DE102020125534B3

DE102020125534B3 - Multiple particle beam microscope and associated process with fast autofocus at an adjustable working distance

Info

Publication number: DE102020125534B3
Application number: DE102020125534.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeidler; Stefan Schubert; Ingo Müller
Original assignee: Carl Zeiss Multisem GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Multisem GmbH
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2040-10-01
Also published as: NL2029294A; NL2029294B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop und ein zugehöriges Verfahren mit schnellem Autofokus um einen einstellbaren Arbeitsabstand. Vorgeschlagen wird eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse sowie weitere schnelle Korrekturmittel, um eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung, der Position, des Landewinkels und der Rotation von Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf eine Waferoberfläche während der Waferinspektion einzustellen. Die schnelle Autofokus-Korrekturlinse kann insbesondere durch elektrostatische Elemente realisiert sein, die an speziell ausgewählten Positionen im teilchenoptischen Strahlengang angeordnet sind. In analoger Weise kann eine schnelle Autofokussierung im Sekundärpfad des Teilchenstrahlsystems erfolgen.The invention relates to a multitude particle beam microscope and an associated method with fast autofocus around an adjustable working distance. A fast autofocus correction lens and other fast correction means are proposed in order to set a high-frequency adaptation of the focusing, the position, the landing angle and the rotation of individual particle beams when they strike a wafer surface during the wafer inspection. The fast autofocus correction lens can in particular be implemented by electrostatic elements which are arranged at specially selected positions in the particle-optical beam path. In an analogous manner, rapid autofocusing can take place in the secondary path of the particle beam system.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskope zur Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen.The invention relates to a plurality of particle beam microscopes for inspecting semiconductor wafers with HV structures.

Stand der TechnikState of the art

Mit der kontinuierlichen Entwicklung immer kleinerer und komplexerer Mikrostrukturen wie Halbleiterbauelementen besteht ein Bedarf an der Weiterentwicklung und Optimierung von planaren Herstellungstechniken und von Inspektionssystemen zur Herstellung und Inspektion kleiner Abmessungen der Mikrostrukturen. Die Entwicklung und Herstellung der Halbleiterbauelemente erfordert beispielsweise eine Überprüfung des Designs von Testwafern, und die planaren Herstellungstechniken benötigen eine Prozessoptimierung für eine zuverlässige Herstellung mit hohem Durchsatz. Darüber hinaus wird neuerdings eine Analyse von Halbleiterwafern für das Reverse Engineering und eine kundenspezifische, individuelle Konfiguration von Halbleiterbauelementen gefordert. Es besteht deshalb ein Bedarf an Inspektionsmitteln, die mit hohem Durchsatz zur Untersuchung der Mikrostrukturen auf Wafern mit hoher Genauigkeit eingesetzt werden können.With the continuous development of ever smaller and more complex microstructures such as semiconductor devices, there is a need to further develop and optimize planar manufacturing techniques and inspection systems for manufacturing and inspecting small dimensions of the microstructures. For example, the development and manufacture of the semiconductor devices requires a review of the design of test wafers, and the planar manufacturing techniques require process optimization for reliable, high-throughput manufacture. In addition, an analysis of semiconductor wafers for reverse engineering and a customer-specific, individual configuration of semiconductor components has recently been required. There is therefore a need for inspection means which can be used with high throughput for inspecting the microstructures on wafers with high accuracy.

Typische Siliziumwafer, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden, haben Durchmesser von bis zu 300 mm. Jeder Wafer ist in 30 bis 60 sich wiederholende Bereiche („Dies“) mit einer Größe von bis zu 800 mm² unterteilt. Eine Halbleitervorrichtung umfasst mehrere Halbleiterstrukturen, die durch planare Integrationstechniken in Schichten auf einer Oberfläche des Wafers hergestellt sind. Aufgrund der Herstellungsprozesse weisen Halbleiterwafer typischerweise eine ebene Oberfläche auf. Die Strukturgröße der integrierten Halbleiterstrukturen erstreckt sich dabei von wenigen µm bis zu den kritischen Abmessungen (engl. „critical dimensions“, CD) von 5 nm, wobei in naher Zukunft die Strukturgrößen sogar noch kleiner werden; man rechnet zukünftig mit Strukturgrößen oder kritische Abmessungen (CD) unter 3 nm, beispielsweise 2 nm, oder sogar unter 1 nm. Bei den oben genannten kleinen Strukturgrößen müssen Defekte in der Größe der kritischen Abmessungen in kurzer Zeit auf einer sehr großen Fläche identifiziert werden. Für mehrere Anwendungen ist die Spezifikationsanforderung für die Genauigkeit einer von einem Inspektionsgerät bereitgestellten Messung sogar noch höher, beispielsweise um den Faktor zwei oder eine Größenordnung. Beispielsweise muss eine Breite eines Halbleitermerkmals mit einer Genauigkeit unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, gemessen werden, und eine relative Position von Halbleiterstrukturen muss mit einer Überlagerungsgenauigkeit von unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, bestimmt werden.Typical silicon wafers used in the manufacture of semiconductor components have diameters of up to 300 mm. Each wafer is divided into 30 to 60 repeating regions ("dies") with a size of up to 800 mm ² . A semiconductor device comprises a plurality of semiconductor structures which are produced by planar integration techniques in layers on a surface of the wafer. Due to the manufacturing processes, semiconductor wafers typically have a flat surface. The structure size of the integrated semiconductor structures ranges from a few µm to the critical dimensions (CD) of 5 nm, with the structure sizes becoming even smaller in the near future; In future, structure sizes or critical dimensions (CD) below 3 nm, for example 2 nm, or even below 1 nm are expected. With the small structure sizes mentioned above, defects of the size of the critical dimensions must be identified in a short time on a very large area. For several applications, the specification requirement for the accuracy of a measurement provided by an inspection device is even higher, for example by a factor of two or an order of magnitude. For example, a width of a semiconductor feature must be measured with an accuracy of less than 1 nm, for example 0.3 nm or even less, and a relative position of semiconductor structures must be determined with an overlay accuracy of less than 1 nm, for example 0.3 nm or even less will.

Daher ist es eine generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, das mit geladenen Teilchen arbeitet, und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben mit hohem Durchsatz bereitzustellen, das eine hochpräzise Messung von Halbleitermerkmalen mit einer Genauigkeit von unter 1 nm, unter 0,3 nm oder sogar 0,1 nm ermöglicht.Therefore, it is a general object of the present invention to provide a multiple particle beam system employing charged particles and an associated method of operating the same at high throughput that enables high-precision measurement of semiconductor features with an accuracy of less than 1 nm, less than 0, 3 nm or even 0.1 nm possible.

Eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der geladenen Teilchensysteme (engl. „charged particle microscopes“, CPM) ist das MSEM, ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop. Ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop ist beispielsweise in US 7 244 949 B2 und in US 2019/0355544 A1 offenbart. In einem Mehrstrahl-Elektronenmikroskop oder MSEM wird eine Probe mit einer Vielzahl von Einzel-Elektronenstrahlen, die in einem Feld oder Raster angeordnet sind, gleichzeitig bestrahlt. Es können beispielsweise 4 bis 10000 Einzel-Elektronenstrahlen als Primärstrahlung vorgesehen sein, wobei jeder Einzel-Elektronenstrahl durch einen Abstand von 1 bis 200 Mikrometern von einem benachbarten Einzel-Elektronenstrahl getrennt ist. Zum Beispiel hat ein MSEM ungefähr 100 getrennte Einzel-Elektronenstrahlen (engl. „beamlets“), die beispielsweise in einem hexagonalen Raster angeordnet sind, wobei die Einzel-Elektronenstrahlen durch einen Abstand von ungefähr 10 µm getrennt sind. Die Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen (Primärstrahlen) wird durch eine gemeinsame Objektivlinse auf eine Oberfläche einer zu untersuchenden Probe fokussiert. Die Probe kann zum Beispiel ein Halbleiterwafer sein, der an einem Waferhalter befestigt ist, der auf einem beweglichen Tisch montiert ist. Während der Beleuchtung der Waferoberfläche mit den geladenen primären Einzel-Teilchenstrahlen gehen Wechselwirkungsprodukte, z.B. Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen, von der Oberfläche des Wafers aus. Ihre Startpunkte entsprechen den Orten auf der Probe, auf die die Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen jeweils fokussiert ist. Die Menge und Energie der Wechselwirkungsprodukte hängt von der Materialzusammensetzung und der Topographie der Waferoberfläche ab. Die Wechselwirkungsprodukte bilden mehrere sekundäre Einzel-Teilchenstrahlen (Sekundärstrahlen), die von der gemeinsamen Objektivlinse gesammelt und durch ein Projektionsabbildungssystem des Mehrstrahlinspektionssystems auf einen Detektor treffen, der in einer Detektionsebene angeordnet ist. Der Detektor umfasst mehrere Detektionsbereiche, von denen jeder mehrere Detektionspixel umfasst, und der Detektor erfasst eine Intensitätsverteilung für jeden der sekundären Einzel-Teilchenstrahlen. Dabei wird ein Bildfeld von beispielsweise 100 µm × 100 µm erhalten.A more recent development in the field of charged particle systems (CPM) is the MSEM, a multi-beam scanning electron microscope. A multi-beam scanning electron microscope is shown in, for example US 7 244 949 B2 and in US 2019/0355544 A1 disclosed. In a multi-beam electron microscope or MSEM, a sample is simultaneously irradiated with a large number of individual electron beams that are arranged in a field or grid. For example, 4 to 10,000 individual electron beams can be provided as primary radiation, each individual electron beam being separated from an adjacent individual electron beam by a distance of 1 to 200 micrometers. For example, an MSEM has approximately 100 separate individual electron beams (“beamlets”), which are arranged, for example, in a hexagonal grid, with the individual electron beams being separated by a distance of approximately 10 µm. The large number of charged individual particle beams (primary beams) are focused by a common objective lens onto a surface of a sample to be examined. For example, the sample may be a semiconductor wafer attached to a wafer holder mounted on a movable table. During the illumination of the wafer surface with the charged primary single particle beams, interaction products, for example secondary electrons or backscattered electrons, emanate from the surface of the wafer. Their starting points correspond to the locations on the sample on which the large number of primary single particle beams are each focused. The amount and energy of the interaction products depends on the material composition and the topography of the wafer surface. The interaction products form a plurality of secondary individual particle beams (secondary beams) which are collected by the common objective lens and impinge through a projection imaging system of the multi-beam inspection system on a detector which is arranged in a detection plane. The detector comprises a plurality of detection areas, each of which comprises a plurality of detection pixels, and the detector detects an intensity distribution for each of the secondary individual particle beams. An image field of 100 μm × 100 μm, for example, is obtained.

Das Mehrstrahl-Elektronenmikroskop des Standes der Technik umfasst eine Folge von elektrostatischen und magnetischen Elementen. Zumindest einige der elektrostatischen und magnetischen Elemente sind einstellbar, um die Fokusposition und die Stigmation der Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen anzupassen. Das Mehrstrahl-System mit geladenen Teilchen des Standes der Technik umfasst zudem mindestens eine Überkreuzungsebene der primären oder der sekundären geladenen Einzel-Teilchenstrahlen. Des Weiteren umfasst das System des Standes der Technik Detektionssysteme, um die Einstellung zu erleichtern. Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop des Standes der Technik umfasst mindestens einen Strahlablenker (engl. „deflection scanner“) zum kollektiven Abtasten eines Bereiches der Probenoberfläche mittels der Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen, um ein Bildfeld der Probenoberfläche zu erhalten.The prior art multi-beam electron microscope comprises a sequence of electrostatic and magnetic elements. At least some of the electrostatic and magnetic elements are adjustable to adjust the focus position and stigmation of the plurality of charged single particle beams. The multi-beam system with charged particles of the prior art also comprises at least one plane of intersection of the primary or the secondary charged individual particle beams. Furthermore, the prior art system includes detection systems to facilitate adjustment. The prior art multi-beam particle microscope comprises at least one deflection scanner for collective scanning of an area of the sample surface by means of the multiplicity of primary individual particle beams in order to obtain an image field of the sample surface.

Bei Rasterelektronenmikroskopen zur Waferinspektion ist es gewünscht, die Bildgebungsbedingungen stabil zu halten, so dass die Bildgebung mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Wiederholbarkeit durchgeführt werden kann. Der Durchsatz hängt von mehreren Parametern ab, z. B. der Geschwindigkeit des Tisches und der Neuausrichtung an neuen Messstellen sowie der gemessenen Fläche pro Erfassungszeit. Letzteres wird unter anderem durch die Verweilzeit auf einem Pixel, die Pixelgröße und die Anzahl der Einzel-Teilchenstrahlen bestimmt. Zusätzlich ist gegebenenfalls für ein Mehrstrahl-Elektronenmikroskop eine zeitaufwendige Bildnachbearbeitung erforderlich; beispielsweise muss das vom Detektionssystem des Mehrstrahl-Systems mit geladenen Teilchen erzeugte Signal digital korrigiert werden, bevor das Bildfeld aus mehreren Bildunterfeldern oder Teilbildern zusammengefügt wird (engl. „stitching“).In the scanning electron microscope for wafer inspection, it is desired to keep the imaging conditions stable so that the imaging can be performed with high reliability and high repeatability. The throughput depends on several parameters, e.g. B. the speed of the table and the realignment at new measuring points as well as the measured area per acquisition time. The latter is determined, among other things, by the dwell time on a pixel, the pixel size and the number of individual particle beams. In addition, time-consuming post-processing of images may be required for a multi-beam electron microscope; For example, the signal generated by the detection system of the multi-beam system with charged particles must be digitally corrected before the image field is stitched from several image subfields or partial images.

Die Rasterpositionen der Einzel-Teilchenstrahlen auf der Probenoberfläche können dabei von der idealen Rasterposition in einer ebenen Anordnung abweichen. Die Auflösung des Mehrstrahl-Elektronenmikroskops kann für jeden der Einzel-Teilchenstrahlen verschieden sein und von der individuellen Position des Einzel-Teilchenstrahles in dem Feld der Einzel-Teilchenstrahlen, mithin also von seiner konkreten Rasterposition, abhängen.The grid positions of the individual particle beams on the sample surface can deviate from the ideal grid position in a planar arrangement. The resolution of the multi-beam electron microscope can be different for each of the individual particle beams and depend on the individual position of the individual particle beam in the field of the individual particle beams, hence on its specific grid position.

Mit den steigenden Anforderungen an Auflösung und Durchsatz sind herkömmliche Systeme geladener Teilchenstrahlsysteme an ihre Grenzen gestoßen.With the increasing demands on resolution and throughput, conventional systems of charged particle beam systems have reached their limits.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem bereitzustellen, das eine hochpräzise und hochauflösende Bildaufnahme mit hohem Durchsatz ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a multitude particle beam system which enables high-precision and high-resolution image recording with high throughput.

Ein Ansatz zur Verbesserung von Präzision und Auflösung ist die Verwendung eines sogenannten Autofokus. Dabei wird während des Abrasterns der Probenoberfläche fortwährend („on-the-fly“) die aktuelle Fokuslage der Einzel-Elektronenstrahlen in Hinblick auf die Probenoberfläche / Objektebene ermittelt und eine entsprechende Korrektur der Fokuslage vorgenommen. Beispielsweise wird die Fokussierung der Einzel-Teilchenstrahlen für jedes Bildfeld angepasst. Diesem Vorgehen liegt zum Beispiel ein Modell der Probe oder die Annahme zugrunde, dass sich die Probeneigenschaften von Bildfeld zu Bildfeld nur wenig ändern, so dass Prognosewerte für eine verbesserte Fokussierung durch Extrapolation oder Interpolation ermittelt werden können.One approach to improving precision and resolution is to use what is known as an autofocus. During the scanning of the sample surface, the current focus position of the individual electron beams with regard to the sample surface / object plane is continuously determined (“on the fly”) and the focus position is corrected accordingly. For example, the focusing of the individual particle beams is adapted for each image field. This procedure is based, for example, on a model of the sample or on the assumption that the sample properties change only slightly from image field to image field, so that forecast values for improved focusing can be determined by extrapolation or interpolation.

Dennoch ist das bekannte Autofokusverfahren verhältnismäßig langsam: Die Optimierung der Fokuslage wird nämlich entweder über eine Veränderung des Arbeitsabstandes (eng. „working distance“, WD) oder über eine veränderte Ansteuerung der Objektivlinse erreicht. Eine Änderung des Arbeitsabstandes durch ein Verfahren des Probentisches in der Höhe (sog. „z-Stage“) ist dabei nur mit einer bestimmten begrenzten Präzision und Geschwindigkeit möglich. Außerdem ist nicht jeder Probentisch in der Höhe verfahrbar. Erfolgt zur Variation der Fokuslage eine veränderte Ansteuerung der Objektivlinse oder anderer magnetischer Linsen, so ist diese Einstellung verhältnismäßig langsam: Im Stand der Technik werden magnetische Objektivlinsen und insbesondere Immersionslinsen eingesetzt, deren Induktivität zu hoch ist, um eine noch schnellere Anpassung zu ermöglichen. Auch in diesem Fall liegt die Zeit für die Erregungsänderung im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Millisekunden. Außerdem ist die Optik von Vielzahl-Elektronenmikroskopen weitaus komplexer als die von Einzelstrahlsystemen, da es für sinnvolle Aufnahmen erforderlich ist, die Vergrößerung in der Objektebene (gekoppelt an den Strahlabstand (engl. „pitch“) der Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene) und auch die Orientierung, d.h. die Rotation, des Arrays von Einzel-Elektronenstrahlen (Rasteranordnung) bei der Nachführung der Fokuslage unverändert zu lassen. Gleiches gilt für den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen auf der Probe. Die vorgenannten teilchenoptischen Parameter (und ggf. weitere Parameter) können in der Regel nicht unabhängig voneinander nur mittels einer einzigen Linse eingestellt werden. Eine Veränderung der Ansteuerung der magnetischen Objektivlinse zieht deshalb eine geänderte Ansteuerung von anderen teilchenoptischen Komponenten im Primärpfad nach sich. So werden typischerweise Erregungsänderungen auch an anderen magnetischen und elektrostatischen Elementen erforderlich, wobei die Einstellzeiten für die Magnetlinsen zeitlich limitierend sind und ebenfalls im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Millisekunden liegen. Analoge Erwägungen gelten für teilchenoptische Komponenten im Sekundärpfad und die Nachführung der Fokuslage für eine präzise Detektion.However, the known autofocus method is relatively slow: the focus position is optimized either by changing the working distance (WD) or by changing the control of the objective lens. A change in the working distance by moving the sample table in height (so-called “z-stage”) is only possible with a certain limited precision and speed. In addition, not every sample table can be moved in height. If the objective lens or other magnetic lenses are controlled in a different way to vary the focus position, this setting is relatively slow: In the prior art, magnetic objective lenses and, in particular, immersion lenses are used, the inductance of which is too high to enable even faster adaptation. In this case, too, the time for the change in excitation is in the range of a few tens to a few hundred milliseconds. In addition, the optics of multiple electron microscopes is much more complex than that of single-beam systems, as it is necessary for meaningful recordings, the magnification in the object plane (coupled to the beam spacing ("pitch") of the individual particle beams in the object plane) and also to leave the orientation, ie the rotation, of the array of individual electron beams (grid arrangement) unchanged when tracking the focus position. The same applies to the landing angle of the individual particle beams on the sample. The aforementioned particle-optical parameters (and possibly further parameters) can generally not be set independently of one another using only a single lens. A change in the control of the magnetic objective lens therefore results in a change in the control of other particle-optical components in the primary path. Thus, changes in excitation are typically also required in other magnetic and electrostatic elements, the setting times for the magnetic lenses being time-limiting and likewise in the range from a few tens to a few hundred milliseconds. Analogous considerations apply to particle-optical components in the secondary path and the tracking of the focus position for precise detection.

