestellt sind diese Multiaperturplatten 313, 353 und 355 jeweils aus einer wesentlich dickeren Platte 361, 363 bzw. 365 aus Silizium-Einkristallen. In den Silizium-Einkristall-Platten werden die dünnen Bereiche und die Öffnungen durch anisotropes Ätzen geformt. Die Bereiche, an welchen in einzelnen Prozessschritten geätzt werden soll bzw. nicht geätzt werden soll, werden durch herkömmliche Lithographie-Schritte definiert.
Die zweite Multiaperturplatte 353 ist ein dünner Membranbereich der dickeren Platte 363, welche mit der Basis 351 beispielsweise durch Kleben fest verbunden ist.
Die erste Multiaperturplatte 313 ist ein dünner Membranbereich der Platte 361, welche im Unterschied zu der zweiten Multiaperturplatte 353 mit der Basis 351 nicht fest verbunden ist. Die Platte 361 der ersten Multiaperturplatte 313 ist mit einer ersten Oberfläche 367 eines Aktuator 369 beispielsweise durch Kleben fest verbunden. Eine der ersten Oberfläche 367 gegenüberliegende zweite Oberfläche 371 des Aktuators 369 ist beispielsweise durch Kleben mit der Basis 351 fest verbunden.
Der Aktuator 369 weist einen Signaleingang 373 auf, welcher mit einem Signalausgang 375 der Steuerung 359 elektrisch verbunden ist. Die Steuerung 359 kann dem Signaleingang 373 des Aktuators 369 Spannungssignale zuführen, um die erste Oberfläche 367 des Aktuators relativ zu der zweiten Oberfläche 371 des Aktuators 369 zu verlagern. Dies führt dazu, dass die Multiaperturplatte 313, welche fest mit der ersten Oberfläche 367 des Aktuators 369 verbunden ist, relativ zu der zweiten Multiaperturplatte 353 verlagert wird, welche über die Basis 351 fest mit der zweiten Oberfläche 371 des Aktuators 369 verbunden ist.
Unter der Kontrolle der Steuerung 359 ist es möglich, die erste Multiaperturplatte 313 relativ zu der zweiten Multiaperturplatte 353 lateral, d. h. quer zur Strahlrichtung der die Öffnungen 357 durchsetzenden Teilchenstrahlen, so zu positionieren, dass die im Strahlengang hinter der ersten Multiaperturplatte 313 gebildeten Teilchenstrahlen die Öffnungen 357 der zweiten Multiaperturplatte 353 zentral durchsetzen. Insbesondere bei Multiaperturplatten, deren Öffnungen auf die diese durchsetzenden Teilchenstrahlen als fokussierende Linsen wirken, ist dies vorteilhaft für die Fokussierung dieser Teilchenstrahlen am Objekt.
Die dritte Multiaperturplatte 355 ist ein dünner Membranbereich der dickeren Platte 365, welche mit der zweiten Multiaperturplatte 353 beispielsweise durch Kleben fest verbunden ist.
In den Platten 361, 363 und 365 sind Öffnungen 375 vorgesehen, welche als Justierhilfe beim Verbinden der Platten 361, 363 und 365 dienen können. Wenn die Platten miteinander und mit dem Aktuator 369 verklebt werden, so ist während des Aushärtens des Klebers ein Verschieben der Platten relativ zueinander möglich. Die Platten können relativ zueinander solange verschoben werden, bis die Öffnungen 375 fluchten.
Es hat sich gezeigt, dass die Montage der Multiaperturplatten relativ zueinander durch Kleben mit einer Genauigkeit von etwa 0,5 µm möglich ist. Eine höhere Genauigkeit bei der Positionierung der Multiaperturplatten relativ zueinander scheint schwierig erreichbar zu sein. Allerdings erlaubt es der Aktuator 369 während des Betriebs des Multiaperturplattenmoduls 305, die Position der ersten Multiaperturplatte 313 relativ zu der zweiten Multiaperturplatte 353 und der dritten Multiaperturplatte 355 wesentlich genauer einzustellen. Durch geeignetes Ansteuern des Aktuator 369 ist es möglich, dass die erste Multiaperturplatte 313 relativ zu den beiden anderen Multiaperturplatten 353 und 355 mit einer Genauigkeit von besser als 0,3 µm eingestellt werden kann.
Es sind verschiedene Typen von Aktuatoren bekannt, mit welchen diese Genauigkeit erreichbar ist. Beispiele hierfür sind Aktuatoren vom piezoelektrischen Typ und Aktuatoren vom MEMS-Typ. Ein Aktuator vom piezoelektrischen Typ weist einen piezoelektrischen Körper auf, an dem wenigstens zwei Elektroden angeordnet sind, die mit dem Signaleingang des Aktuators verbunden sind. Durch elektrische Felder, welche zwischen den beiden Elektroden erzeugt werden, wird die Verlagerung der beiden Oberflächen des Aktuators über den piezoelektrischen Effekt in dem piezoelektrischen Körper erreicht. Ein Aktuator vom MEMS-Typ umfasst wenigstens zwei Kammelektroden, deren Zähne ineinander greifen und die mit dem Signaleingang des Aktuators verbunden sind. Elektrische Felder zwischen Paaren von Kammelektroden erzeugen kleine Kräfte zwischen diesen. Aufgrund einer möglichen großen Zahl der Paare von Kammelektroden können signifikante Stellkräfte erzeugt werden, die zu einer Verlagerung der ersten Oberfläche des Aktuators relativ zu der zweiten Oberfläche des Aktuators führen.