Die bestehenden Systeme sind vor dem oben beschriebenen Hintergrund und den steigenden Anforderungen an Durchsatz/ Schnelligkeit und an die präzise Vermessung immer kleinerer Strukturen somit verbesserungswürdig. Gerade auch bei der Inspektion von Halbleiterwafern sind die Anforderungen enorm. Eine an sich sehr ebene Oberfläche eines Halbleiterwafers kann dann im Rahmen der Präzisionsinspektion nicht mehr gemeinhin als präzise flach angenommen werden. Kleinste Variationen der Waferdicke und/oder der longitudinalen Position der Waferoberfläche relativ zur Objektivlinse haben einen Einfluss auf den optimalen Fokus und somit auf die Genauigkeit der Messungen. Dies gilt insbesondere bei der Inspektion von polierten Waferoberflächen mit HV-Strukturen. Es reicht also - selbst unter der nur bedingt realistischen Annahme von fehlenden Systemdriften und Ähnlichem - nicht mehr aus, das Vielzahl-Elektronenmikroskop an einem vordefinierten Arbeitspunkt mit zugeordnetem Arbeitsabstand einmalig einzustellen. Stattdessen müssen kleinste Veränderungen des Arbeitsabstands durch eine veränderte Fokuslage korrigiert werden. Dabei gilt als weitere Voraussetzung, dass der Abbildungsmaßstab unverändert bleiben muss. Die Orientierung der Rasteranordnung auf der Proebenoberfläche muss exakt gehalten werden, da bei Halbleiterwafern mit HV-Strukturen immer exakt parallel bzw. orthogonal zu diesen Strukturen abgebildet wird. Zudem ist es unabdingbar, den Landewinkel präzise konstant zu halten. Und schließlich muss für eine exzellente Bildgebung auch die Optik im Sekundärpfad schnell und hochpräzise nachgeführt werden.The existing systems are in need of improvement against the background described above and the increasing demands on throughput / speed and the precise measurement of ever smaller structures. The requirements are enormous, especially when inspecting semiconductor wafers. A surface of a semiconductor wafer that is actually very flat can then no longer generally be assumed to be precisely flat in the context of precision inspection. Smallest variations in the wafer thickness and / or the longitudinal position of the wafer surface relative to the objective lens have an influence on the optimal focus and thus on the accuracy of the measurements. This applies in particular to the inspection of polished wafer surfaces with HV structures. It is therefore no longer sufficient - even under the only partially realistic assumption of missing system drifts and the like - to set the multiple electron microscope once at a predefined working point with an assigned working distance. Instead, the smallest changes in the working distance must be corrected by changing the focus position. Another prerequisite is that the reproduction scale must remain unchanged. The orientation of the grid arrangement on the sample surface must be kept exactly, since semiconductor wafers with HV structures are always mapped exactly parallel or orthogonal to these structures. It is also essential to keep the landing angle precisely constant. And finally, for excellent imaging, the optics in the secondary path must also be adjusted quickly and with high precision.

US 2011/0272576 A1 offenbart ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop. Die Druckschrift offenbart eine Ladungskontrolle an einer Probe im Vorfeld einer Probeninspektion. US 2011/0272576 A1 discloses a multi-beam particle microscope. The document discloses a charge control on a sample in advance of a sample inspection.

DE 10 2004 055 149 A1 offenbart eine Lithographie-Vorrichtung und ein Verfahren zum Abbilden eines Mehrfach-Partikelstrahls auf ein Substrat. Zur genaueren Positionierung des Mehrfach-Partikelstrahls wird ein Höhenmesssystem in Form eines Laserwegmesssystems offenbart. Es werden Korrekturlinsen zur dynamischen Korrektur von Fokus, Bildfeldgröße und Bildfeldrotation offenbart. Es erfolgt keine Telezentriekorrektur. DE 10 2004 055 149 A1 discloses a lithography apparatus and method for imaging a multiple particle beam onto a substrate. For more precise positioning of the multiple particle beam, a height measuring system in the form of a laser displacement measuring system is disclosed. Correction lenses for dynamic correction of focus, image field size and image field rotation are disclosed. There is no telecentricity correction.

US 9 922796 B1 offenbart ein Multi-Säulen-Mikroskop, das zur Inspektion schräger oder geneigter Proben eingesetzt wird. Zur individuellen Fokussierung der Einzel-Teilchenstrahlen auf die Probe durchsetzen diese ein Objektiv-Linsen-Array, so dass jeder Einzel-Teilchenstrahl individuell auf die Probenoberfläche fokussiert werden kann. US 9 922 796 B1 discloses a multi-column microscope used to inspect slanted or inclined samples. For the individual focusing of the individual particle beams on the sample, they pass through an objective lens array so that each individual particle beam can be focused individually on the sample surface.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Vielzahl-Teilchenstrahlsystem für die Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben bereitzustellen. Dieses soll schnell und hochpräzise arbeiten.It is thus an object of the present invention to provide an improved multiple particle beam system for the inspection of semiconductor wafers with HV structures and an associated method for operating the same. This should work quickly and with high precision.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem für die Inspektion von Halbleiterwafern mit HV-Strukturen und ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben desselben bereitzustellen, das an einem Arbeitspunkt mit vorgegebenem Arbeitsabstand eine zusätzliche schnelle Autofokussierung des Systems ermöglicht. Dabei sollen andere teilchenoptische Parameter wie die Vergrößerung, die Telezentrie und die Rotation mit hoher Präzision konstant gehalten werden.It is a further object of the invention to provide a multiple particle beam system for the inspection of semiconductor wafers with HV structures and an associated method for operating the same, which enables an additional fast autofocusing of the system at a working point with a predetermined working distance. Other particle-optical parameters such as magnification, telecentricity and rotation should be kept constant with high precision.

Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.The object is achieved by the independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem zur Halbleiterinspektion, das Folgendes aufweist:

einen Vielstrahl-Teilchengenerator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen;
eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Waferoberfläche in der Objektebene abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf die Waferoberfläche treffen, die ein zweites Feld bilden;
ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen, die ein drittes Feld bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen, die von den Auftrefforten im zweiten Feld ausgehen, auf das dritte Feld der Detektionsbereiche des Detektionssystems abzubilden;
eine magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse, insbesondere eine magnetische und/ oder elektrostatische Immersionslinse, durch die sowohl die ersten als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen hindurchtreten;
eine Strahlweiche, die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Objektivlinse angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Detektionssystem angeordnet ist;
einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion;
ein Autofokus-Messglied, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen;
eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse; und
eine Steuerung;
wobei die Steuerung für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert ist, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden,
wobei die Steuerung für eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert ist, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern,
wobei der erste Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene definiert werden, und
wobei die Steuerung des Weiteren konfiguriert ist, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am ersten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten.

According to a first aspect of the invention, it relates to a plurality of particle beam system for semiconductor inspection, comprising:

a multi-beam particle generator configured to generate a first field of a plurality of charged first particle beams;
a first particle optics with a first particle-optical beam path which is configured to image the generated individual particle beams onto a wafer surface in the object plane, so that the first particle beams strike the wafer surface at locations that form a second field;
a detection system having a plurality of detection areas which form a third field; a second particle optics with a second particle-optical beam path which is configured to image second individual particle beams, which emanate from the points of incidence in the second field, onto the third field of the detection areas of the detection system;
a magnetic and / or electrostatic objective lens, in particular a magnetic and / or electrostatic immersion lens, through which both the first and the second individual particle beams pass;
a beam splitter which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the objective lens, and which is arranged in the second particle-optical beam path The beam path is arranged between the objective lens and the detection system;
a sample table for holding and / or positioning a wafer during wafer inspection;
an autofocus measuring element which is configured to generate measurement data for determining actual autofocus data during the wafer inspection;
a fast auto focus correction lens; and
a controller;
wherein the controller is configured for a static or low-frequency adjustment of a focusing in order to control at least the objective lens and / or an actuator of the sample table at a first working point with a first working distance in such a way that the first individual particle beams focus on the wafer surface located in the first working distance will,
wherein the controller is configured for a high-frequency adjustment of the focusing in order to generate an autofocus correction lens control signal at the first operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data in order to control the fast autofocus correction lens during the wafer inspection at the first operating point,
wherein the first working point is further defined by a landing angle of the first individual particle beams in the object plane and by a grid arrangement of the first individual particle beams in the object plane, and
wherein the controller is further configured to keep the landing angle and the grid arrangement substantially constant during the high-frequency adaptation at the first operating point.

Bei den geladenen Teilchen kann es sich z.B. um Elektronen, Positronen, Myonen oder Ionen oder andere geladene Partikel handeln. Bevorzugt handelt es sich um Elektronen, die z.B. mit Hilfe einer thermischen Feldemissionsquelle (TFE) erzeugt werden. Aber auch andere Teilchenquellen können Verwendung finden.The charged particles can be, for example, electrons, positrons, muons or ions or other charged particles. They are preferably electrons that are generated, for example, with the help of a thermal field emission source (TFE). But other particle sources can also be used.

Die Anzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen ist dabei variabel wählbar. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Zahl der Teilchenstrahlen 3n (n-1) +1, mit n einer beliebigen natürlichen Zahl, beträgt. Dies erlaubt eine hexagonale Rasteranordnung der Detektionsbereiche. Andere Rasteranordnungen der Detektionsbereiche, z.B. in einem quadratischen oder rechteckigen Raster, sind ebenfalls möglich. Beispielsweise beträgt die Anzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen mehr als 5, mehr als 60 oder mehr als 100 Einzel-Teilchenstrahlen.The number of the first individual particle beams can be selected variably. However, it is advantageous if the number of particle beams is 3n (n-1) +1, with n being any natural number. This allows a hexagonal grid arrangement of the detection areas. Other grid arrangements of the detection areas, e.g. in a square or rectangular grid, are also possible. For example, the number of the first individual particle beams is more than 5, more than 60 or more than 100 individual particle beams.

Der Vielstrahl-Teilchengenerator kann mehrere reale Teilchenquellen umfassen, die jeweils einen Einzel-Teilchenstrahl oder auch jeweils mehrere Einzel-Teilchenstrahlen emittieren. Der Vielstrahl-Teilchengenerator kann aber auch eine einzelne Teilchenquelle sowie im weiteren teilchenoptischen Strahlengang eine Multiaperturplatte in Kombination mit einem Multilinsen-Array oder/oder einem Multideflektor-Array umfassen. Durch den Vielstrahl-Teilchengenerator wird dann die Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen erzeugt und auf eine Zwischenbildebene abgebildet. Bei dieser Zwischenbildebene kann es sich um eine reelle Zwischenbildebene oder um eine virtuelle Zwischenbildebene handeln. In beiden Fällen ist es so, dass die Orte der Einzel-Teilchenstrahlen in dem Zwischenbild als virtuelle Teilchenquellen und somit als Ursprünge für die weitere teilchenoptische Abbildung mit dem ersten teilchenoptischen Strahlengang angesehen werden können. Die virtuellen Teilchenquellen in dieser Zwischenbildebene werden somit abgebildet auf die Waferoberfläche bzw. in die Objektebene und der zu inspizierende Wafer kann mit der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen abgerastert werden.The multi-beam particle generator can comprise several real particle sources, each of which emits a single particle beam or also several single particle beams. The multi-beam particle generator can, however, also comprise a single particle source and, in the further particle-optical beam path, a multi-aperture plate in combination with a multi-lens array and / or a multi-reflector array. The multibeam particle generator then generates the multitude of individual particle beams and maps them onto an intermediate image plane. This intermediate image plane can be a real intermediate image plane or a virtual intermediate image plane. In both cases it is the case that the locations of the individual particle beams in the intermediate image can be viewed as virtual particle sources and thus as origins for the further particle-optical imaging with the first particle-optical beam path. The virtual particle sources in this intermediate image plane are thus mapped onto the wafer surface or into the object plane and the wafer to be inspected can be scanned with the large number of individual particle beams.

Umfasst das Objektivlinsensystem eine magnetische Objektivlinse, so kann diese ein schwaches oder ein starkes Magnetfeld bereitstellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Objektivlinse eine magnetische Immersionslinse. Dabei kann es sich um eine schwache Immersionslinse oder um eine starke Immersionslinse handeln. Magnetische Immersionslinsen können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Bohrung im unteren (probenzugewandten) Polschuh der Linse einen größeren Durchmesser aufweist als die Bohrung im oberen (probenabgewandten) Polschuh der Linse. Im Gegensatz zu Objektivlinsen, welche am Objekt nur ein geringes Magnetfeld bereitstellen, haben Immersionslinsen den Vorteil, geringere sphärische und chromatische Aberrationen erreichen zu können, sowie den Nachteil größerer außeraxialer Aberrationen. Im Magnetfeld der Linse erfahren die durch sie hindurchtretenden Einzel-Teilchenstrahlen (sowohl im Primärpfad als auch im Sekundärpfad) eine Larmor-Drehung.If the objective lens system comprises a magnetic objective lens, then this can provide a weak or a strong magnetic field. According to a preferred embodiment of the invention, the objective lens is a magnetic immersion lens. This can be a weak immersion lens or a strong immersion lens. Magnetic immersion lenses can be implemented, for example, in that the hole in the lower pole piece (facing the sample) of the lens has a larger diameter than the hole in the upper pole piece (facing away from the sample) of the lens. In contrast to objective lenses, which only provide a small magnetic field on the object, immersion lenses have the advantage of being able to achieve lower spherical and chromatic aberrations, as well as the disadvantage of larger off-axis aberrations. In the magnetic field of the lens, the single particle beams passing through it (both in the primary path and in the secondary path) experience a Larmor rotation.

Erfindungsgemäß ist einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass der Probentisch einen Mechanismus zur Höhenverstellbarkeit (z.B. z-Stage) aufweist, um einen Arbeitsabstand einzustellen. Es ist aber auch möglich, dass eine Höhenverstellbarkeit nicht gegeben ist. Dann dient der Probentisch nur zum Halten des Wafers, nicht zu seiner Positionierung in z-Richtung. Es ist dabei in beiden Fällen möglich, aber nicht zwingend erforderlich, dass der Probentisch entlang einer Achse (z.B. x-Achse, y-Achse) oder in einer Ebene (z.B. x-y-Ebene) bewegbar ist.According to the invention, a sample table is provided for holding and / or positioning a wafer during the wafer inspection. It is possible that the sample table has a mechanism for height adjustment (eg z-stage) in order to set a working distance. But it is also possible that there is no height adjustability. The sample table then only serves to hold the wafer, not to position it in the z-direction. It is possible in both cases, but not it is imperative that the sample table can be moved along an axis (eg x-axis, y-axis) or in a plane (eg xy-plane).

Es ist des Weiteren ein Autofokus-Messglied vorgesehen, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen. Die Autofokus-Istdaten beschreiben dabei direkt oder indirekt die aktuelle Fokuslage relativ zur Waferoberfläche. Autofokus-Messglieder sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in der US 9 530 613 B2 und in der US 2017/0117114 A1 beschrieben, deren Offenbarungen vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen sind. Es kann zum Beispiel ein Höhensensor (z-Sensor) eingesetzt werden. Grundsätzlich wird zur Ermittlung der Fokuslage mittels einer Messung auf die aktuelle Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen relativ zur Waferoberfläche rückgeschlossen (Rückschluss auf Autofokus-Istdaten). Idealerweise liegen sämtliche Foki exakt auf der Waferoberfläche. Die Fokuslage eines Einzel-Teilchenstrahles ist dabei durch die Position der Strahltaille eines Strahles definiert.Furthermore, an autofocus measuring element is provided which is configured to generate measurement data for determining actual autofocus data during the wafer inspection. The actual autofocus data directly or indirectly describe the current focus position relative to the wafer surface. Autofocus measuring elements are known in principle from the prior art and are, for example, in the US 9 530 613 B2 and in the US 2017/0117114 A1 described, the disclosures of which are fully incorporated into this application by reference. For example, a height sensor (z-sensor) can be used. In order to determine the focus position, a measurement is used to infer the current focus position of the individual particle beams relative to the wafer surface (conclusion on actual autofocus data). Ideally, all foci are exactly on the wafer surface. The focus position of a single particle beam is defined by the position of the beam waist of a beam.

Die US 9 530 613 B2 offenbart die Verwendung von astigmatischen Hilfsstrahlen zur Fokuseinstellung. Je nach vorliegender Fokussierung verändert sich das bekannte astigmatische (z.B. elliptische) Strahlprofil bei der Abbildung. Diese Veränderung erlaubt Rückschlüsse auf den Fokus und damit auf notwendige Fokus-Korrekturen an den stigmatischen Strahlen.the US 9 530 613 B2 discloses the use of astigmatic auxiliary beams for focus adjustment. The known astigmatic (eg elliptical) beam profile changes in the imaging depending on the focus. This change allows conclusions to be drawn about the focus and thus about the necessary focus corrections to the stigmatic rays.

Die US 2017/0117114 A1 offenbart einen Autofokus „on-the-fly“. Dabei wird während des Abscannens einer Probenoberfläche aus Daten eines Bildfeldes (gemessene Intensitäten) auf die aktuelle Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen rückgeschlossen und eine fortwährende/ „on-the-fly“-Einstellung des Fokus erfolgt für das nachfolgende Bildfeld. Es ist dabei insbesondere nicht notwendig, denselben Probenbereich mehrfach abzutasten. Durch die Messung wird dabei jeweils ggf. indirekt eine Objekteigenschaft bestimmt. Diese Objekteigenschaft kann beispielsweise ein Höhenprofil der Probenoberfläche sein. Aus dem ermittelten Höhenprofil wird dann für die nachfolgende Bildaufnahme ein Prognosewert für die Höhe ermittelt und eine andere, besser angepasste Fokuslage relativ zur Probenoberfläche eingestellt.the US 2017/0117114 A1 reveals an autofocus "on-the-fly". During the scanning of a sample surface, the current focus position of the individual particle beams is deduced from data from an image field (measured intensities) and the focus is continuously adjusted "on the fly" for the subsequent image field. In particular, it is not necessary to scan the same sample area several times. An object property is determined indirectly in each case by the measurement. This object property can be, for example, a height profile of the sample surface. A prognostic value for the height is then determined from the determined height profile for the subsequent image recording and a different, better adapted focus position is set relative to the sample surface.

Das erfindungsgemäße Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist eine Steuerung auf. Die Steuerung ist konfiguriert, teilchenoptische Komponenten im ersten und/ oder im zweiten teilchenoptischen Strahlengang anzusteuern. Bevorzugt handelt es sich bei der Steuerung um eine zentrale Steuerung für das gesamte Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, dies muss aber nicht der Falls sein. Die Steuerung kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sowie funktional untergliedert sein.The multiple particle beam system according to the invention has a controller. The controller is configured to control particle-optical components in the first and / or in the second particle-optical beam path. The control is preferably a central control for the entire multitude of particle beam systems, but this need not be the case. The control can be designed in one part or in several parts and can be functionally subdivided.

Die Steuerung ist für eine statische oder niederfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden, und sie ist für eine hochfrequente Anpassung konfiguriert, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die mindestens eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern. Zur hochfrequenten Anpassung wird dabei eine Ansteuerung der Objektivlinse vorzugsweise nicht geändert, eine Erregungsänderung der Objektivlinse erfolgt regelmäßig nur bei einer statischen oder niederfrequenten Anpassung der Fokuslage. Dabei umfasst die Objektivlinse mindestens eine magnetische und/ oder mindestens eine elektrostatische Objektivlinse; die Objektivlinse kann also in Form eines entsprechenden Objektivlinsensystems ausgebildet sein.The control is configured for a static or low-frequency adjustment of the focusing in order to control at least the objective lens and / or an actuator of the sample table at a first working point with a first working distance in such a way that the first individual particle beams are focused on the wafer surface located in the first working distance , and it is configured for a high-frequency adaptation in order to generate an autofocus correction lens control signal at the first operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data in order to control the at least one fast autofocus correction lens during the wafer inspection at the first operating point. For high-frequency adaptation, a control of the objective lens is preferably not changed, a change in excitation of the objective lens only occurs regularly with a static or low-frequency adaptation of the focus position. The objective lens comprises at least one magnetic and / or at least one electrostatic objective lens; the objective lens can thus be designed in the form of a corresponding objective lens system.

Die Steuerung steuert also zweierlei verschiedene fokale Einstellungen an einem Arbeitspunkt, der - ggf. neben anderen Parametern - durch einen zugehörigen Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert ist: Zum einen steuert sie mit großem Hub die Fokussierung über eine Ansteuerung der Objektivlinse und gegebenenfalls weiterer Linsen und/ oder über eine Ansteuerung eines Aktuators zum Verfahren des Probentisches. Diese Stellglieder reagieren auf das Steuerungssignal verhältnismäßig langsam; eine Anpassung benötigt hier typischerweise einige zehn bis einige hundert Millisekunden und ist insbesondere beim erstmaligen Anfahren eines Arbeitspunktes mit gewähltem Arbeitsabstand erforderlich, zum Beispiel bei einem Waferwechsel. Der Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes kann zum Beispiel +/- 100, +/-200 µm oder +/-300µm betragen.The control therefore controls two different focal settings at a working point which - possibly in addition to other parameters - is defined by an associated working distance between the objective lens and the wafer surface: On the one hand, it controls the focusing with a large stroke via a control of the objective lens and possibly others Lenses and / or via a control of an actuator for moving the sample table. These actuators respond relatively slowly to the control signal; An adjustment here typically requires a few tens to a few hundred milliseconds and is particularly necessary when approaching an operating point with a selected working distance for the first time, for example when changing a wafer. The stroke for changing the working distance can be, for example, +/- 100, +/- 200 µm or +/- 300 µm.

Zum anderen steuert die Steuerung erfindungsgemäß auch die fokale Einstellung mittels Ansteuerung der erfindungsgemäßen schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Diese Linse kann unterschiedlich ausgebildet sein, sie kann beispielsweise als schnelle elektrostatische Linse ausgebildet sein. Verschiedene Ausführungsvarianten und mögliche Positionierungen der Autofokus-Korrekturlinse im Strahlengang werden weiter unten noch eingehender beschrieben. Auch ist es möglich, mehrere Autofokus-Korrekturlinsen vorzusehen und diese individuell anzusteuern. In jedem Fall kann eine Autofokus-Korrekturlinse für eine schnelle Einstellung verwendet werden und wirkt auf die Fokuslage der Einzel-Teilchenstrahlen, wobei diese Wirkung stark oder weniger stark ausgeprägt sein kann. Auch ist es möglich, dass die Autofokus-Korrekturlinse neben der Wirkung auf den Fokus auch eine Wirkung auf andere teilchenoptische Parameter ausübt. Schnell bedeutet hier, dass die Erregung der Autofokus-Korrekturlinse eine hochfrequente Anpassung der Fokuslage erlaubt; eine Anpassungszeit TA liegt im Bereich von µs, zum Beispiel TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Der Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes beträgt typischerweise einige µm, zum Beispiel +/- 20 µm, +/- 15µm und/ oder +/- 10 µm.On the other hand, according to the invention, the controller also controls the focal setting by controlling the fast autofocus correction lens according to the invention. This lens can be designed differently, for example it can be designed as a fast electrostatic lens. Various design variants and possible positioning of the autofocus correction lens in the beam path are described in more detail below. It is also possible to provide several autofocus correction lenses and to control them individually. In either case, an autofocus correction lens can be used for quick adjustment and acts on the focal position of the individual particle beams, whereby this effect can be strong or less strong. It is also possible for the autofocus correction lens to have an effect on other particle-optical parameters in addition to the effect on the focus. Fast means here that the excitation of the autofocus correction lens allows a high-frequency adjustment of the focus position; an adaptation time TA is in the range of μs, for example TA 500 μs, preferably TA 100 μs and / or TA 50 μs. The stroke for changing the working distance is typically a few µm, for example +/- 20 µm, +/- 15 µm and / or +/- 10 µm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Anpassungszeit TA für die hochfrequente Anpassung mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100 oder 1000, kürzer ist als die Anpassungszeit TA für die niederfrequente oder statische Anpassung. Des Weiteren kann ein Hub für die Einstellung des Arbeitsanstandes für die niederfrequente oder statische Anpassung mindestens um den Faktor 5, bevorzugt mindestens um den Faktor 8 und/ oder 10, größer sein als der Hub für die hochfrequente Anpassung.According to a preferred embodiment of the invention, an adaptation time TA for the high-frequency adaptation is at least a factor of 10, preferably at least a factor of 100 or 1000, shorter than the adaptation time TA for the low-frequency or static adaptation. Furthermore, a stroke for setting the work delay for the low-frequency or static adaptation can be at least a factor of 5, preferably at least a factor of 8 and / or 10, greater than the stroke for the high-frequency adaptation.

Bei beiden Einstellungsvarianten des Fokus kann es notwendig sein, auch andere teilchenoptische Komponenten des Systems nachzustellen. Auch für diese Korrekturen kann die Steuerung entsprechende Steuerungssignale bereitstellen. Im Falle der niederfrequenten oder statischen Anpassung können die Stellglieder ebenfalls langsam einstellbare Stellglieder sein oder sie können schnell einstellbare Stellglieder sein. Die zeitlich limitierenden Elemente sind dabei die Magnetlinsen, zu denen zum Beispiel magnetische Feldlinsen sowie auch die magnetische Objektivlinse zählen, und/ oder die Zeit zum Verfahren des Probentisches in z-Richtung. Im Falle der hochfrequenten Anpassung ist es erforderlich, dass auch die übrigen Stellglieder im Wesentlichen schnell einstellbar sind. Ihre jeweiligen Anpassungszeiten liegen dabei bevorzugt in derselben Größenordnung wie die Anpassungszeit der schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Sie können beispielsweise maximal um den Faktor 2 langsamer sein. Sie können aber auch schneller sein als die Anpassungszeit der schnellen Autofokus-Korrekturlinse. Bei den schnellen zusätzlichen Stellgliedern kann es sich zum Beispiel um elektrostatische Linsen, elektrostatische Deflektoren und/ oder elektrostatische Stigmatoren handeln. Auch Luftspulen mit nur wenigen Windungen können als schnelle Korrektoren verwendet werden.With both adjustment variants of the focus, it may be necessary to also readjust other particle-optical components of the system. The controller can also provide appropriate control signals for these corrections. In the case of low-frequency or static matching, the actuators can also be slowly adjustable actuators or they can be quickly adjustable actuators. The time-limiting elements are the magnetic lenses, which include, for example, magnetic field lenses as well as the magnetic objective lens, and / or the time it takes to move the sample table in the z-direction. In the case of high-frequency adaptation, it is necessary that the other actuators can also be set essentially quickly. Their respective adaptation times are preferably of the same order of magnitude as the adaptation time of the fast autofocus correction lens. For example, they can be slower by a maximum of a factor of 2. But they can also be faster than the adjustment time of the fast autofocus correction lens. The fast additional actuators can be, for example, electrostatic lenses, electrostatic deflectors, and / or electrostatic stigmators. Air-core coils with only a few turns can also be used as fast correctors.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Arbeitspunkt zumindest durch einen zweiten Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert, wobei sich der zweite Arbeitsabstand vom ersten Arbeitsabstand des ersten Arbeitspunktes unterscheidet. Dann ist die Steuerung konfiguriert, um bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt eine niederfrequente Anpassung durchzuführen und zumindest die magnetische Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches am zweiten Arbeitspunkt derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im zweiten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden. Ein Wechsel des Arbeitspunktes erfolgt zum Beispiel bei einem Waferwechsel; die Wafer können dabei unterschiedlich dick sein. Ein Waferwechsel ist ein vergleichsweise langsamer Vorgang, so dass hier eine langsame Anpassung ausreichend ist. Es ist beispielsweise aber auch möglich, den Arbeitspunkt bzw. den Arbeitsabstand zu verändern, weil die Inspektionsaufgabe eine andere ist.According to a preferred embodiment of the invention, a second working point is defined at least by a second working distance between the objective lens and the wafer surface, the second working distance differing from the first working distance of the first working point. The controller is then configured to carry out a low-frequency adaptation when changing between the first working point and the second working point and to control at least the magnetic objective lens and / or an actuator of the sample table at the second working point in such a way that the first individual particle beams are reduced to those in the second Working distance located wafer surface are focused. The working point is changed, for example, when changing a wafer; the wafers can be of different thicknesses. A wafer change is a comparatively slow process, so that a slow adjustment is sufficient here. However, it is also possible, for example, to change the working point or the working distance because the inspection task is different.

Bevorzugt ist die Steuerung konfiguriert, um am zweiten Arbeitspunkt mit dem zweiten Arbeitsabstand während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am zweiten Arbeitspunkt anzusteuern. Im Übrigen gilt für die Einstellung des schnellen Autofokus am zweiten Arbeitspunkt mit zweitem Arbeitsabstand alles, was oben schon im Zusammenhang mit dem ersten Arbeitspunkt bei erstem Arbeitsabstand ausgesagt worden ist.The controller is preferably configured to generate an autofocus correction lens control signal for high-frequency adjustments at the second working point with the second working distance during the wafer inspection based on the actual autofocus data, in order to control the fast autofocus correction lens during the wafer inspection at the second working point. In addition, everything that has already been stated above in connection with the first working point at the first working distance applies to the setting of the fast autofocus at the second working point with the second working distance.

Erfindungsgemäß bzw. gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der erste und/ oder der zweite Arbeitspunkt des Weiteren durch einen Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und durch eine Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene definiert. Die Steuerung ist dann konfiguriert, den Landewinkel und die Rasteranordnung während der hochfrequenten Anpassung am ersten und/ oder zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten. Die Begriff Rasteranordnung umfasst dabei den Abstand zwischen den Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene und die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen-Anordnung; die Rastanordnung kann beispielsweise in Form des oben erwähnten Hexagon-Bildfeldes vorliegen. Somit wird bei einem Konstanthalten der Rasteranordnung sowohl die Vergrößerung, die an den Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen gekoppelt ist, als auch die Orientierung des zweiten Feldes von Auftreffpunkten der Einzel-Teilchenstrahlen in der Objektebene konstant gehalten. Die Vergrößerung wird dabei bevorzugt auf etwa 50ppm, 20ppm, 10ppm, 1ppm oder besser konstant gehalten (z.B. 50nm, 20nm, 10nm, 1nm oder besser auf 100 µm Bildfeldgröße). Die maximale Winkelabweichung vom gewünschten Landewinkel auf der Waferoberfläche beträgt maximal +/- 0,1 °, +/-0.01 ° oder +/-0.005°.According to the invention or according to a preferred embodiment of the invention, the first and / or the second working point are furthermore defined by a landing angle of the first individual particle beams in the object plane and by a grid arrangement of the first individual particle beams in the object plane. The controller is then configured to keep the landing angle and the grid arrangement essentially constant during the high-frequency adaptation at the first and / or second operating point. The term grid arrangement includes the distance between the individual particle beams in the object plane and the rotation of the individual particle beam arrangement; the latching arrangement can, for example, be in the form of the hexagon image field mentioned above. Thus, when the grid arrangement is kept constant, both the magnification, which is coupled to the distance between the individual particle beams, and the orientation of the second field of points of incidence of the individual particle beams in the object plane are kept constant. The magnification is preferably kept constant at around 50ppm, 20ppm, 10ppm, 1ppm or better (e.g. 50nm, 20nm, 10nm, 1nm or better to 100 µm image field size). The maximum angular deviation from the desired landing angle on the wafer surface is a maximum of +/- 0.1 °, +/- 0.01 ° or +/- 0.005 °.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung konfiguriert, den Landewinkel und die Rasteranordnung auch bei einem Wechsel zwischen dem ersten Arbeitspunkt und dem zweiten Arbeitspunkt im Wesentlichen konstant zu halten. Hier geht es also um ein Konstanthalten der genannten Parameter auch bei einer niederfrequenten Anpassung des Fokus. Die Vergrößerung wird dabei bevorzugt auf etwa 50ppm, 20ppm, 10ppm, 1ppm oder besser konstant gehalten (z.B. 50nm, 20nm, 10nm, 1nm oder besser auf 100 µm). Die maximale Winkelabweichung vom gewünschten Landewinkel auf der Waferoberfläche beträgt maximal +/- 0,1°, +/-0.01° oder +/-0.005°.According to a further preferred embodiment of the invention, the controller is configured to keep the landing angle and the grid arrangement essentially constant even when there is a change between the first working point and the second working point. The point here is to keep the parameters mentioned constant even with a low-frequency adjustment of the focus. The magnification is preferably kept constant at about 50 ppm, 20 ppm, 10 ppm, 1 ppm or better (for example 50 nm, 20 nm, 10 nm, 1 nm or better to 100 μm). The maximum angular deviation from the desired landing angle on the wafer surface is a maximum of +/- 0.1 °, +/- 0.01 ° or +/- 0.005 °.

Die Stellglieder für eine Anpassung und insbesondere ein Konstanthalten von teilchenoptischen Parametern wie z.B. Landewinkel und Rasteranordnung (Position bzw. Vergrößerung und Rotation) können für die niederfrequente Anpassung ganz oder teilweise dieselben sein wie für die hochfrequente Anpassung. Sind es jedoch ganz oder teilweise dieselben Stellglieder, so müssen diese Stellglieder zwingend auch für eine hochfrequente Anpassung geeignet sein.The actuators for an adjustment and in particular for keeping constant particle-optical parameters such as landing angle and grid arrangement (position or magnification and rotation) can be completely or partially the same for the low-frequency adjustment as for the high-frequency adjustment. However, if it is completely or partially the same actuators, then these actuators must also be suitable for high-frequency adaptation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Autofokus-Korrekturlinse eine elektrostatische Linse oder sie besteht aus einer elektrostatischen Linse. Einstellungen von elektrostatischen Linsen können grundsätzlich wesentlich schneller geändert werden als Einstellungen von Magnetlinsen, bei denen Hysterese-Effekte, Wirbelströme und Eigen- und Gegeninduktivitäten eine schnelle Anpassung verhindern. Eine elektrostatische Linse kann erfindungsgemäß als vollständige Linse, z.B. als Rohrlinse, vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass als Autofokus-Korrekturlinse nur ein zusätzliches Bauelement in Form einer zusätzlichen Elektrode vorgesehen ist, die im Zusammenwirken mit anderen Bauelementen oder sie umgebende Spannungen ihre elektrostatische Linsenwirkung entfaltet.According to a preferred embodiment of the invention, the autofocus correction lens comprises an electrostatic lens or it consists of an electrostatic lens. Settings of electrostatic lenses can basically be changed much faster than settings of magnetic lenses, in which hysteresis effects, eddy currents and self and mutual inductances prevent a quick adjustment. According to the invention, an electrostatic lens can be provided as a complete lens, for example a tubular lens. However, it is also possible that only one additional component is provided as an autofocus correction lens in the form of an additional electrode, which develops its electrostatic lens effect in cooperation with other components or with the voltages surrounding them.

Die schnelle Autofokus-Korrekturlinse kann im ersten teilchenoptischen Strahlengang an verschiedenen Positionen angeordnet sein, die unterschiedliche Vorteile und Nachteile bieten. Zu berücksichtigen ist zum einen der zur Verfügung stehende Bauraum im Gesamtsystem, zum anderen aber auch die Wirkung der Autofokus-Korrekturlinse auf andere teilchenoptische Parameter als den Fokus. Wie bereits eingangs ausgeführt, wirkt bei Vielzahl-Teilchenstrahlsystemen eine Linse normalerweise nicht nur auf einen einzigen teilchenoptischen Parameter, die Wirkungen von teilchenoptischen Komponenten sind in der Regel nicht orthogonal zueinander. Die Erfinder haben diese Zusammenhänge genauer untersucht und haben dabei herausgefunden, dass es im teilchenoptischen Strahlengang von Vielzahl-Teilchenstrahlsystemen einige Positionen gibt, die besondere Eigenschaften aufweisen: Normalerweise ist im primären Strahlengang eines erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ein Überkreuzungspunkt bzw. eine Überkreuzungsebene (engl. „Crossover“) vorgesehen, in der sich die Einzel-Teilchenstrahlen überlagern oder überkreuzen. Diese Überkreuzungsebene befindet sich normalerweise nahe vor der Objektivlinse. Umfangreiche Berechnung haben gezeigt, dass eine zusätzliche Linse am Cross-over im Wesentlichen auf den Fokus der ersten Einzel-Teilchenstrahlen wirkt und (wenn überhaupt) nur schwach auf andere teilchenoptische Parameter wie Position, Telezentrie oder Rotation. Somit ist es allgemein vorteilhaft, die Autofokus-Korrekturlinse am Cross-over bzw. in der Überkreuzungsebene der ersten Einzel-Teilchenstrahlen anzuordnen. In der Praxis ist der Cross-over aber kein singulärer Punkt, sondern hat eine räumliche Ausdehnung, so dass oft nur eine Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse nahe des Cross-overs / nahe der Cross- over-Ebene erreicht werden kann. Dafür gibt es erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten:

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse in einer Strahlrohrverlängerung, die in die Objektivlinse vom oberen Polschuh her hineinragt, angeordnet. Allgemein ist es so, dass die Einzel-Teilchenstrahlen innerhalb eines Strahlrohres geführt werden. Dieses ist evakuiert. Das Strahlverlängerungsröhrchen ist dabei genau der Bereich des Strahlrohres, der vom oberen Polschuh aus ein Stück weit in die magnetische Objektivlinse hineinragt. Das Strahlrohr liegt auf Erdpotential, so dass die Autofokus-Korrekturlinse bzw. eine dazugehörige Elektrode innerhalb der Strahlrohrverlängerung gut angeordnet werden kann.