In dem vorangehenden erläuterten Ausführungsbeispiel ist die erste Multiaperturplatte 313 die Multiaperturplatte, welche die Teilchenstrahlen definiert, die die im Strahlengang nachfolgend angeordneten Multiaperturplatten 353 und 355 durchsetzen. Gleichzeitig ist die erste Multiaperturplatte 313 diejenige Multiaperturplatte des Multiaperturplattenmoduls 305, welche über den Aktuator 369 an der Basis 351 gehaltert ist, während die beiden anderen Multiaperturplatten 353 und 355 mit der Basis 351 fest verbunden sind. Es ist jedoch möglich, stattdessen die erste Multiaperturplatte 313 fest mit der Basis zu verbinden, während die zweite Multiaperturplatte oder/und die dritte Multiaperturplatte über einen Aktuator mit der Basis verbunden sind.
Ferner ist es möglich, einen weiteren Aktuator vorzusehen, um die dritte Multiaperturplatte 355 relativ zu der zweiten Multiaperturplatte 353 zu verlagern und deren Relativposition zueinander während des Betriebs des Multiaperturplattenmoduls 305 einzustellen.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine Multiaperturplatte 313 eines Multiaperturplattenmoduls 305. Die Multiaperturplatte 313 ist einstückig mit einem diese in der Draufsicht umgebenden Rahmen 381 ausgebildet. Die Multiaperturplatte 313 ist mit dem Rahmen 381 über vier Materialstreifen 383 verbunden. Darüber hinaus ist die Multiaperturplatte 313 mit dem Rahmen 381 nicht verbunden. An vier in Umfangsrichtung um ein Zentrum 385 der Multiaperturplatte 313 verteilt angeordneten Seiten der Multiaperturplatte 313 sind Aktuatoren 369 vorgesehen, um die Multiaperturplatte 313 relativ zu dem Rahmen 381 zu verlagern. Die Aktuatoren 369 umfassend jeweils eine Kammelektrode 385, welche an dem Rahmen 381 ausgebildet ist und eine Vielzahl von Zähnen umfasst, und eine Kammelektrode 387, welche an der Multiaperturplatte 313 vorgesehen ist und eine Vielzahl von Zähnen aufweist. Die Zähne der Kammelektrode 385 und die Zähne der Kammelektrode 387 greifen ineinander ohne sich zu berühren. Die Zähne jeder der Kammelektroden 385, 387 sind beispielsweise durch Dotierung oder durch Abscheiden einer Metallschicht auf deren Oberfläche elektrisch leitend und als Elektroden ausgebildet. Diesen Elektroden können von einer Steuerung einstellbare elektrische Potenziale zugeführt werden. Besteht zwischen den Kammelektroden 385 und 387 eine Potenzialdifferenz, so führt dies zu einer Kraft, welche versucht, die Kammelektroden 385 und 387 aufeinander zu zu bewegen. Die Materialstreifen 383, welche die Multiaperturplatte 313 mit dem Rahmen 381 verbinden, stellen eine gewisse Elastizität bereit, welche ausreicht, um eine Bewegung der Multiaperturplatte 313 relativ zu dem Rahmen 381 um einige Nanometer zu ermöglichen, wenn an die Kammelektroden 385 und 387 der Aktuatoren 369 geeignete elektrische Potenziale angelegt werden. Beispielhafte Werte für die maximal mögliche Verlagerung der Multiaperturplatte 313 relativ zu dem Rahmen 381 sind 200 Nanometer, 500 Nanometer oder 1000 Nanometer. Es ist ersichtlich, dass die Multiaperturplatte 313 relativ zu dem Rahmen 381 in eine horizontale Richtung in der 3 bewegt werden kann, wie dies in 3 durch einen Pfeil 389 angedeutet ist. Ferner ist die Multiaperturplatte 313 relativ zu dem Rahmen 381 in eine in 3 vertikale Richtung der 3 verlagerbar, wie dies in der 3 durch einen Pfeil 391 angedeutet ist. Darüber hinaus ist die Multiaperturplatte 313 bei geeigneter Ansteuerung der Aktuatoren relativ zu dem Rahmen 361 um eine das Zentrum 385 der Multiaperturplatte 313 durchsetzende Achse, welche vertikal zu der Zeichenebene der 3 orientiert ist, verdrehbar, wie dies durch einen Pfeil 393 in 3 angedeutet ist.