The fast autofocus correction lens can be arranged in the first particle-optical beam path at different positions, which offer different advantages and disadvantages. On the one hand, the available installation space in the overall system must be taken into account, and on the other hand, the effect of the autofocus correction lens on other particle-optical parameters than the focus. As already stated at the beginning, in the case of multiple particle beam systems, a lens normally does not only act on a single particle-optical parameter; the effects of particle-optical components are generally not orthogonal to one another. The inventors have examined these relationships more closely and have found out that there are some positions in the particle-optical beam path of multiple particle beam systems that have special properties: Normally there is a crossover point or plane of crossover in the primary beam path of a multiple particle beam system according to the invention. Crossover ”) in which the individual particle beams overlap or cross one another. This crossover plane is usually close in front of the objective lens. Extensive calculations have shown that an additional lens at the crossover essentially affects the focus of the first individual particle beams and (if at all) only weakly affects other particle-optical parameters such as position, telecentricity or rotation. It is therefore generally advantageous to arrange the autofocus correction lens at the crossover or in the plane of intersection of the first individual particle beams. In practice, however, the crossover is not a singular point, but has a spatial extent so that often only an arrangement of the autofocus correction lens near the crossover / near the crossover plane can be achieved. According to the invention, there are several possibilities for this:

According to a preferred embodiment of the invention, the autofocus correction lens is arranged in a beam pipe extension which protrudes into the objective lens from the upper pole piece. It is generally the case that the individual particle beams are guided within a beam pipe. This is evacuated. The beam extension tube is precisely that area of the beam tube that protrudes a little from the upper pole piece into the magnetic objective lens. The beam tube is at ground potential, so that the autofocus correction lens or an associated electrode can be easily arranged within the beam tube extension.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse vorgesehen, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse als Offset am Strahlablenksystem realisiert ist. Typischerweise wird ein Strahlablenksystem (eng. „deflection scanner“ oder „scan deflector“) durch zwei oder mehr im Strahlengang hintereinander angeordnete Deflektoren realisiert. An allen an der Deflektion beteiligten Elektroden wird nun die Offset-Spannung bereitgestellt. Die Linsenwirkung entsteht dabei durch die Überlagerung des Deflektionsfelds mit einem Einzellinsenfeld. Die beschriebene Ausführungsform bietet den Vorteil, dass an der Hardware des Systems keine weiteren Änderungen erforderlich sind.According to a preferred embodiment of the invention is Furthermore, a beam deflection system is provided between the beam deflector and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams, the autofocus correction lens being implemented as an offset on the beam deflection system. A beam deflection system (“deflection scanner” or “scan deflector”) is typically implemented by two or more deflectors arranged one behind the other in the beam path. The offset voltage is now made available to all electrodes involved in the deflection. The lens effect is created by superimposing the deflection field with a single lens field. The embodiment described offers the advantage that no further changes are required to the hardware of the system.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind, und wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem oberen Ablenker und dem unteren Ablenker angeordnet ist. Auch diese Ausführungsform ist einfach zu realisieren, da nur geringe Veränderungen an der Hardware bestehender Systeme vorgenommen werden müssen. According to one embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the single particle beams, the beam deflection system having an upper deflector and a lower deflector, which are arranged one after the other in the direction of the beam path, and wherein the autofocus correction lens is arranged between the upper deflector and the lower deflector. This embodiment is also easy to implement, since only minor changes need to be made to the hardware of existing systems.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind, und wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem unteren Ablenker und dem oberen Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsvariante befindet sich die Autofokus-Korrekturlinse in der Nähe der Überkreuzungsebene.According to one embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the single particle beams, the beam deflection system having an upper deflector and a lower deflector, which are arranged one after the other in the direction of the beam path, and wherein the autofocus correction lens is arranged between the lower deflector and the upper pole piece of the magnetic objective lens. In this variant, too, the autofocus correction lens is located in the vicinity of the crossover plane.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse zwischen der Waferoberfläche und einem unteren Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet. Diese Position befindet sich zwar nicht mehr in der Nähe des Cross-overs und die Wirkung der Linse erstreckt sich nicht mehr nur ganz überwiegend auf den Fokus; aber diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Autofokus-Korrekturlinse nur geringe Folgeaberrationen aufweist, da sie normalerweise die letzte Linse direkt vor der Waferoberfläche ist.According to a preferred embodiment of the invention, the autofocus correction lens is arranged between the wafer surface and a lower pole piece of the magnetic objective lens. This position is no longer in the vicinity of the crossover and the effect of the lens no longer extends only predominantly to the focus; however, this embodiment offers the advantage that the autofocus correction lens has only minor follow-up aberrations, since it is normally the last lens directly in front of the wafer surface.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem oberen und dem unteren Polschuh der magnetischen Objektivlinse angeordnet. Diese Ausführungsform hat ebenfalls den Vorteil, dass sie weit unten im Strahlengang realisiert wird (Autofokus-Korrekturlinse als vorletzte Linse), so dass auch hier nur geringe Folgeaberrationen entstehen.According to another preferred embodiment of the invention, the autofocus correction lens is arranged between the upper and lower pole pieces of the magnetic objective lens. This embodiment also has the advantage that it is implemented far below in the beam path (autofocus correction lens as penultimate lens), so that only minor subsequent aberrations arise here too.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von der Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt, wobei das Strahlrohr eine Unterbrechung aufweist und wobei die Autofokus-Korrekturlinse innerhalb dieser Unterbrechung angeordnet ist. Das Strahlrohr ist dabei im genannten Bereich im Wesentlichen dicht, also so ausgeführt, dass darin ein Vakuum oder Hochvakuum erzeugt werden kann. Es kann entlang des Strahlenganges unterschiedliche Querschnitte und/ oder auch Kammern aufweisen. Die Unterbrechung, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, ist dabei bevorzugt die einzige Unterbrechung des Strahlrohres. Die innere Wandung des Strahlrohres liegt bis auf die Orte der Unterbrechung, an denen sich die Autofokus-Korrekturlinse befindet, auf Erdpotential. Etwaige Verbindungsstellen/ Kontaktstellen zwischen Vakuumkammern und dem eigentlichen Strahlrohr sind dabei nicht als Unterbrechungen anzusehen.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has an evacuable beam tube which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens, the beam tube having an interruption and the autofocus correction lens within this Interruption is arranged. The jet pipe is essentially tight in the area mentioned, that is to say designed in such a way that a vacuum or high vacuum can be generated therein. It can have different cross-sections and / or chambers along the beam path. The interruption in which the autofocus correction lens is arranged is preferably the only interruption in the beam tube. The inner wall of the beam pipe is at ground potential, except for the places of interruption where the autofocus correction lens is located. Any connection points / contact points between the vacuum chambers and the actual jet pipe are not to be regarded as interruptions.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system also has a field lens system which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch, the interruption of the beam tube in which the autofocus correction lens is arranged between the Field lens system and the beam switch is arranged. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, ist im Bereich der Strahlweiche zwischen den zwei Magnetsektoren vorgesehen. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.According to a preferred embodiment of the invention, the beam switch has two magnetic sectors and the interruption of the beam tube in which the autofocus correction lens is arranged is provided in the area of the beam switch between the two magnetic sectors. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem vorgesehen ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams. Correction lens is arranged, is provided between the beam switch and the beam deflection system. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist. Dieses Feldlinsensystem kann eine oder mehrere Linsen, umfassen. Es umfasst wenigstens eine magnetische Feldlinse. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Unterbrechung des Strahlrohres, in der die Autofokus-Korrekturlinse angeordnet ist, innerhalb der einen magnetischen Feldlinse des Feldlinsensystems angeordnet. Auch in dieser Position ist verhältnismäßig viel Bauraum vorhanden. Allerdings wirkt die Autofokus-Korrekturlinse in dieser Position auf den Fokus, die Position und die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen. Gleichwohl ist vorteilhaft, dass sich eine Position und/ oder Strahlverkippungen bei dieser Ausführungsform (mit) kompensieren lassen.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a field lens system which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch. This field lens system can comprise one or more lenses. It comprises at least one magnetic field lens. In this embodiment of the invention, the interruption of the beam pipe in which the autofocus Correction lens is arranged, arranged within the one magnetic field lens of the field lens system. A relatively large amount of installation space is also available in this position. However, in this position the autofocus correction lens acts on the focus, the position and the tilting of the individual particle beams. Nevertheless, it is advantageous that a position and / or beam tilting can (also) be compensated for in this embodiment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt. Dabei ist die Autofokus-Korrekturlinse als Rohrlinse ausgebildet und innerhalb des Strahlrohres angeordnet. Das Strahlrohr weist also keine Unterbrechung oder Durchbrechung auf, was die Abdichtung/ Dichtheit des Strahlrohres vereinfacht. Für diese Ausführungsvariante existieren wiederum mehrere Realisierungsformen, von denen vier im Folgenden angegeben werden:

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche innerhalb des Strahlrohres angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.

According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has an evacuable beam tube which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens. The autofocus correction lens is designed as a tubular lens and is arranged within the beam tube. The jet pipe therefore has no interruption or breakthrough, which simplifies the sealing / tightness of the jet pipe. For this variant there are in turn several forms of implementation, four of which are specified below:

According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system also has a field lens system which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch, the autofocus correction lens being arranged between the field lens system and the beam switch within the beam pipe. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die Autofokus-Korrekturlinse ist zwischen den zwei Magnetsektoren innerhalb des Strahlrohres vorgesehen. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.According to a preferred embodiment of the invention, the beam switch has two magnetic sectors and the autofocus correction lens is provided between the two magnetic sectors within the beam tube. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die Autofokus-Korrekturlinse zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem innerhalb des Strahlrohres vorgesehen ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the single particle beams, the autofocus correction lens between the beam splitter and the beam deflection system is provided within the jet pipe. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die Autofokus-Korrekturlinse innerhalb einer magnetischen Feldlinse innerhalb des Strahlrohres angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet verhältnismäßig viel Raum für die Anordnung der Autofokus-Korrekturlinse. Die Autofokus-Korrekturlinse wirkt in dieser Position zusätzlich zum Fokus auf die Position und auf die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen. Dies ermöglicht (ggf. zusätzliche) Korrekturen von Position und Landwinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a field lens system which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch, the autofocus correction lens being arranged within a magnetic field lens within the beam tube. This embodiment offers a relatively large amount of space for the arrangement of the autofocus correction lens. In this position, the autofocus correction lens acts in addition to the focus on the position and on the tilting of the individual particle beams. This enables (possibly additional) corrections of the position and land angle of the first individual particle beams.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse eine schnelle Magnetlinse, insbesondere eine Luftspule oder besteht aus einer schnellen Magnetlinse, insbesondere einer Luftspule. Eine solche Luftspule besitzt nur eine verhältnismäßig geringe Induktivität und kann deshalb bis zu einem gewissen Grad ebenfalls als schnelle Autofokus-Korrekturlinse eingesetzt werden. Beispielsweise besitzt eine solche Luftspule einige zehn bis einige hundert Windungen, zum Beispiel gilt für die Anzahl k der Windungen 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50, und für die Anpassungszeiten TA der Luftspule kann gelten: TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Dies gilt jedenfalls dann, wenn die Luftspule so angeordnet ist, dass kein oder zumindest kaum magnetisches Material in ihrer Nähe ist.According to a further embodiment of the invention, the fast autofocus correction lens comprises a fast magnetic lens, in particular an air-core coil, or consists of a fast magnetic lens, in particular an air-core coil. Such an air-core coil has only a relatively low inductance and can therefore also be used to a certain extent as a fast autofocus correction lens. For example, such an air core coil has a few tens to a few hundred turns, for example, for the number k of turns, 10 k 500 and / or 10 k 200 and / or 10 k 50, and for the adaptation times TA of the air core coil can apply: TA ≤ 500 µs, preferably TA ≤ 100 µs and / or TA ≤ 50 µs. This applies in any case when the air-core coil is arranged in such a way that no or at least hardly any magnetic material is in its vicinity.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein evakuierbares Strahlrohr auf, das den ersten teilchenoptischen Strahlengang von dem Vielstrahl-Teilchengenerator bis hin zur Objektivlinse im Wesentlichen umschließt, wobei die schnelle Magnetlinse außen um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has an evacuable beam tube which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens, the fast magnetic lens being arranged on the outside around the beam tube. In this case, the jet pipe does not have to be broken through or interrupted. A production of this variant is relatively simple.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Feldlinsensystem auf, das im ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Strahlweiche angeordnet ist, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem Feldlinsensystem und der Strahlweiche um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a field lens system which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch, the fast magnetic lens being arranged between the field lens system and the beam switch around the beam pipe. In this case, the jet pipe does not have to be broken through or interrupted. A production of this variant is relatively simple.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Strahlweiche zwei Magnetsektoren auf und die schnelle Magnetlinse ist zwischen den zwei Magnetsektoren um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.According to a preferred embodiment of the invention, the beam switch has two magnetic sectors and the fast magnetic lens is arranged between the two magnetic sectors around the beam pipe. In this case, the jet pipe does not have to be broken through or interrupted. A production of this variant is relatively simple.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern, wobei die schnelle Magnetlinse zwischen der Strahlweiche und dem Strahlablenksystem um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the single particle beams, the fast magnetic lens between the beam splitter and the beam deflection system the jet pipe is arranged around. In this case, the jet pipe does not have to be broken through or interrupted. A production of this variant is relatively simple.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Strahlablenksystem zwischen der Strahlweiche und der Objektivlinse auf, das konfiguriert ist, um die Waferoberfläche mit einer Scanbewegung der Einzel-Teilchenstrahlen abzurastern; wobei das Strahlablenksystem einen oberen Ablenker und einen unteren Ablenker aufweist, die in Richtung des Strahlenganges nacheinander angeordnet sind; und wobei die schnelle Magnetlinse zwischen dem oberen Ablenker und dem unteren Ablenker um das Strahlrohr herum angeordnet ist. Hierbei muss das Strahlrohr also nicht durchbrochen oder unterbrochen werden. Eine Herstellung dieser Ausführungsvariante ist verhältnismäßig einfach.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a beam deflection system between the beam splitter and the objective lens, which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the single particle beams; wherein the beam deflection system has an upper deflector and a lower deflector which are arranged one after the other in the direction of the beam path; and wherein the fast magnetic lens is disposed between the upper deflector and the lower deflector around the beam pipe. In this case, the jet pipe does not have to be broken through or interrupted. A production of this variant is relatively simple.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel auf, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, einen tangentialen oder radialen Telezentriefehler der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im zweiten Feld zu korrigieren, und die Steuerung des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ist eingerichtet, am jeweiligen Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Wie oben bereits ausgeführt, ist im Zuge der schnellen Autofokussierung oft auch eine schnelle Anpassung anderer teilchenoptischer Komponenten notwendig, um andere teilchenoptische Parameter konstant halten zu können. Einer dieser Parameter ist die Telezentrie bzw. der Landewinkel von ersten Einzel-Teilchenstrahlen auf der Waferoberfläche (die Begriffe Telezentrie und Landewinkel werden in dieser Patentanmeldung synonym verwendet). Dabei ist es auch bei einer Anwendung eines Elementes, welches für die Telezentrie-Korrektur vorgesehen ist so, dass dieses Element nicht zwingend ausschließlich auf die Telezentrie wirkt, sondern wiederum mit anderen teilchenoptischen Parametern wegen der Nicht-Orthogonalität der Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten wechselwirkt. Deshalb wird im Rahmen dieser Patentanmeldung definiert, dass das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel im Wesentlichen - und damit nicht zwingend ausschließlich - auf die Telezentrie wirken soll. Eine wesentliche Wirkung betrifft dann die Telezentrie. Auch ist es streng genommen möglich, dass eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse (auch) ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel ist und umgekehrt.According to a preferred embodiment of the invention, the plurality of particle beam system further comprises a fast telecentricity correction means which is configured to contribute significantly to correcting a tangential or radial telecentricity error of the first single particle beams in the second field, and the control of the plurality of The particle beam system is set up to generate a telecentricity correction means control signal for high-frequency adjustments at the respective working point during the wafer inspection based on the actual autofocus data, in order to control the fast telecentricity correction means during the wafer inspection. As already stated above, in the course of the fast autofocusing, a fast adjustment of other particle-optical components is often necessary in order to be able to keep other particle-optical parameters constant. One of these parameters is the telecentricity or the landing angle of the first individual particle beams on the wafer surface (the terms telecentricity and landing angle are used synonymously in this patent application). Even when using an element that is intended for telecentricity correction, this element does not necessarily only act on telecentricity, but in turn interacts with other particle-optical parameters because of the non-orthogonality of the effects of the particle-optical components. Therefore, in the context of this patent application, it is defined that the fast telecentricity correction means should essentially - and thus not necessarily exclusively - act on the telecentricity. An essential effect then affects the telecentricity. Strictly speaking, it is also possible that a fast autofocus correction lens is (also) a fast telecentric correction means and vice versa.

Im Folgenden wird das Zustandekommen des tangentialen Telezentriefehlers sowie eines Rotationsfehlers, welche durch eine Immersionslinse als magnetische Objektivlinse erzeugt werden, erläutert: In einer Referenzanordnung der Magnetimmersionslinse mit einem ersten Abbildungsmaßstab und einer ersten Fokusebene im Magnetfeld der Magnetimmersionslinse wird in der Objektebene eine erste Rasteranordnung mit einem ersten Strahlabstand oder Pitch der ersten Einzel-Teilchenstrahlen und in einer ersten Orientierung ausgebildet. Dabei werden geladene Teilchen im Magnetfeld der Magnetimmersionslinse auf helikale Bahnen gelenkt. Von einer Magnetimmersionslinse spricht man, wenn sich das Magnetfeld einer Objektivlinse bis zur Probe oder dem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterwafer, erstreckt. Durch die helikalen Teilchenbahnen wird auch die Rasteranordnung der Strahlfoki in der Objektebene, in der beispielsweise ein Wafer angeordnet ist, verdreht. Um eine erste Rasteranordnung in der Objektebene in einer gewünschten, vordefinierten Orientierung zu erzeugen, wird üblicherweise die Verdrehung oder Rotation der Rasteranordnung vorgehalten, beispielsweise durch Anordnung einer Erzeugungseinrichtung der Rasteranordnung (z.B. in Form einer Multiaperturplatte als Bestandteil eines Vielstrahl-Teilchengenerators) in einer vorbestimmten vorverdrehten Stellung, die der Rotation durch die Magnetimmersionslinse entgegengesetzt ist. Erste Einzel-Teilchenstrahlen erhalten auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente, die bei einer Immersionslinse dazu führt, dass die Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Probe nicht mehr senkrecht auftreffen, sondern in tangentialer Richtung verkippt oder geneigt zu einer Senkrechten zur Probenoberfläche. Insbesondere haben bei einem Vielstrahlsystem erste Einzel-Teilchenstrahlen unterschiedliche tangentiale Neigungswinkel, die mit dem Abstand von der optischen Achse der Magnetimmersionslinse in radialer Richtung zunehmen. Dieser Fehler wird als tangentialer Telezentriefehler bezeichnet. Üblicherweise kann der tangentiale Telezentriefehler kompensiert werden, in dem vor der Magnetimmersionslinse eine entsprechende tangentiale Geschwindigkeitskomponente der ersten Einzel-Teilchenstrahlen gezielt erzeugt wird, die dem tangentialen Telezentriefehler entgegen gerichtet ist und diesen an der Waferoberfläche kompensiert.The following explains the occurrence of the tangential telecentricity error and a rotation error, which are generated by an immersion lens as a magnetic objective lens: In a reference arrangement of the magnetic immersion lens with a first imaging scale and a first focal plane in the magnetic field of the magnetic immersion lens, a first grid arrangement with a first beam spacing or pitch of the first individual particle beams and formed in a first orientation. Charged particles are directed onto helical paths in the magnetic field of the magnetic immersion lens. A magnetic immersion lens is used when the magnetic field of an objective lens extends to the sample or the object, for example a semiconductor wafer. The raster arrangement of the beam foci in the object plane in which, for example, a wafer is arranged, is also rotated by the helical particle trajectories. In order to generate a first raster arrangement in the object plane in a desired, predefined orientation, the twisting or rotation of the raster arrangement is usually provided, for example by arranging a generating device of the raster arrangement (e.g. in the form of a multi-aperture plate as part of a multi-beam particle generator) in a predetermined pre-rotated Position which is opposite to the rotation through the magnetic immersion lens. First individual particle beams also receive a tangential velocity component which, in the case of an immersion lens, means that the individual particle beams no longer strike a sample perpendicularly, but tilt in a tangential direction or incline to a perpendicular to the sample surface. In particular, in a multi-beam system, first individual particle beams have different tangential angles of inclination which increase in the radial direction with the distance from the optical axis of the magnetic immersion lens. This error is known as a tangential telecentricity error. The tangential telecentricity error can usually be compensated by specifically generating a corresponding tangential velocity component of the first individual particle beams in front of the magnetic immersion lens, which is directed against the tangential telecentricity error and compensates for it on the wafer surface.

Eine Veränderung der Erregung der Magnetimmersionslinse, eine Veränderung der Fokuslage oder eine Veränderung des Abbildungsmaßstabs der ersten Rasteranordnung der Vielzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen führt zu ungewünschten, parasitären Effekten. Durch jede der genannten Änderungen wird beispielsweise ein tangentialer und/oder radialer Telezentriefehler erzeugt.A change in the excitation of the magnetic immersion lens, a change in the focus position or a change in the imaging scale of the first raster arrangement of the plurality of first individual particle beams leads to undesired, parasitic effects. For example, a tangential and / or radial telecentricity error is generated by each of the changes mentioned.

Durch jede der oben genannten Änderungen wird der Bruchteil eines Umlaufes der helikalen Elektronenbahnen oder der Drehwinkel der Rotation der Rasteranordnung verändert. Somit wird eine zweite Rasteranordnung der Vielzahl der primären Elektronenbündel gebildet, die gegen die ersten Rasteranordnung verdreht ist. Diese Rotation ist ungewünscht und wird erfindungsgemäß durch Mittel zur Veränderung der Rotation der Rasteranordnung kompensiert.Each of the changes mentioned above changes the fraction of a revolution of the helical electron trajectories or the angle of rotation of the rotation of the grid arrangement. A second raster arrangement of the plurality of primary electron bundles is thus formed, which is rotated relative to the first raster arrangement. This rotation is undesirable and is compensated according to the invention by means for changing the rotation of the grid arrangement.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Telezentrie-Korrekturmittel ein erstes Deflektor-Array, das in einer Zwischenbildebene des ersten teilchenoptischen Strahlenganges angeordnet ist. Ein solches Deflektor-Array ist beispielsweise aus der DE 10 2018 202 421 B3 und aus der WO 2019/243349 A1 bekannt; die Offenbarung beider Druckschriften wird vollumfänglich durch Inbezugnahme mit in diese Patentanmeldung aufgenommen. Ein Deflektor-Array umfasst dabei eine Vielzahl von in einem Array angeordneten Deflektoren, wobei im Betrieb ein jeder der Deflektoren von einer Gruppe von Einzel-Teilchenstrahlen durchsetzt wird. Eine Gruppe kann dabei auch aus nur einem Einzel-Teilchenstrahl bestehen.According to a preferred embodiment of the invention, the telecentricity correction means comprises a first deflector array which is arranged in an intermediate image plane of the first particle-optical beam path. Such a deflector array is, for example, from DE 10 2018 202 421 B3 and from the WO 2019/243349 A1 known; the disclosure of both publications is fully incorporated into this patent application by reference. A deflector array comprises a multiplicity of deflectors arranged in an array, each of the deflectors being penetrated by a group of individual particle beams during operation. A group can also consist of just one single particle beam.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Rotations-Korrekturmittel, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, eine Verdrehung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im zweiten Feld zu korrigieren, wobei die Steuerung eingerichtet ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Rotations-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Das Rotations-Korrekturmittel wirkt nicht zwingend ausschließlich auf die Rotation, sondern wechselwirkt wiederum mit anderen teilchenoptischen Parametern wegen der Nicht-Orthogonalität der Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten. Deshalb wird im Rahmen dieser Patentanmeldung definiert, dass das schnelle Rotations-Korrekturmittel im Wesentlichen - und damit nicht zwingend ausschließlich - auf die Rotation wirken soll. Eine wesentliche Wirkung betrifft dann die Rotation. Auch ist es streng genommen möglich, dass eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse (auch) ein schnelles Rotations-Korrekturmittel ist und umgekehrt.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system further comprises a rapid rotation correction means which is configured to contribute significantly to correcting a rotation of the first single particle beams in the second field, the controller being set up during the wafer inspection on generate a rotation correction means control signal for high-frequency adjustments based on the actual autofocus data in each operating point, in order to control the fast rotation correction means during the wafer inspection. The rotation correction means does not necessarily act exclusively on the rotation, but in turn interacts with other particle-optical parameters because of the non-orthogonality of the effects of the particle-optical components. Therefore, in the context of this patent application, it is defined that the rapid rotation correction means should essentially - and therefore not necessarily exclusively - act on the rotation. A major effect then concerns the rotation. Strictly speaking, it is also possible that a fast autofocus correction lens is (also) a fast rotation correction means and vice versa.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rotations-Korrekturmittel eine Luftspule. Beispielsweise besitzt eine solche Luftspule einige zehn bis einige hundert Windungen, zum Beispiel gilt für die Anzahl k der Windungen 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50, und für Anpassungszeiten TA der Luftspule kann gelten: TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/ oder TA ≤ 50 µs. Dies gilt jedenfalls dann, wenn die Luftspule so angeordnet ist, dass kein oder zumindest kaum magnetisches Material in ihrer Nähe ist.According to a preferred embodiment of the invention, the rotation correction means comprises an air core coil. For example, such an air core coil has a few tens to a few hundred turns, for example the following applies to the number k of turns 10 k 500 and / or 10 k 200 and / or 10 k 50, and for adaptation times TA of the air core coil can The following apply: TA ≤ 500 µs, preferably TA ≤ 100 µs and / or TA ≤ 50 µs. This applies in any case when the air-core coil is arranged in such a way that no or at least hardly any magnetic material is in its vicinity.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rotations-Korrekturmittel ein zweites Deflektor-Array, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array, das als schnelles Telezentrie-Korrekturmittel dient, angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es also so, dass beabstandet vor oder hinter dem Deflektor-Array zur Telezentriekorrektur ein weiteres Deflektor-Array angeordnet ist, welches durch Ablenkung einzelner Strahlen eine Veränderung der Fokusposition auf der Waferoberfläche bewirkt und damit in Summe durch entsprechende Ansteuerung eine Rotation der Rasteranordnung bewirkt. Die Öffnungen des jeweils nachgeordneten Deflektor-Arrays sind dabei entsprechend größer ausgeführt und für eine Strahlablenkung des vorangehenden Deflektor-Arrays ausgelegt. Mit zwei hintereinander angeordneten Deflektor-Arrays ist somit eine Kompensation der Rotation und des Telezentriefehlers ermöglicht.According to a preferred embodiment of the invention, the rotation correction means comprises a second deflector array which is arranged at a distance directly in front of or after the first deflector array, which serves as a fast telecentricity correction means. In this embodiment, a further deflector array is arranged in front of or behind the deflector array for telecentricity correction Grid arrangement causes. The openings of the respective downstream deflector array are made correspondingly larger and designed for beam deflection of the preceding deflector array. With two deflector arrays arranged one behind the other, it is possible to compensate for the rotation and the telecentricity error.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rotations-Korrekturmittel ein Multi-Linsen-Array auf, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array, das als Telezentrie-Korrekturmittel dient, derart angeordnet ist, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen das Multi-Linsen-Array außeraxial durchsetzen. Somit entsteht neben einer fokussierenden Wirkung auch eine ablenkende Wirkung. Durch Versatz eines Einzel-Teilchenstrahls in tangentialer Richtung zu einer Achse einer Mikrolinse wird der Einzel-Teilchenstrahl in tangentialer Richtung abgelenkt. Der tangentiale Strahlversatz kann beispielsweise durch ein vorangehendes Deflektor-Array eingestellt werden, oder durch eine Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays zur Rasteranordnung. Eine Veränderung der tangentialen Strahlablenkung kann durch ein aktives Deflektor-Array vor dem Multi-Linsen-Array erzeugt werden, oder durch ein Multi-Linsen-Array mit variabler Brechkraft. Mit der Änderung der Brechkraft ändert sich dann auch der Ablenkwinkel. Die Änderung der Brechkraft kann durch eine weitere elektrostatische Linse, die beispielsweise auf sämtliche Einzel-Teilchenstrahlen wirkt, ausgeglichen werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine aktive Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays um wenige mrad. Da die Ablenkung durch die Linsenwirkung verstärkt wird, kann ein Drehwinkel zur Verdrehung des Multi-Linsen-Arrays kleiner ausfallen als der Drehwinkel der Rotation der Rasteranordnung.According to a preferred embodiment of the invention, the rotation correction means has a multi-lens array which is arranged at a distance directly before or after the first deflector array, which serves as a telecentricity correction means, in such a way that the first individual particle beams the multi - Enforce lens array off-axis. In addition to a focusing effect, this also creates a distracting effect. By offsetting a single particle beam in a tangential direction to an axis of a microlens, the single particle beam is deflected in a tangential direction. The tangential beam offset can be set, for example, by a preceding deflector array, or by rotating the multi-lens array to form a raster arrangement. A change in the tangential beam deflection can be generated by an active deflector array in front of the multi-lens array, or by a multi-lens array with variable refractive power. With the change in the refractive power, the deflection angle then also changes. The change in the refractive power can be compensated for by a further electrostatic lens, which acts on all individual particle beams, for example. Another possibility is an active rotation of the multi-lens array by a few mrad. Since the deflection is increased by the lens action, a rotation angle can be used to Rotation of the multi-lens array turn out to be smaller than the angle of rotation of the rotation of the grid arrangement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Vielstrahl-Teilchengenerator das schnelle Rotations-Korrekturmittel und das Rotationskorrekturmittel wird durch das Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal aktiv verdreht. Der Vielstrahl-Teilchengenerator enthält beispielsweise mindestens ein Deflektor-Array oder mindestens ein Multi-Linsen-Array. Durch entsprechende aktive Verdrehung des gesamten Vielstrahl-Teilchengenerators bzw. der gesamten Erzeugungseinrichtung der Rasteranordnung oder aktive Verdrehung einzelner Arraykomponenten kann eine Verdrehung der Rasteranordnung bewirkt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the multi-beam particle generator comprises the rapid rotation correction means and the rotation correction means is actively rotated by the rotation correction means control signal. The multi-beam particle generator contains, for example, at least one deflector array or at least one multi-lens array. A rotation of the raster arrangement can be effected by appropriate active rotation of the entire multi-beam particle generator or the entire generating device of the grid arrangement or active rotation of individual array components.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das schnelle Rotations-Korrekturmittel eine erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein erstes schwaches Magnetfeld und eine zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung für ein zweites schwaches Magnetfeld, wobei die erste Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine positive Drehrichtung und die zweite Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung nur für eine Verdrehung in eine negative Drehrichtung von der Steuerung mittels des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals angesteuert wird. Da eine Kompensation der Drehung oder Rotation der Rasteranordnung im Zusammenspiel mit einem schnellen Autofokus sehr schnell sein muss, sind einzelne magnetische Elemente dafür ungeeignet. Die Erfinder haben aber herausgefunden, dass mit mindestens zwei magnetischen Elementen eine schnelle Verdrehung einer Rasteranordnung zusammen mit einer Veränderung der Fokusposition erreicht werden kann, in dem man jedes der magnetischen Elemente nur zur Verdrehung in einer Richtung einsetzt. Durch zwei magnetische Komponenten, die jeweils nur in einer Richtung betrieben werden, wird die Hysterese vermieden und somit eine schnelle Rotation der Rasteranordnung in zwei Drehrichtungen ermöglicht. Beide Komponenten können in kurzen Pausen zwischen Inspektionsaufgaben, beispielsweise während der Positionierung des Wafers von einer ersten Inspektionsstelle zu einer zweiten Inspektionsstelle zurückgesetzt werden. So kann beispielsweise ein axiales Magnetfeld zur Drehung in die positive Richtung mit einer Magnetimmersionslinse am Austritt des Büschels der Primärstrahlen aus der Erzeugungseinrichtung zur Drehung in die negative Richtung kombiniert werden.According to a preferred embodiment of the invention, the rapid rotation correction means comprises a first magnetic field generating device for a first weak magnetic field and a second magnetic field generating device for a second weak magnetic field, the first magnetic field generating device only for a rotation in a positive direction of rotation and the second magnetic field generating device is controlled only for a rotation in a negative direction of rotation by the controller by means of the rotation correction means control signal. Since a compensation of the rotation or rotation of the grid arrangement in interaction with a fast autofocus has to be very fast, individual magnetic elements are unsuitable for this. The inventors have found, however, that with at least two magnetic elements a rapid rotation of a grid arrangement together with a change in the focus position can be achieved by using each of the magnetic elements for rotation in one direction only. The hysteresis is avoided by two magnetic components, each of which is operated in one direction, and thus enables the grid arrangement to be rotated quickly in two directions of rotation. Both components can be reset in short pauses between inspection tasks, for example during the positioning of the wafer from a first inspection point to a second inspection point. For example, an axial magnetic field for rotation in the positive direction can be combined with a magnetic immersion lens at the exit of the bundle of primary beams from the generating device for rotation in the negative direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Magnetfeld axial ausgelegt und in einem konvergenten oder divergenten Büschel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet. Derartige Anordnungen und die zugrunde liegenden physikalischen Effekte werden beispielsweise in der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht offengelegten deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2020 123 567.4 beschrieben, eingereicht am 9. September 2020, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen wird.According to a preferred embodiment of the invention, the first and the second magnetic field are designed axially and are arranged in a convergent or divergent cluster of the first individual particle beams in the first particle-optical beam path. Such arrangements and the underlying physical effects are, for example, in the German patent application with the application number not yet disclosed at the time of this application 10 2020 123 567.4 , filed on September 9, 2020, the full disclosure of which is incorporated into this application by reference.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt eine maximale Abweichung eines jeden Einzel-Teilchenstrahles von einer gewünschten Landeposition auf der Waferoberfläche maximal 10nm, 5nm, 2nm, 1nm oder 0.5nm. Diese maximale Abweichung ist absolut - sie gilt für jede beliebige Richtung auf der (planaren oder als planar approximierten) Waferoberfläche und kann insbesondere mittels dem / der oben beschriebenen Mittel zur Telezentrie-Korrektur und / oder zur Rotations-Korrektur und/ oder zur Positions-Korrektur sichergestellt werden.According to a preferred embodiment of the invention, a maximum deviation of each individual particle beam from a desired landing position on the wafer surface is a maximum of 10 nm, 5 nm, 2 nm, 1 nm or 0.5 nm. This maximum deviation is absolute - it applies to any direction on the (planar or planar approximated) wafer surface and can in particular by means of the means for telecentricity correction and / or for rotation correction and / or for position correction described above be ensured.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung eingerichtet, das Ermitteln des Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals und/ oder des Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignals und/ oder des Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf den Autofokus-Istdaten unter Verwendung einer invertierten Sensitivitätsmatrix durchzuführen, die den Einfluss von Erregungsänderungen von teilchenoptischen Komponenten auf teilchenoptische Parameter, die die teilchenoptische Abbildung am jeweiligen Arbeitspunkt charakterisieren, beschreibt. Eine solche invertierte Sensitivitätsmatrix ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 008 383 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollständig durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird. Die Änderung der Wirkung lediglich einer teilchenoptischen Komponente in einer Vielstrahl-Teilchenoptik führt dazu, dass sich mehrere Parameter ändern, welche die teilchenoptische Abbildung charakterisieren. In der Praxis ist es jedoch gewünscht, Einstellungen der Teilchenoptik so zu ändern, dass sich durch die Änderung der Einstellung lediglich ein Parameter ändert, welcher die teilchenoptische Abbildung charakterisiert, während die übrigen Parameter unverändert bleiben. Hierzu ist es notwendig, die Einstellungen von Wirkungen von mehreren teilchenoptischen Komponenten gemeinsam zu ändern. Um zu bestimmen, welche Einstellungen zur Veränderung nur eines Parameters wie geändert werden müssen, können beispielsweise aus m x n Messungen die Einträge einer Matrix A bestimmt werden, die diese Einstellungsänderungen beschreibt. Dabei entspricht n der Anzahl der teilchenoptischen Komponenten und m entspricht der Anzahl der Parameter, die die teilchenoptische Abbildung charakterisieren. Nach Ermittlung der Einträge kann diese Matrix dann invertiert werden und es kann bestimmt werden, welche Erregungsänderungen an welchen teilchenoptischen Komponenten vorgenommen werden müssen, um genau einen Parameter, der die teilchenoptische Abbildung beschreibt, zu verändern.According to a preferred embodiment of the invention, the controller is set up to determine the autofocus correction lens control signal and / or the rotation correction means control signal and / or the telecentricity correction means control signal based on the actual autofocus data using an inverted sensitivity matrix, which describes the influence of changes in excitation of particle-optical components on particle-optical parameters that characterize the particle-optical imaging at the respective working point. Such an inverted sensitivity matrix is in the German patent application DE 10 2014 008 383 A1 described, the disclosure of which is fully incorporated into this patent application by reference. The change in the effect of only one particle-optical component in multi-beam particle optics leads to a change in several parameters that characterize the particle-optical image. In practice, however, it is desirable to change settings of the particle optics in such a way that the change in the setting changes only one parameter which characterizes the particle-optical image, while the other parameters remain unchanged. For this it is necessary to change the settings of the effects of several particle-optical components together. In order to determine which settings have to be changed in order to change only one parameter, for example, the entries of a matrix A can be determined from mxn measurements, which describes these setting changes. Here, n corresponds to the number of particle-optical components and m corresponds to the number of parameters that characterize the particle-optical image. After determining the entries, this matrix can then be inverted and it can be determined which changes in excitation at which particle-optical Components have to be made in order to change exactly one parameter that describes the particle-optical image.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems des Weiteren für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung im zweiten teilchenoptischen Strahlengang konfiguriert, um am jeweiligen Arbeitspunkt mit dem dazugehörigen Arbeitsabstand teilchenoptische Komponenten im zweiten teilchenoptischen Strahlengang derart anzusteuern, dass die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, die von der im jeweiligen Arbeitsabstand befindlichen Waferoberfläche ausgehen, auf die Detektionsbereiche im dritten Feld fokussiert werden. Bei den teilchenoptischen Komponenten, die zur Einstellung des Fokus und/oder weiterer teilchenoptischer Parameter, die die teilchenoptische Abbildung im zweiten teilchenoptischen Strahlengang beschreiben, kann es sich zum Beispiel um ein Projektivlinsensystem handeln. Die teilchenoptischen Komponenten und insbesondere das Projektionslinsensystem können/ kann auch eine Magnetlinse oder mehrere Magnetlinsen umfassen, deren Wirkung(en) durch die Steuerung verhältnismäßig langsam einstellbar ist/ sind. Auch andere und/ oder weitere magnetische und/ oder elektrostatische Linsen, Ablenker und/ oder Stigmatoren können zur Einstellung des Fokus und/ oder anderer Parameter wie der Vergrößerung (Abstand der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen in der Detektionsebene, Position), der Rotation und/ oder der Telezentrie am jeweiligen Arbeitspunkt mit vorgegebenem Arbeitsabstand von der Steuerung angesteuert werden. Es ist möglich, dass die Ansteuerung einiger oder aller Komponenten schnell und nicht langsam (niederfrequent) erfolgt; eine schnelle Ansteuerung ist für die grundsätzliche Justage am ersten Arbeitspunkt im Sekundärpfad aber nicht erforderlich.According to a preferred embodiment of the invention, the control of the multiple particle beam system is further configured for a static or low-frequency adjustment of a focusing in the second particle-optical beam path in order to control particle-optical components in the second particle-optical beam path at the respective working point with the associated working distance in such a way that the second individual Particle beams emanating from the wafer surface at the respective working distance are focused on the detection areas in the third field. The particle-optical components that are used to set the focus and / or further particle-optical parameters that describe the particle-optical imaging in the second particle-optical beam path can be, for example, a projective lens system. The particle-optical components and in particular the projection lens system can also comprise a magnetic lens or a plurality of magnetic lenses, the effect (s) of which can be adjusted relatively slowly by the control. Other and / or further magnetic and / or electrostatic lenses, deflectors and / or stigmators can also be used to adjust the focus and / or other parameters such as magnification (distance between the second individual particle beams in the detection plane, position), rotation and / or telecentricity can be controlled by the controller at the respective working point with a specified working distance. It is possible that some or all of the components are controlled quickly and not slowly (low frequency); however, rapid control is not required for the basic adjustment at the first operating point in the secondary path.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel auf, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld vorzunehmen. Dabei ist die Steuerung konfiguriert, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel anzusteuern. Das Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen wird insbesondere dann erzeugt, wenn das Projektionspfad-Korrekturmittel mehrteilig ist und seine Komponenten separat angesteuert werden.According to a preferred embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a fast projection path correction means, which can be multi-part and which is configured for high-frequency adaptation of the focus of the second individual particle beams, the grid arrangement, landing angles and / or the contrast of the second individual particle beams when they hit the detection areas in the third field. The controller is configured to generate a projection path control signal or a set of projection path control signals during the wafer inspection at the respective working point based on the actual autofocus data in order to control the rapid projection path correction means. The set of projection path control signals is generated in particular when the projection path correction means is in several parts and its components are controlled separately.