Der Rahmen 381 kann beispielsweise mit einer Basis des Multiaperturplattenmoduls 305 fest verbunden sein, welche noch weitere Multiaperturplatten trägt. Durch Ansteuerung der Aktuatoren 369 ist es möglich, die Multiaperturplatte 313 relativ zu den anderen Multiaperturplatten zu justieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/0133194 A1 [0002, 0039]
WO 2005/024881 A2 [0036]
WO 2007/028595 A2 [0036]
WO 2007/028596 A1 [0036]
WO 2007/060017 A2 [0036]
DE 102013016113 A1 [0036]
DE 102013014976 A1 [0036]
DE 102014008083 A1 [0036]
DE 102018202421 [0039]

Claims

Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem, umfassend: ein Multiaperturplattenmodul, wobei das Multiaperturplattenmodul umfasst: eine Basis, eine erste Multiaperturplatte, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und an der Basis gehaltert ist, eine zweite Multiaperturplatte, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und an der Basis gehaltert ist, und einen Aktuator, welcher dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte zu verlagern.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 1, wobei der Aktuator dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte in eine erste Richtung zu verlagern, die in eine erste Erstreckungsrichtung der ersten Multiaperturplatte orientiert ist.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 2, wobei der Aktuator dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte ferner in eine zweite Richtung zu verlagern, die in eine zu der ersten Erstreckungsrichtung orthogonale zweite Erstreckungsrichtung der ersten Multiaperturplatte orientiert ist.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aktuator dazu konfiguriert ist, die erste Multiaperturplatte relativ zu der zweiten Multiaperturplatte um eine Achse zu verdrehen, die orthogonal zu einer Oberfläche der Multiaperturplatte orientiert ist.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator einen Signaleingang, eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist und dazu konfiguriert ist, eine Relativposition der ersten Oberfläche bezüglich der zweiten Oberfläche in Abhängigkeit von dem Signaleingang zugeführten elektrischen Signalen einzustellen.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 5, wobei der Aktuator wenigstens einen piezoelektrischen Körper aufweist, an dem wenigstens zwei Elektroden angeordnet sind, und wobei das elektrische Signal ein Spannungssignal ist, das den wenigstens zwei Elektroden zugeführt wird.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 5, wobei der Aktuator ein mikroelektromechanisches System umfasst, welches wenigstens zwei Kammelektroden aufweist, deren Zähne ineinandergreifen, und wobei das elektrische Signal ein Spannungssignal ist, das den wenigstens zwei Kammelektroden zugeführt wird.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 7, wobei die erste Multiaperturplatte einstückig mit einem die Multiaperturplatte in Draufsicht vollständig umgebenden Rahmen ausgebildet ist, und wobei der Aktuator eine erste Kammelektrode, die an dem Rahmen vorgesehen ist, und eine zweite Kammelektrode, die an der Multiaperturplatte vorgesehen ist, umfasst.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die zweite Multiaperturplatte mit der Basis fest verbunden ist, wobei die erste Oberfläche des Aktuators mit der Basis fest verbunden ist, und wobei die erste Multiaperturplatte mit der zweiten Oberfläche des Aktuators fest verbunden ist.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Teilchenquelle, welche dazu konfiguriert ist, wenigstens einen Strahl geladener Teilchen derart zu erzeugen, dass diese zu einem Teil auf eine der beiden Multiaperturplatten treffen und zu einem anderen Teil die Öffnungen dieser Multiaperturplatte durchsetzen, und wobei die beiden Multiaperturplatten durch den Aktuator relativ zueinander so positionierbar sind, dass die Öffnungen dieser Multiaperturplatte durchsetzenden Teilchen sämtlich die Öffnungen der anderen der beiden Multiaperturplatten durchsetzen.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 10, wobei das Multiaperturplattenmodul ferner eine Vielzahl von Elektroden aufweist, die an den Öffnungen der anderen der beiden Multiaperturplatten angeordnet sind, um die die Öffnungen der anderen der beiden Multiaperturplatten durchsetzenden Teilchen abzulenken.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 11, wobei das Multiaperturplattenmodul ferner eine dritte Multiaperturplatte umfasst, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und an der Basis derart gehaltert ist, dass die die Öffnungen der ersten und der zweiten Multiaperturplatte durchsetzenden Teilchen sämtlich die Öffnungen der dritten Multiaperturplatte durchsetzen.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach Anspruch 12, wobei auch an den Öffnungen der dritten Multiaperturplatten Elektroden angeordnet sind, um die die Öffnungen der dritten Multiaperturplatte durchsetzenden Teilchen abzulenken.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die die Öffnungen der Multiaperturplatten durchsetzenden Teilchen im Strahlengang hinter dem Multiaperturplattenmodul eine Vielzahl von Teilchenstrahlen bilden, und wobei das Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem ferner eine Objektivlinse umfasst, um die Teilchenstrahlen jeweils an einem Objekt zu fokussieren.
Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner umfassend eine Vielzahl von Detektoren, von denen ein jeder dazu konfiguriert ist, Sekundärpartikel zu detektieren, welche durch einen Teilchenstrahl der Vielzahl von Teilchenstrahlen an dem Objekt erzeugt werden.