Die hochfrequenten Anpassungen im Sekundärpfad sind insbesondere dann notwendig, wenn die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, die von der Waferoberfläche ausgehen, auch die schnelle Autofokus-Korrekturlinse durchsetzen. Dann nämlich hat diese auch einen Einfluss auf die Bahn der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen. Aber auch, wenn die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen die schnelle Autofokus-Korrekturlinse nicht durchsetzen, ist es möglich, dass eine Neueinstellung des Fokus und/ oder anderer Parameter, die die teilchenoptische Abbildung im Sekundärpfad beschreiben, im Sekundärpfad erfolgt oder notwendig ist. Im Sekundärpfad ist es normalerweise gewünscht, dass die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen fokussiert und mit vorbestimmten Landewinkeln, insbesondere telezentrisch, sowie mit einer vorbestimmten Rasteranordnung (Abstand der Auftrefforte und Orientierung der Auftrefforte im dritten Feld) auf die Detektionsbereiche auftreffen. Auch im Sekundärpfad ist deshalb eine hochfrequente Anpassung von schnellen teilchenoptischen Komponenten vorteilhaft. Die Art und Weise der Anpassung kann dabei im Wesentlichen analog zu der Vorgehensweise im Primärpfad erfolgen. Auch hier können teilchenoptische Komponenten, die oben in Zusammenhang mit den Primärstrahlen beschrieben worden sind, oder auch andere Komponenten, dafür eingesetzt werden - ggf. nach entsprechender Orthogonalisierung - schnelle/ hochfrequente Korrekturen im Strahlverlauf der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen vorzunehmen. Es kann zum Beispiel im (reinen) Sekundärpfad, also zwischen der Strahlweiche und der Detektionseinheit, eine weitere schnelle Autofokus-Korrekturlinse angeordnet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine schnelle elektrostatische Linse oder um eine schnelle magnetische Linse, insbesondere in Form einer Luftspule mit nur wenigen Windungen, handeln. Diese zweite Autofokus-Korrekturlinse kann beispielsweise im Bereich einer Cross-over-Ebene im Sekundärpfad angeordnet sein. Eine solche Cross-over-Ebene im Sekundärpfad ist zum Beispiel im Bereich des Projektionslinsensystems im Sekundärpfad angeordnet. Aber auch eine andere Anordnung der zweiten Autofokus-Korrekturlinse im Sekundärpfad ist möglich. Im Sekundärpfad kann zum Beispiel auch das in Zusammenhang mit dem Primärpfad beschriebene schnelle Telezentrie-Korrekturmittel eingesetzt werden, bei dem beispielsweise ein Deflektor-Array in einer Zwischenbildebene im Sekundärpfad angeordnet ist. Es ist auch möglich, wie für den Primärpfad beschrieben, ein Rotations-Korrekturmittel einzusetzen, das zum Beispiel in Form eines weiteren Deflektor-Arrays direkt vor oder nach dem Deflektor-Array zur Telezentrie-Korrektur im Sekundärpfad angeordnet sein kann. Gemäß der beschriebenen Ausführungsform basiert die Erzeugung der Projektionspfad-Steuerungssignale auf den ermittelten Autofokus-Istdaten für den ersten teilchenoptischen Strahlengang. Es kann dazu beispielsweise mit Erfahrungswerten/ Nachschlagetabellen gearbeitet werden, die den Autofokus-Istdaten direkt oder indirekt erforderliche Korrekturen für den Fokus auf dem Detektor und/ oder für andere Parameter im Sekundärpfad zuordnen. Die dazugehörigen Steuerungssignale / das Set an Steuerungssignalen können/ kann hinterlegt sein.The high-frequency adaptations in the secondary path are necessary in particular when the second individual particle beams that emanate from the wafer surface also penetrate the fast autofocus correction lens. Then this also has an influence on the path of the second single particle beams. But even if the second individual particle beams do not penetrate the fast autofocus correction lens, it is possible that a readjustment of the focus and / or other parameters that describe the particle-optical imaging in the secondary path takes place in the secondary path or is necessary. In the secondary path, it is normally desired that the second single particle beams hit the detection areas in a focused manner and at predetermined landing angles, in particular telecentrically, and with a predetermined grid arrangement (distance between the points of impact and orientation of the points of impact in the third field). A high-frequency adaptation of fast particle-optical components is therefore also advantageous in the secondary path. The type and manner of adaptation can essentially be carried out analogously to the procedure in the primary path. Here, too, particle-optical components that have been described above in connection with the primary beams, or other components, can be used - if necessary after appropriate orthogonalization - to make rapid / high-frequency corrections in the beam path of the second individual particle beams. For example, another fast autofocus correction lens can be arranged in the (pure) secondary path, that is, between the beam switch and the detection unit. This can be, for example, a fast electrostatic lens or a fast magnetic lens, in particular in the form of an air coil with only a few turns. This second autofocus correction lens can be arranged, for example, in the area of a cross-over plane in the secondary path. Such a cross-over plane in the secondary path is arranged, for example, in the area of the projection lens system in the secondary path. However, a different arrangement of the second autofocus correction lens in the secondary path is also possible. In the secondary path, for example, the fast telecentricity correction means described in connection with the primary path can also be used, in which, for example, a deflector array is arranged in an intermediate image plane in the secondary path. It is also possible, as described for the primary path, to use a rotation correction means which, for example, can be arranged in the form of a further deflector array directly before or after the deflector array for telecentricity correction in the secondary path. According to the embodiment described, the generation of the projection path control signals is based on the determined actual autofocus data for the first particle-optical beam path. It can do this, for example, with empirical values / look-up tables be worked, which assign the actual autofocus data directly or indirectly necessary corrections for the focus on the detector and / or for other parameters in the secondary path. The associated control signals / the set of control signals can / can be stored.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein Projektionspfad-Messglied auf, um während der Waferinspektion Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad zu erzeugen, wobei das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem des Weiteren ein schnelles Projektionspfad-Korrekturmittel aufweist, das mehrteilig sein kann und das konfiguriert ist, eine hochfrequente Anpassung des Fokus der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, der Rasteranordnung, von Landewinkeln und/ oder des Kontrasts der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld vorzunehmen, und wobei die Steuerung konfiguriert ist, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Projektionspfad-Messdaten ein Projektionspfad-Steuerungssignal oder ein Set von Projektionspfad-Steuerungssignalen zu erzeugen, um das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel anzusteuern. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist es also so, dass die Steuerung für die hochfrequente/ schnelle Anpassung der teilchenoptischen Komponenten nicht oder nicht nur auf die Autofokus-Istdaten zurückgreift, sondern dass Messdaten im Sekundärpfad für die hochfrequente Anpassung herangezogen werden. Schnelle Messverfahren, die „on-the-fly“ Daten für eine Anpassung liefern, sind aus dem Stand der Technik im Prinzip bereits bekannt. Daten für eine hochfrequente Anpassung können beispielsweise mittels der Auswertung von Bildern einer CCD-Kamera ermittelt werden, die zusätzlich zu den Scanbildern, die mittels der Detektionsbereiche im dritten Feld ermittelt werden, aufgenommen werden. Mittels bekannter Messverfahren kann insbesondere die aktuelle Fokuslage, der Landwinkel und/ oder die Rasteranordnung im dritten Feld beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche ermittelt werden.According to a further embodiment of the invention, the multiple particle beam system furthermore has a projection path measuring element in order to generate projection path measurement data for characterizing the particle-optical image in the secondary path during the wafer inspection, wherein the multiple particle beam system furthermore has a fast projection path correction means, which can be in several parts and which is configured to carry out a high-frequency adjustment of the focus of the second individual particle beams, the grid arrangement, landing angles and / or the contrast of the second individual particle beams when they strike the detection areas in the third field, and the controller is configured is to generate a projection path control signal or a set of projection path control signals based on the projection path measurement data at the respective working point during the wafer inspection in order to control the rapid projection path correction means. In this embodiment of the invention, the control for the high-frequency / fast adaptation of the particle-optical components does not, or not only, uses the actual autofocus data, but rather that measurement data in the secondary path are used for the high-frequency adaptation. Fast measurement methods that supply data on the fly for an adjustment are already known in principle from the state of the art. Data for a high-frequency adaptation can be determined, for example, by evaluating images from a CCD camera that are recorded in addition to the scan images that are determined by means of the detection areas in the third field. By means of known measurement methods, in particular the current focus position, the land angle and / or the grid arrangement in the third field when it hits the detection areas can be determined.

Eine besondere Anforderung an den zweiten teilchenoptischen Strahlengang kann hinsichtlich des Topographiekontrasts bestehen: Es ist möglich, innerhalb einer Cross-over-Ebene im zweiten teilchenoptischen Strahlengang eine Kontrast-Aperturblende vorzusehen. Mittels einer ringförmigen Blende können die Wechselwirkungsprodukte entsprechend ihres Startwinkels beim Austritt aus dem Wafer gefiltert werden. Die Kontrast-Aperturblende können dann nur solche zweiten Einzel-Teilchenstrahlen durchsetzen, die die Waferoberfläche in einem bestimmten Winkelbereich verlassen haben. Mittels einer solchen Kontrast-Aperturblende kann der Topographiekontrast erhöht werden, da an Kanten der Waferoberfläche die Wechselwirkungsprodukte (z.B. Sekundärelektronen) vornehmlich unter einem größeren Neigungswinkel relativ zu den einfallenden Teilchen austreten. Weitere Informationen zur Kontrast-Einstellung und zu Aperturblenden sind der DE 10 2015 202 172 B4 sowie der US 2019/035544 A1 zu entnehmen, deren Offenbarungen jeweils vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im zweiten teilchenoptischen Strahlengang in einer Cross-over-Ebene eine Kontrast-Aperturblende angeordnet, wobei das Projektionspfad-Korrekturmittel ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel mit mindestens einem elektrostatischen Ablenker, mindestens eine elektrostatische Linse und/ oder mindestens einen elektrostatischen Stigmator zur Beeinflussung des teilchenoptischen Strahlenganges durch die Kontrast-Aperturblende umfasst, und wobei die Steuerung konfiguriert ist, das Kontrast-Korrekturmittel mit einem Kontrast-Korrektur-Steuerungssignal oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen anzusteuern, so dass ein Kontrast der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Detektionsbereiche im dritten Feld im Wesentlichen konstant gehalten wird. Mittels der elektrostatischen Komponenten des schnellen Kontrast-Korrekturmittels kann eine hochfrequente Anpassung und insbesondere Konstanthaltung des Kontrasts erreicht werden. Das Kontrast-Korrektur-Steuerungssignal kann dabei zum Beispiel basierend auf den Projektionspfad-Messdaten des Sekundärpfads und/ oder basierend auf den Autofokus-Istdaten des Primärpfads ermittelt werden.There may be a special requirement for the second particle-optical beam path with regard to the topography contrast: It is possible to provide a contrast aperture stop within a cross-over plane in the second particle-optical beam path. By means of an annular diaphragm, the interaction products can be filtered according to their starting angle when they exit the wafer. The contrast aperture stop can then only penetrate those second individual particle beams which have left the wafer surface in a certain angular range. The topographic contrast can be increased by means of such a contrast aperture diaphragm, since the interaction products (eg secondary electrons) primarily emerge at a greater angle of inclination relative to the incident particles at the edges of the wafer surface. Further information on the contrast setting and aperture diaphragms can be found in the DE 10 2015 202 172 B4 as well as the US 2019/035544 A1 the disclosures of which are fully incorporated into this application by reference. According to a preferred embodiment of the invention, a contrast aperture stop is arranged in a cross-over plane in the second particle-optical beam path, the projection path correction means being a fast contrast correction means with at least one electrostatic deflector, at least one electrostatic lens and / or at least one electrostatic Stigmator for influencing the particle-optical beam path through the contrast aperture stop, and wherein the controller is configured to control the contrast correction means with a contrast correction control signal or a set of contrast correction control signals, so that a contrast of the second individual Particle beams are kept essentially constant when they strike the detection areas in the third field. By means of the electrostatic components of the rapid contrast correction means, a high-frequency adjustment and, in particular, keeping the contrast constant can be achieved. The contrast correction control signal can be determined, for example, based on the projection path measurement data of the secondary path and / or based on the actual autofocus data of the primary path.

Sämtliche obigen Ausführungen gelten nicht nur für eine schnelle Autofokussierung, sondern auch für eine schnelle Autostigmation. Per Definition umfasst im Rahmen dieser Anmeldung eine Fokussierung auch eine Stigmation. Grundsätzlich kann eine Stigmation mit einer Fokussierung in nur einer Richtung oder mit unterschiedlichen Fokussierungen in verschiedenen Richtungen physikalisch gleichgesetzt werden. Die Anzahl der teilchenoptischen Parameter, die die teilchenoptische Abbildung beschreiben, erhöht oder verdoppelt sich bei Berücksichtigung einer Stigmation: Es sind zum Beispiel je zwei Parameter für den Fokus sowie zwei Parameter für die Position, zwei Parameter für den Landewinkel und zwei Parameter für die Rotation notwendig. In diesem Zusammenhang wird auch auf schnelle Multipol-Linsen verwiesen, die beispielsweise in der DE 10 2020 107 738 B4 beschrieben werden; die Offenbarung jenes Patents wird vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen.All of the above statements apply not only to fast autofocusing, but also to fast autostigmation. By definition, within the scope of this application, a focus also includes a stigmation. In principle, stigmation can be physically equated with focusing in only one direction or with different focusing in different directions. The number of particle-optical parameters that describe the particle-optical image increases or doubles when stigmation is taken into account: For example, two parameters each are required for the focus and two parameters for the position, two parameters for the landing angle and two parameters for the rotation . In this context, reference is also made to fast multipole lenses, which are, for example, in the DE 10 2020 107 738 B4 to be discribed; the disclosure of that patent is fully incorporated into the present patent application by reference.

Gemäß einem Beispiel weist ein Vielzahl-Teilchenstrahlsystem zur Halbleiterinspektion Folgendes auf:

einen Vielstrahl-Teilchengenerator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen;
eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Waferoberfläche in der Objektebene abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf die Waferoberfläche treffen, die ein zweites Feld bilden;
ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen, die ein drittes Feld bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen, die von den Auftrefforten im zweiten Feld ausgehen, auf das dritte Feld der Detektionsbereiche des Detektionssystems abzubilden;
eine magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse, insbesondere eine magnetische und/ oder elektrostatische Immersionslinse, durch die sowohl die ersten als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen hindurchtreten;
eine Strahlweiche, die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und der Objektivlinse angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Detektionssystem angeordnet ist;
einen Probentisch zum Halten und/ oder Positionieren eines Wafers während der Waferinspektion;
ein Autofokus-Messglied, das konfiguriert ist, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen;
eine schnelle Autofokus-Korrekturlinse; und
eine Steuerung;
wobei die Steuerung für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert ist, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die magnetische Objektivlinse und/ oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung also eingerichtet, für einen vorgegebenen ersten Arbeitspunkt, dem ein erster Arbeitsabstand zugeordnet ist, die Fokussierung einzustellen. Es ist also möglich, mittels des Systems den Arbeitspunkt in beschriebener Weise zu verstellen und dann die Fokussierung einzustellen.According to one example, a multiple particle beam system for semiconductor inspection includes:

a multi-beam particle generator configured to generate a first field of a plurality of charged first particle beams;
a first particle optics with a first particle-optical beam path which is configured to image the generated individual particle beams onto a wafer surface in the object plane, so that the first particle beams strike the wafer surface at locations that form a second field;
a detection system having a plurality of detection areas which form a third field; a second particle optics with a second particle-optical beam path which is configured to image second individual particle beams, which emanate from the points of incidence in the second field, onto the third field of the detection areas of the detection system;
a magnetic and / or electrostatic objective lens, in particular a magnetic and / or electrostatic immersion lens, through which both the first and the second individual particle beams pass;
a beam splitter which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the objective lens, and which is arranged in the second particle-optical beam path between the objective lens and the detection system;
a sample table for holding and / or positioning a wafer during wafer inspection;
an autofocus measuring element which is configured to generate measurement data for determining actual autofocus data during the wafer inspection;
a fast auto focus correction lens; and
a controller;
wherein the controller is configured for a static or low-frequency adjustment of a focusing in order to control at least the magnetic objective lens and / or an actuator of the sample table at a first working point with a first working distance in such a way that the first individual particle beams hit the wafer surface located in the first working distance be focused.

In this embodiment of the invention, the control is thus set up to set the focusing for a predetermined first working point to which a first working distance is assigned. It is therefore possible to use the system to adjust the operating point in the manner described and then to set the focus.

Gemäß einem Beispiel ist die Steuerung des Weiteren für eine hochfrequente Anpassung der Fokussierung konfiguriert, um am ersten Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse während der Waferinspektion am ersten Arbeitspunkt anzusteuern.According to one example, the controller is further configured for a high-frequency adjustment of the focusing in order to generate an autofocus correction lens control signal at the first operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data in order to activate the fast autofocus correction lens during the wafer inspection at the first operating point head for.

Im Übrigen gilt alles, was im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung definiert und/ oder beschrieben wurde, auch für das beschriebene Beispiel.In addition, everything that has been defined and / or described in connection with the first aspect of the invention also applies to the example described.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystem, insbesondere eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems wie im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben. Sämtliche Begriffe und Definitionen, die in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung erläutert oder eingeführt worden sind, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Das Verfahren zum Betreiben eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist die folgenden Schritte auf:

- Erzeugen von Messdaten an einem ersten Arbeitspunkt für einen aktuellen Fokus auf der Waferoberfläche;
- Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf den Messdaten;
- Ermitteln eines Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
- Ansteuern eines schnellen Autofokus-Korrekturlinsensystems und hochfrequentes Konstanthalten des Fokus auf der Waferoberfläche, wobei am ersten Arbeitspunkt die Rasteranordnung und der Landewinkel der ersten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf der Waferoberfläche ebenfalls konstant gehalten werden.

According to a second aspect of the invention, this relates to a method for operating a plurality of particle beam systems, in particular a plurality of particle beam systems as described in connection with the first aspect of the invention. All terms and definitions which have been explained or introduced in connection with the first aspect of the invention also apply to the method according to the invention. The method for operating a multiple particle beam system has the following steps:

- Generating measurement data at a first working point for a current focus on the wafer surface;
Determination of actual autofocus data based on the measurement data;
Determining an autofocus correction lens control signal based on the actual autofocus data; and
- Control of a fast autofocus correction lens system and high-frequency keeping the focus constant on the wafer surface, with the grid arrangement and the landing angle of the first individual particle beams also being kept constant at the first working point when they hit the wafer surface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse mindestens eine elektrostatische Linse und/ oder besteht aus genau einer elektrostatischen Linse. Hinsichtlich der Ausgestaltungsmöglichkeiten der elektrostatischen Linse und ihren Platzierungen im Strahlengang gilt das bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems Ausgesagte.According to a preferred embodiment of the invention, the fast autofocus correction lens comprises at least one electrostatic lens and / or consists of exactly one electrostatic lens. With regard to the design options of the electrostatic lens and their placement in the beam path, what has already been stated in connection with the multitude of particle beam systems according to the invention applies.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die schnelle Autofokus-Korrekturlinse mindestens eine schnelle Magnetlinse, insbesondere eine Luftspule, und/ oder besteht aus genau einer Magnetlinse. Hinsichtlich der Ausgestaltungsmöglichkeiten der Magnetlinse und ihren Platzierungen im Strahlengang gilt das bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Vielzahl-Teilchenstrahlsystems Ausgesagte.According to another preferred embodiment of the invention, the fast autofocus correction lens comprises at least one fast one Magnetic lens, in particular an air-core coil, and / or consists of exactly one magnetic lens. With regard to the design options of the magnetic lens and their placement in the beam path, what has already been stated in connection with the multitude of particle beam systems according to the invention applies.

Zum Konstanthalten der Rasteranordnung auf der Waferoberfläche und des Landwinkels können - wie oben in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben - ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel und/ oder ein schnelles Rotations-Korrekturmittel und/ oder ein schnelles Positions-Korrekturmittel eingesetzt werden. Das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel, das schnelle Rotations-Korrekturmittel und/ oder das schnelle Positions-Korrekturmittel bildet/ bilden dann zusammen mit der ggf. mehrteiligen Autofokus-Korrekturlinse das Autofokus-Korrekturlinsensystem.As described above in connection with the first aspect of the invention, a fast telecentricity correction means and / or a fast rotation correction means and / or a fast position correction means can be used to keep the grid arrangement on the wafer surface and the land angle constant. The fast telecentric correction means, the fast rotation correction means and / or the fast position correction means then form / form the autofocus correction lens system together with the possibly multi-part autofocus correction lens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf:

- Erzeugen eines Telezentrie-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
- Ansteuern des schnellen Telezentrie-Korrekturmittels.

According to a preferred embodiment of the invention, the method furthermore has the following steps:

Generating a telecentricity correction control signal based on the actual autofocus data; and
- Control of the fast telecentricity correction means.

- Erzeugen eines Rotations-Korrektur-Steuerungssignals basierend auf den Autofokus-Istdaten; und
- Ansteuern des schnellen Rotations-Korrekturmittels.

Generating a rotation correction control signal based on the actual autofocus data; and
- Control of the rapid rotation correction means.

- Orthogonalisieren von Wirkungen der teilchenoptischen Komponenten, die für die Korrektur oder die Korrekturen des Fokus, des Landewinkels und/ oder der Rasteranordnung verwendet werden.

- Orthogonalizing effects of the particle-optical components which are used for the correction or the corrections of the focus, the landing angle and / or the grid arrangement.

- Erzeugen von Projektionspfad-Messdaten zur Charakterisierung der teilchenoptischen Abbildung im Sekundärpfad;
- Ermitteln eines Projektionspfad-Steuerungssignals oder eines Sets von Projektionspfad-Steuerungssignalen basierend auf den Projektionspfad-Messdaten; und
- Ansteuern eines schnellen Projektionspfad-Korrekturmittels, das mehrteilig sein kann, mittels des Projektionspfad-Steuerungssignals oder mittels des Sets von Projektionspfad-Steuerungssignalen, wobei am ersten Arbeitspunkt der Fokus, die Rasteranordnung und der Landewinkel der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen in einer Detektionsebene konstant gehalten werden.

Bei der Konstanthaltung des Fokus wird also die Fokuslage nachgeführt, die Rasteranordnung und der Landewinkel werden konstant gehalten.According to a preferred embodiment of the invention, the method furthermore has the following steps:

- Generation of projection path measurement data for characterizing the particle-optical image in the secondary path;
Determining a projection path control signal or a set of projection path control signals based on the projection path measurement data; and
- Control of a fast projection path correction means, which can be made up of several parts, by means of the projection path control signal or by means of the set of projection path control signals, the focus, the grid arrangement and the landing angle of the second individual particle beams being constant when they hit a detection plane at the first working point being held.

When the focus is kept constant, the focus position is tracked, the grid arrangement and the landing angle are kept constant.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt auf:

- Ansteuern eines schnellen Kontrast-Korrekturmittels mittels eines Kontrast-Korrektur-Steuerungssignals oder einem Set von Kontrast-Korrektur-Steuerungssignalen und Konstanthalten des Kontrasts in der Detektionsebene.

Durch ein Ansteuern des schnellen Kontrast-Korrekturmittels ist es auch möglich, die Lage des Cross-overs im Sekundärpfad gezielt zu beeinflussen, insbesondere konstant zu halten.According to a preferred embodiment of the invention, the method furthermore has the following step:

Control of a rapid contrast correction means by means of a contrast correction control signal or a set of contrast correction control signals and keeping the contrast constant in the detection plane.

By controlling the rapid contrast correction means, it is also possible to specifically influence the position of the crossover in the secondary path, in particular to keep it constant.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gemäß dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern dadurch keine technischen Widersprüche entstehen.The above-described embodiments of the invention according to the first, second and third aspects of the invention can be combined with one another in whole or in part, provided that no technical contradictions arise as a result.

Die Erfindung wird noch besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

1: zeigt ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop in schematischer Darstellung;
2: zeigt einen Ausschnitt einer Steuerung des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit schneller Autofokus-Korrekturlinse in schematischer Darstellung;
3: zeigt einen größeren Ausschnitt einer Steuerung des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit schneller Autofokus-Korrekturlinse in schematischer Darstellung;
4: zeigt schematisch ein Verfahren zum Einstellen eines schnellen Autofokus mittels einer Autofokus-Korrekturlinse;
5: zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop, in dem die erfindungsgemäße Autofokus-Korrekturlinse angeordnet werden kann;
6: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
7: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
8: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
9: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
10: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
11: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
12: illustriert schematisch weitere Ausführungsformen der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
13: illustriert schematisch weitere Ausführungsformen der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
14: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
15: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse;
16: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse; und
17: illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse.

The invention will be better understood with reference to the accompanying figures. Show:

1 : shows a multi-beam particle microscope in a schematic representation;
2 : shows a section of a control of the multi-beam particle microscope with fast autofocus correction lens in a schematic representation;
3 : shows a larger section of a control of the multi-beam particle microscope with fast autofocus correction lens in a schematic representation;
4th : shows schematically a method for setting a fast autofocus by means of an autofocus correction lens;
5 : shows schematically a section through a multi-beam particle microscope in which the autofocus correction lens according to the invention can be arranged;
6th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
7th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
8th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
9 : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
10 : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
11th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
12th : schematically illustrates further embodiments of the invention with an autofocus correction lens;
13th : schematically illustrates further embodiments of the invention with an autofocus correction lens;
14th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
15th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens;
16 : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens; and
17th : schematically illustrates an embodiment of the invention with an autofocus correction lens.

Im Folgenden bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Merkmale, auch dann, wenn diese im Text nicht explizit erwähnt werden.In the following, the same reference symbols denote the same features, even if they are not explicitly mentioned in the text.

1 ist eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems 1 in Form eines Mehrstrahl-Teilchensystems 1, welches eine Vielzahl von Teilchenstrahlen einsetzt. Das Teilchenstrahlsystem 1 erzeugt eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Wechselwirkungsprodukte, bspw. Sekundärelektronen, zu generieren, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Teilchenstrahlsystem 1 ist vom Rasterelektronensystem-Typ („scanning electron microscope“, SEM), welches mehrere primäre Teilchenstrahlen 3 einsetzt, die an mehreren Orten 5 auf eine Oberfläche des Objekts 7 auftreffen und dort mehrere räumlich voneinander getrennte Elektronenstrahlflecken oder Spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein, bspw. ein Halbleiterwafer, insbesondere ein Halbleiterwafer mit HV-Strukturen (also mit horizontalen und/ oder vertikalen Strukturen), oder eine biologische Probe, und eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche des Objekts 7 ist in einer ersten Ebene 101 (Objektebene) einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 angeordnet. 1 is a schematic representation of a particle beam system 1 in the form of a multi-beam particle system 1 , which uses a variety of particle beams. The particle beam system 1 generates a large number of particle beams which strike an object to be examined in order to generate interaction products there, for example secondary electrons, which emanate from the object and are subsequently detected. The particle beam system 1 is of the scanning electron microscope (SEM) type, which has multiple primary particle beams 3 that employs in several places 5 on a surface of the object 7th impinge and there generate several spatially separated electron beam spots or spots. The object to be examined 7th can be of any type, for example a semiconductor wafer, in particular a semiconductor wafer with HV structures (ie with horizontal and / or vertical structures), or a biological sample, and an arrangement of miniaturized elements or the like. The surface of the object 7th is on a first level 101 (Object plane) of 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, welche in der ersten Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Auftrefforte 25, welche ein 5 x 5-Feld 103 bilden. Die Zahl 25 an Auftrefforten ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlen, und damit die Zahl der Auftrefforte, wesentlich größer gewählt werden, wie bspw. 20 x 30, 100 x 100 und dergleichen.The enlarged section I _{1 of} the 1 shows a plan view of the object plane 101 with a regular rectangular field 103 of impact locations 5 which in the first level 101 are formed. In 1 is the number of impact locations 25 which form a 5 x 5 field 103. The number 25 at points of impact is a number chosen for the sake of simplicity of representation. In practice, the number of rays, and thus the number of points of impact, can be chosen to be significantly larger, such as 20 × 30, 100 × 100 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 1 Mikrometer, 10 Mikrometer und 40 Mikrometer. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie bspw. eine hexagonale Symmetrie.In the illustrated embodiment, the field is 103 of impact locations 5 a substantially regular rectangular field with a constant distance P ₁ between adjacent impact locations. Exemplary values of the distance P ₁ are 1 micrometer, 10 micrometers and 40 micrometers. However, it is also possible that the field 103 has other symmetries, such as a hexagonal symmetry.

Ein Durchmesser der in der ersten Ebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 Nanometer, 5 Nanometer, 10 Nanometer, 100 Nanometer und 200 Nanometer. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100. Dabei kann das Objektivlinsensystem zum Beispiel eine magnetische Immersionslinse umfassen.A diameter of the first level 101 shaped beam spots can be small. Exemplary values for this diameter are 1 nanometer, 5 nanometers, 10 nanometers, 100 nanometers and 200 nanometers. The focusing of the particle beams 3 for shaping the beam spots 5 takes place through the objective lens system 100 . The objective lens system can include a magnetic immersion lens, for example.

Die auf das Objekt treffenden Primärteilchen generieren Wechselwirkungsprodukte bspw. Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen oder Primärteilchen, die aus anderweitigen Gründen eine Bewegungsumkehr erfahren haben, welche von der Oberfläche des Objekts 7 oder von der ersten Ebene 101 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Wechselwirkungsprodukte werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt. Das Teilchenstrahlsystem 1 stellt einen Teilchenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl sekundärer Teilchenstrahlen 9 einem Detektorsystem 200 zuzuführen. Das Detektorsystem 200 umfasst eine Teilchenoptik mit einer Projektionslinse 205, um die sekundären Teilchenstrahlen 9 auf einen Teilchen-Multi-Detektor 209 zu richten.The primary particles hitting the object generate interaction products, for example secondary electrons, backscattered electrons or primary particles that have experienced a movement reversal for other reasons, which are caused by the surface of the object 7th or from the first level 101 go out. The from the surface of the object 7th outgoing interaction products are through the objective lens 102 to secondary particle beams 9 shaped. The particle beam system 1 provides a particle beam path 11 ready to the multiplicity of secondary particle beams 9 a detection system 200 to feed. The detector system 200 comprises particle optics with a projection lens 205 to the secondary particle beams 9 on a particle multi-detector 209 to judge.

Der Ausschnitt I₂ in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Ebene 211, in welcher einzelne Detektionsbereiche des Teilchen-Multi-Detektors 209 liegen, auf welche die sekundären Teilchenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 liegen in einem Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand P₂ zueinander. Beispielhafte Werte des Abstands P₂ sind 10 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer.The cutout I ₂ in 1 shows a plan view of the plane 211 , in which individual detection areas of the particle multi-detector 209 lie on which the secondary particle beams 9 in places 213 hit. The meeting points 213 lie in a field 217 with a regular distance P _{2 from} one another. Exemplary values of the distance P ₂ are 10 micrometers, 100 micrometers, and 200 micrometers.

Die primären Teilchenstrahlen 3 werden in einer Strahlerzeugungsvorrichtung 300 erzeugt, welche wenigstens eine Teilchenquelle 301 (z.B. eine Elektronenquelle), wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multiaperturanordnung 305 und eine Feldlinse 307, oder ein Feldlinsensystem aus mehreren Feldlinsen, umfasst. Die Teilchenquelle 301 erzeugt mindestens einen divergierenden Teilchenstrahl 309, welcher durch die wenigstens eine Kollimationslinse 303 kollimiert oder zumindest weitgehend kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multiaperturanordnung 305 beleuchtet.The primary particle beams 3 are in a beam generating device 300 generated which at least one particle source 301 (e.g. an electron source), at least one collimation lens 303 , a multi-aperture arrangement 305 and a field lens 307 , or a field lens system comprising a plurality of field lenses. The particle source 301 generates at least one diverging particle beam 309 , which through the at least one collimation lens 303 is collimated or at least largely collimated to a beam 311 to shape which the multi-aperture arrangement 305 illuminated.

Der Ausschnitt I₃ in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multiaperturanordnung 305. Die Multiaperturanordnung 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 auf das Feld 103 abgebildet wird, 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 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand P₃ der Mittelpunkte der Aperturen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 x P₃, 0,4 x P₃ und 0,8 x P₃.The cutout 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 which has a plurality of apertures formed therein 315 having. Midpoints 317 of the openings 315 are in a field 319 arranged on the field 103 is imaged, which through the beam spots 5 in the object level 101 is formed. A distance P _{3 of} the center points 317 the apertures 315 each other can have exemplary values of 5 micrometers, 100 micrometers and 200 micrometers. The diameter D of the apertures 315 are smaller than the distance P _{3 between} the centers of the apertures. Exemplary values for the diameter D are 0.2 x P ₃ , 0.4 x P ₃ and 0.8 x P ₃ .

Teilchen des beleuchtenden Teilchenstrahles 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden Teilchenstrahlen 3. Teilchen des beleuchtenden Strahles 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der Teilchenstrahlen 3 bei.Particles of the illuminating particle beam 311 penetrate the apertures 315 and form particle beams 3 . Particles of the illuminating beam 311 which on the plate 313 hit, are intercepted by them and do not contribute to the formation of the particle beams 3 at.

Die Multiaperturanordnung 305 fokussiert aufgrund eines angelegten elektrostatischen Felds jeden der Teilchenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Alternativ können die Strahlfoki 323 virtuell sein. Ein Durchmesser der Strahlfoki 323 kann bspw. 10 Nanometer, 100 Nanometer und 1 Mikrometer betragen.The multi-aperture arrangement 305 focuses each of the particle beams due to an applied electrostatic field 3 such that in one plane 325 Beam focus 323 are formed. Alternatively, the beam foci 323 be virtual. A diameter of the beam focus 323 can be, for example, 10 nanometers, 100 nanometers and 1 micrometer.

Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen eine erste abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Strahlfoki 323 gebildet werden, auf die erste Ebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Auftrefforten 5 bzw. Strahlflecken entsteht. Soweit in der ersten Ebene eine Oberfläche des Objekts 7 angeordnet ist, werden die Strahlflecken entsprechend auf der Objektoberfläche gebildet.The field lens 307 and the objective lens 102 provide a first imaging particle optics to the plane 325 , in which the beam foci 323 be formed on the first level 101 map so that there is a field 103 of impact locations 5 or beam spots arise. So much for a surface of the object in the first level 7th is arranged, the beam spots are correspondingly formed on the object surface.

Die Objektivlinse 102 und die Projektionslinsenanordnung 205 stellen eine zweite abbildende Teilchenoptik bereit, um die erste Ebene 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.The objective lens 102 and the projection lens assembly 205 provide a second imaging particle optic around the first plane 101 on the detection level 211 map. The objective lens 102 is thus a lens which is part of both the first and the second particle optics, while the field lens 307 only the first particle optics and the projection lens 205 belong only to the second particle optics.

Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der ersten Teilchenoptik zwischen der Multiaperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Die Strahlweiche 400 ist auch Teil der zweiten Optik im Strahlengang zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektorsystem 200.A beam switch 400 is in the beam path of the first particle optics between the multi-aperture arrangement 305 and the objective lens system 100 arranged. The beam switch 400 is also part of the second optics in the beam path between the objective lens system 100 and the detector system 200 .

Weitergehende Informationen zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multiaperturplatte und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005 / 024 881 A2 , WO 2007 / 028 595 A2 , WO 2007 028 596 A1 , WO 2011 / 124 352 A1 und WO 2007 / 060 017 A2 und den deutschen Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern DE 10 2013 016 113 A1 und DE 10 2013 014 976 A1 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch in Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.Further information on such multi-beam particle beam systems and the components used therein, such as particle sources, multi-aperture plates and lenses, can be found in the international patent applications WO 2005/024 881 A2 , WO 2007/028 595 A2 , WO 2007 028 596 A1 , WO 2011/124 352 A1 and WO 2007/060 017 A2 and the German patent applications with the publication numbers DE 10 2013 016 113 A1 and DE 10 2013 014 976 A1 are obtained, the disclosure of which is fully incorporated by reference into the present application.

Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist weiterhin ein Computersystem 10 auf, das sowohl zur Steuerung der einzelnen teilchenoptischen Komponenten des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ausgebildet ist, als auch zur Auswertung und Analyse der mit dem Multi-Detektor 209 gewonnenen Signale. Das Computersystem 10 kann dabei aus mehreren Einzelcomputern oder Komponenten aufgebaut sein. Es kann auch die erfindungsgemäße schnelle Autofokus-Korrekturlinse sowie das Telezentrie-Korrekturmittel und/ oder das schnelle Rotations-Korrekturmittel und/ oder weitere schnelle Korrekturmittel steuern (in 1 jeweils nicht dargestellt).The multiple particle beam system further comprises a computer system 10 on, which is designed both to control the individual particle-optical components of the multitude of particle beam systems, as well as to evaluate and analyze the with the multi-detector 209 signals obtained. The computer system 10 can be made up of several individual computers or components. It can also control the fast autofocus correction lens according to the invention as well as the telecentricity correction means and / or the fast rotation correction means and / or other fast correction means (in 1 each not shown).

2 zeigt einen Ausschnitt einer Steuerung des Computersystems 10 des Mehrstrahl-Teilchenmikroskopes 1 mit schneller Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Konkret zeigt der Ausschnitt die Steuerung 821 für den schnellen Autofokus. Die Steuerung 821 für den schnellen Autofokus ist eingerichtet, um hochfrequente Anpassungen der Fokussierung an einem Arbeitspunkt während der Waferinspektion durchzuführen. Das bedeutet, es können sehr schnell, zum Beispiel innerhalb von wenigen Mikrosekunden, Anpassungen der Fokussierung durchgeführt werden. Für diese schnellen Anpassungen sind neben dem übergeordneten Kontrollsystem 821 (hier als Teil des Computersystems 10) weitere Komponenten vorgesehen: Ein Messglied 822, ein Autofokus-Algorithmus 823 zur Verarbeitung der Messdaten sowie mindestens ein Stellglied, das entsprechend der Verarbeitung der Messdaten eingestellt wird. Im konkreten Beispiel wird ein Stellglied durch die Autofokus-Korrekturlinse 824 bereitgestellt. Zusätzliche schnelle Stellglieder, nämlich hier ein Telezentrie-Korrekturmittel 825, ein schnelles Rotations-Korrekturmittel 826 sowie ein schnelles Positions-Korrekturmittel 827 sind in diesem Beispiel ebenfalls vorgesehen. Das Messglied 822 ist konfiguriert, um während der Waferinspektion Messdaten zum Ermitteln von Autofokus-Istdaten zu erzeugen. Die Autofokus-Istdaten beschreiben dabei direkt oder indirekt die aktuelle Position des Fokus relativ zur Waferoberfläche. Autofokus-Messglieder sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele hierzu sind die Verwendung von astigmatischen Hilfsstrahlen zur Fokuseinstellung sowie Höhenmessungen an einer Probenoberfläche (z.B. mittels z-Sensor). Wichtig ist, dass mittels des Messglieds 822 bzw. mittels Messgliedern 822 auch fortwährende, das heißt, laufende „on-the-fly“-Einstellungen des Fokus für jedes Bildfeld, das mittels der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen jeweils gewonnen wird, ermittelt werden können. Der Autofokus-Algorithmus 823 ist nun - je nach Messglied 822 und Auswertungsweise - eingerichtet, um aus den Messdaten Autofokus-Istdaten zu erzeugen und basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal zu erzeugen, um die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 während der Waferinspektion an einem Arbeitspunkt hochfrequent anzusteuern. Dadurch wird die Fokuslage angepasst. Wie bereits mehrfach ausgeführt, sind die Wirkungen von teilchenoptischen Komponenten eines Vielzahl-Teilchenstrahlsystems normalerweise nicht orthogonal zueinander. Dies bedeutet, dass mittels einer Variation einer Wirkung an nur einer teilchenoptischen Komponente normalerweise nicht nur ein einziger Parameter verändert werden kann, der die teilchenoptische Abbildung charakterisiert. Stattdessen ist das System komplexer und die Veränderung eines Parameters der teilchenoptischen Abbildung erfordert normalerweise eine Variation von Wirkungen an mehreren teilchenoptischen Komponenten. 2 shows a section of a control of the computer system 10 of the multi-beam particle microscope 1 with fast auto focus correction lens 824 in a schematic representation. Specifically, the section shows the control 821 for fast autofocus. The control 821 for the fast autofocus is set up to carry out high-frequency adjustments of the focus at an operating point during the wafer inspection. This means that adjustments to the focus can be carried out very quickly, for example within a few microseconds. For these quick adjustments are in addition to the higher-level control system 821 (here as part of the computer system 10 ) further components are provided: a measuring element 822 , an autofocus algorithm 823 for processing the measurement data and at least one actuator that is set according to the processing of the measurement data. In the specific example, a Actuator through the auto focus correction lens 824 provided. Additional fast actuators, namely here a telecentricity correction means 825 , a quick rotation correction tool 826 as well as a rapid position correction means 827 are also provided in this example. The measuring element 822 is configured to generate measurement data for determining actual autofocus data during the wafer inspection. The actual autofocus data directly or indirectly describe the current position of the focus relative to the wafer surface. Autofocus measuring elements are known in principle from the prior art. Examples of this are the use of astigmatic auxiliary beams to adjust the focus and height measurements on a sample surface (eg using a z-sensor). It is important that by means of the measuring element 822 or by means of measuring elements 822 Continuous, that is to say, ongoing “on-the-fly” settings of the focus can also be determined for each image field that is obtained by means of the large number of individual particle beams. The autofocus algorithm 823 is now - depending on the measuring element 822 and evaluation mode - set up to generate autofocus actual data from the measurement data and to generate an autofocus correction lens control signal based on the autofocus actual data in order to generate the fast autofocus correction lens 824 to be controlled at a high frequency during the wafer inspection at an operating point. This adjusts the focus position. As already stated several times, the effects of particle-optical components of a multiple particle beam system are normally not orthogonal to one another. This means that by means of a variation of an effect on only one particle-optical component it is normally not possible to change only one single parameter that characterizes the particle-optical image. Instead, the system is more complex and changing a parameter of the particle-optical imaging normally requires a variation of effects on several particle-optical components.

Im konkreten Fall bedeutet dies, dass eine Nachjustierung/Feineinstellung der Fokuslage die Veränderung von weiteren teilchenoptischen Parametern nach sich zieht. Dies sind beispielsweise die Vergrößerung (gekoppelt an den Strahlabstand der Einzel-Teilchenstrahlen zueinander), die Telezentrie und die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Probe bzw. den Wafer 7. Eine Veränderung dieser zusätzlichen Parameter ist aber nicht gewünscht, sodass auch diese im Zuge des schnellen Autofokus mit korrigiert und/ oder konstant gehalten werden. Somit ist beispielhaft ein Telezentrie-Korrekturmittel 825, ein Rotations-Korrekturmittel 826 und ein Positions-Korrekturmittel 827 vorgesehen. Das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel ist konfiguriert, wesentlich dazu beizutragen, einen tangentialen oder radialen Telezentriefehler der ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 im zweiten Feld 103 zu korrigieren, und die schnelle Autofokus-Steuerung 821 ist eingerichtet, am jeweiligen Arbeitspunkt während der Waferinspektion basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Telezentrie-Korrekturmittel während der Waferinspektion anzusteuern. Als Telezentrie-Korrekturmittel kann beispielsweise ein erstes Deflektor-Array eingesetzt werden, das in einer Zwischenbildebene, z.B. in der Zwischenbildeben 325, des ersten teilchenoptischen Strahlenganges angeordnet ist. Aber auch andere Ausführungsvarianten sind möglich.In the specific case, this means that a readjustment / fine adjustment of the focus position results in a change in further particle-optical parameters. These are, for example, the magnification (coupled to the beam spacing of the individual particle beams from one another), the telecentricity and the rotation of the individual particle beams when they strike the sample or the wafer 7th . A change in these additional parameters is not desired, however, so that these too are corrected and / or kept constant in the course of the fast autofocus. Thus, a telecentricity correction means is exemplary 825 , a rotation correction agent 826 and a position correcting means 827 intended. The fast telecentricity correction means is configured to contribute significantly to a tangential or radial telecentricity error of the first single particle beams 3 in the second field 103 to correct, and the fast autofocus control 821 is set up to generate a telecentricity correction means control signal for high-frequency adjustments at the respective working point during the wafer inspection based on the actual autofocus data, in order to control the fast telecentricity correction means during the wafer inspection. A first deflector array can be used as the telecentricity correction means, for example, which is located in an intermediate image plane, for example in the intermediate image plane 325 , of the first particle-optical beam path is arranged. But other design variants are also possible.

Zur Korrektur der Rotation, konkret des ungewollten Verdrehens der Rasteranordnung im zweiten Feld 101, ist des Weiteren ein schnelles Rotations-Korrekturmittel 826 vorgesehen, das konfiguriert ist, wesentlich dazu beizutragen, eine Verdrehung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 im zweiten Feld 101 zu korrigieren. Dabei ist die schnelle Autofokus-Steuerung 821 eingerichtet, während der Waferinspektion am jeweiligen Arbeitspunkt basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal für hochfrequente Anpassungen zu erzeugen, um das schnelle Rotations-Korrekturmittel 826 während der Waferinspektion anzusteuern. Realisiert werden kann ein solches Rotations-Korrekturmittel 826 zum Beispiel als zweites Deflektor-Array, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array zur Telezentrie-Korrektur angeordnet ist. Aber auch andere Ausführungsformen sind möglich, beispielsweise mittels eines Multi-Linsen-Arrays, das beabstandet direkt vor oder nach dem ersten Deflektor-Array und derart angeordnet ist, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen 3 das Multi-Linsen-Array außeraxial durchsetzen. Alternativ kann der Vielstrahl-Teilchengenerator 305 das schnelle Rotations-Korrekturmittel 826 umfassen und das Rotations-Korrekturmittel 826 kann durch das Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal aktiv verdreht werden. Auch ist es möglich, zwei Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen für schwache Magnetfelder, die gegenläufig sind, miteinander zu kombinieren und jedes der Magnetfelder nur für eine Änderung der Rotation in eine bestimmte Richtung einzusetzen.To correct the rotation, specifically the unwanted twisting of the grid arrangement in the second field 101 , is also a quick rotation corrector 826 is provided which is configured to contribute significantly to a rotation of the first single particle beams 3 in the second field 101 to correct. There is also the fast autofocus control 821 set up during the wafer inspection at the respective working point based on the actual autofocus data to generate a rotation correction means control signal for high-frequency adjustments to the fast rotation correction means 826 to be controlled during the wafer inspection. Such a rotation correction means can be implemented 826 for example as a second deflector array which is arranged at a distance directly in front of or after the first deflector array for telecentricity correction. However, other embodiments are also possible, for example by means of a multi-lens array which is arranged at a distance directly in front of or after the first deflector array and in such a way that the first individual particle beams 3 enforce the multi-lens array off-axis. Alternatively, the multi-beam particle generator 305 the quick rotation correction tool 826 and the rotation correcting means 826 can be actively rotated by the rotation correction means control signal. It is also possible to combine two magnetic field generating devices for weak magnetic fields which are opposite to one another and to use each of the magnetic fields only for changing the rotation in a specific direction.

3 zeigt einen größeren Ausschnitt einer Steuerung des Computersystems 10 des Mehrstrahl-Teilchenmikroskopes 1 mit schneller Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Dargestellt sind beispielhaft Steuerungseinheiten 810 für den Primärpfad und 830 für den Sekundärpfad. Dabei kann die Steuerung des Computersystems 10 weitere als die in 3 gezeigten Bestandteile aufweisen. Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung soll im Folgenden auf einige wichtige Steuerungselemente eingegangen werden. Die Steuerung 810 im Primärpfad umfasst eine Steuerung 811 zur Arbeitspunkt-Einstellung und die Steuerung 821 zur Einstellung des schnellen Autofokus. Die Steuerung 811 ist dabei insbesondere für eine statische oder niederfrequente Anpassung einer Fokussierung konfiguriert, um an einem ersten Arbeitspunkt mit einem ersten Arbeitsabstand zumindest die magnetische Objektivlinse und/oder einen Aktuator des Probentisches derart anzusteuern, dass die ersten Einzel-Teilchenstrahlen auf die im ersten Arbeitsabstand befindliche Waferoberfläche fokussiert werden. Neben dem Fokus werden auch andere Parameter der teilchenoptischen Abbildung, wie beispielsweise der Einzelstrahl-Abstand (Pitch), die damit in Zusammenhang stehende Vergrößerung, eine Rotation der Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Waferoberfläche sowie der gewünschte Landewinkel beim Auftreffen auf die Waferoberfläche eingestellt. Die Arbeitspunkt-Einstellung 811 umfasst also einen langsamen Autofokus und zusätzliche Korrekturfunktionen. Zur Einstellung selbst ist ein Messglied 812, ein Justage-Algorithmus 813 sowie diverse Stellglieder 814 vorgesehen. Zu diesen Stellgliedern 814 zählt insbesondere die magnetische und/ oder elektrostatische Objektivlinse 102 sowie im Falle eines höhenverstellbaren Probentisches ggf. auch ein Aktuator des Probentisches. Die Stellglieder 814 zur Arbeitspunkt-Einstellung umfassen außerdem beispielsweise ein Feldlinsensystem 307 und den Vielstrahl-Teilchengenerator 305. Weitere teilchenoptische Elemente im ersten teilchenoptischen Strahlengang können als weitere Stellglieder 814 fungieren; sie können magnetische und/ oder elektrostatische Linsen sein. Mit den Mitteln zur Arbeitspunkt-Einstellung lässt sich ein verhältnismäßig großer Hub zur Änderung des Arbeitsabstandes erzeugen, dieser kann zum Beispiel +/- 300, 200, 100 µm betragen. Eine Anpassungszeit an einen gewählten Arbeitsabstand ist dabei verhältnismäßig lang, sie kann zum Beispiel im Bereich einiger zehn bis einiger hundert Millisekunden liegen. 3 shows a larger section of a control of the computer system 10 of the multi-beam particle microscope 1 with fast auto focus correction lens 824 in a schematic representation. Control units are shown as examples 810 for the primary path and 830 for the secondary path. The control of the computer system 10 more than the in 3 Have components shown. With regard to the present invention, some important control elements will be discussed below. The control 810 in the primary path includes a controller 811 for setting the operating point and the control 821 for setting of the fast autofocus. The control 811 is configured in particular for a static or low-frequency adjustment of a focusing in order to control at least the magnetic objective lens and / or an actuator of the sample table at a first working point with a first working distance in such a way that the first individual particle beams are focused on the wafer surface located in the first working distance will. In addition to the focus, other parameters of the particle-optical imaging, such as the individual beam distance (pitch), the associated magnification, a rotation of the grid arrangement of the individual particle beams when hitting the wafer surface and the desired landing angle when hitting the wafer surface, are also determined set. The working point setting 811 thus includes a slow auto focus and additional correction functions. There is a measuring element for the setting itself 812 , an adjustment algorithm 813 as well as various actuators 814 intended. To these actuators 814 counts in particular the magnetic and / or electrostatic objective lens 102 and in the case of a height-adjustable sample table, possibly also an actuator for the sample table. The actuators 814 for setting the operating point also include, for example, a field lens system 307 and the multi-beam particle generator 305 . Further particle-optical elements in the first particle-optical beam path can act as further actuators 814 act; they can be magnetic and / or electrostatic lenses. With the means for setting the operating point, a relatively large stroke for changing the operating distance can be generated; this can be, for example, +/- 300, 200, 100 μm. An adjustment time to a selected working distance is relatively long; it can be, for example, in the range of a few tens to a few hundred milliseconds.

Die Steuerung 821 zur schnellen Autofokussierung umfasst das Messglied 822, einen Autofokus-Algorithmus 823 und zumindest die Autofokus-Korrekturlinse 824; es können aber auch andere Korrekturmittel, zum Beispiel das vorstehend beschriebene Telezentrie-Korrekturmittel 825, das Rotations-Korrekturmittel 826 und/ oder das Positions-Korrekturmittel 827 vorgesehen sein. Mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus ist eine hochfrequente Anpassung des Fokus möglich, typische Anpassungszeiten liegen im Bereich von einigen Mikrosekunden, zum Beispiel ist eine Anpassungszeit TA ≤ 500 µs, bevorzugt TA ≤ 100 µs und/oder TA ≤ 50 µs. Der Hub zur Änderung der Fokuslage beträgt typischerweise einige Mikrometer, zum Beispiel +/- 20 µm, +/- 15 µm und/oder +/- 10 µm. Dabei ist beispielsweise eine Anpassungszeit TA für die hochfrequente Anpassung mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100 und/ oder 1000, kürzer als die Anpassungszeit TA für die niederfrequente oder statische Anpassung mittels der Steuerung für die Arbeitspunkt-Einstellung 811.The control 821 for fast autofocusing includes the measuring element 822 , an autofocus algorithm 823 and at least the auto focus correction lens 824 ; however, other correction means can also be used, for example the telecentricity correction means described above 825 , the rotation correction means 826 and / or the position correction means 827 be provided. By means of the control 821 A high-frequency adjustment of the focus is possible for the fast autofocus, typical adjustment times are in the range of a few microseconds, for example an adjustment time TA 500 µs, preferably TA 100 µs and / or TA 50 µs. The stroke for changing the focus position is typically a few micrometers, for example +/- 20 µm, +/- 15 µm and / or +/- 10 µm. In this case, for example, an adaptation time TA for the high-frequency adaptation is at least by the factor 10 , preferably at least by the factor 100 and / or 1000, shorter than the adaptation time TA for the low-frequency or static adaptation by means of the control for the operating point setting 811 .

Eine Änderung der Fokuslage bzw. der Position der Waferoberfläche kann auch eine notwendige Neueinstellung oder Nachjustage von teilchenoptischen Komponenten im Sekundärpfad nach sich ziehen. Entsprechend ist die Steuerung 830 für die Steuerung des Sekundärpfads Teil der Steuerung des Computersystems 10. Auch die Steuerungselemente im Sekundärpfad können in niederfrequente oder statische Steuerungselemente 831 und in hochfrequente Steuerungselemente 841 (entsprechend z.B. einem zweiten schnellen Autofokus) untergliedert werden. Die langsame Arbeitspunkt-Einstellung wird von der Steuerung 831 gesteuert, hierzu ist ein Messglied 832, zum Beispiel eine CCD-Kamera, ein zweiter Justage-Algorithmus 833 sowie ein Stellglied 834 oder mehrere Stellglieder 834 vorgesehen. Zu diesen Stellgliedern 834 zählen zum Beispiel magnetische Projektionslinsen 205, die so angesteuert werden, dass die Foki der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen 9 exakt auf die Oberfläche der Detektionsbereiche der Detektionseinheit 209 abgebildet werden. Aber auch andere Stellglieder können mittels der Steuerung 831 zur Arbeitspunkt-Einstellung angesteuert werden. Die Steuerung 841 steuert den schnellen zweiten Autofokus im Sekundärpfad: Dabei wird während der Waferinspektion im Sekundärpfad nachfokussiert. Außerdem ist es möglich, dass weitere teilchenoptische Parameter wie Position, Telezentrie und Rotation ebenfalls schnell nachjustiert werden. Zu diesem Zweck umfasst bei dieser Ausführungsform die Steuerung 841 ein Messglied 842, einen zweiten Autofokus-Algorithmus 843 sowie schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel 844, insbesondere elektrostatische Linsen, elektrostatische Ablenker, und/oder elektrostatische Stigmatoren. Als Messglied 842 kommt z.B. eine schnelle CCD-Kamera in Betracht oder aber beispielsweise Mittel zur Strommessung um eine Kontrast-Blende herum, die in einer Cross-over-Ebene im Sekundärpfad angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, im Sekundärpfad auf das Messglied 842 zu verzichten und stattdessen in einer Feed-Forward-Schleife zu arbeiten. Dabei werden dann basierend auf Werten/ Einstellungen, die für den für den Primärpfad ermittelt worden sind, mittels des zweiten Autofokus-Algorithmus 843 Steuerungssignale für das schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel 844 ermittelt und die Projektionspfad-Korrekturmittel 844 werden entsprechend angesteuert. Der Autofokus-Algorithmus 843 kann dabei Nachschlagetabellen (engl. „look-up tables“) umfassen. Es ist auch möglich, die beiden beschriebenen Varianten miteinander zu kombinieren, also ein Messglied 842 zusätzlich zu verwenden und zum Beispiel nur bei bestimmten gemessenen Abweichungen von einem Referenzwert die Einstellungen der Stellglieder / Projektionspfad-Korrekturmittel 844 für den Sekundärpfad explizit neu zu bestimmen.A change in the focus position or the position of the wafer surface can also result in a necessary readjustment or readjustment of particle-optical components in the secondary path. Correspondingly, the controller 830 for controlling the secondary path is part of the control of the computer system 10 . The control elements in the secondary path can also be converted into low-frequency or static control elements 831 and in high-frequency control elements 841 (corresponding to a second fast auto focus, for example). The slow operating point setting is made by the control 831 controlled, this is a measuring element 832 , for example a CCD camera, a second adjustment algorithm 833 as well as an actuator 834 or more actuators 834 intended. To these actuators 834 include magnetic projection lenses 205 , which are controlled in such a way that the foci of the second single particle beams 9 exactly on the surface of the detection areas of the detection unit 209 can be mapped. But also other actuators can by means of the control 831 to set the operating point. The control 841 controls the fast second autofocus in the secondary path: refocusing is carried out in the secondary path during the wafer inspection. It is also possible that other particle-optical parameters such as position, telecentricity and rotation can also be quickly readjusted. For this purpose, in this embodiment includes the controller 841 a measuring element 842 , a second autofocus algorithm 843 as well as rapid projection path correction means 844 , especially electrostatic lenses, electrostatic deflectors, and / or electrostatic stigmators. As a measuring element 842 For example, a fast CCD camera comes into consideration or, for example, means for current measurement around a contrast diaphragm which is arranged in a cross-over plane in the secondary path. But it is also possible to use the measuring element in the secondary path 842 and instead work in a feed-forward loop. In this case, based on values / settings that have been determined for the primary path, using the second autofocus algorithm 843 Control signals for the rapid projection path correction means 844 determined and the projection path correction means 844 are controlled accordingly. The autofocus algorithm 843 can include look-up tables. It is also possible to combine the two variants described with one another, that is to say one measuring element 842 to use in addition and, for example, the settings of the actuators / projection path correction means only in the case of certain measured deviations from a reference value 844 to be explicitly redefined for the secondary path.

Die Steuerung des Computersystems 10 mit Steuerungselementen 810 zur Steuerung des Primärpfades und 830 zur Steuerung des Sekundärpfades ist nun des Weiteren so eingerichtet, dass die Steuerungen 810 und 830 mit ihren jeweiligen Bestandteilen zeitlich auf einander abgestimmt, das heißt, synchronisiert sind. Die zur Steuerung eingesetzte Elektronik ist ebenfalls sehr schnell, muss doch sichergestellt sein, dass beispielsweise für jedes Bildfeld (mFOV) eine möglichst optimale Einstellung der teilchenoptischen Komponenten im Primärpfad und auch im Sekundärpfad gewährleistet ist. Details zur Realisierung einer schnellen Ansteuerung von teilchenoptischen Komponenten / zur schnellen Elektronik sind dem Fachmann bekannt und sie sind auch beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung 102020209833.6 , angemeldet am 5. August 2020 offenbart, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird.The control of the computer system 10 with controls 810 to control the primary path and 830 to control the secondary path is now also set up so that the controls 810 and 830 with their respective components are timed, that is, synchronized with one another. The electronics used for control are also very fast, but it must be ensured that, for example, the best possible setting of the particle-optical components in the primary path and also in the secondary path is guaranteed for each image field (mFOV). Details for realizing a fast control of particle-optical components / for fast electronics are known to the person skilled in the art and they are also, for example, in the German patent application 102020209833.6 , filed on August 5, 2020, the full disclosure of which is incorporated into this patent application by reference.

4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Einstellen eines schnellen Autofokus mittels einer Autofokus-Korrekturlinse 824. Es wird davon ausgegangen, dass eine (langsame) Einstellung des Systems an einem ersten Arbeitspunkt mit einem zugeordneten ersten Arbeitsabstand bereits mittels Einstellung der magnetischen Objektivlinse und/ oder mittels Ansteuerung eines Aktuators für einen Probentisch bereits erfolgt ist; dabei sind auch andere Parameter gemäß Vorgaben für den Arbeitspunkt (Vergrößerung, Telezentrie, Rotation) bereits eingestellt worden. 4th shows schematically a method for setting a fast autofocus by means of an autofocus correction lens 824 . It is assumed that a (slow) setting of the system at a first working point with an assigned first working distance has already taken place by means of setting the magnetic objective lens and / or by activating an actuator for a sample table; other parameters have already been set in accordance with specifications for the operating point (magnification, telecentricity, rotation).

In einem Verfahrensschritt S1 werden Messdaten für einen aktuellen Fokus am gewählten Arbeitspunkt AP erzeugt. Ein Arbeitspunkt wird dadurch zumindest durch den Arbeitsabstand zwischen der Objektivlinse und der Waferoberfläche definiert; es können aber auch weitere Parameter zur Definition des Arbeitspunktes herangezogen werden. Beispiele hierfür sind die Fokuslage, die Position und die Telezentrie bzw. der Landewinkel von Einzel-Teilchenstrahlen 3 auf der Waferoberfläche sowie die Rotation einer Rasteranordnung von Einzel-Teilchenstrahlen 3 beim Auftreffen auf die Waferoberfläche. Ein Beispiel soll im Folgenden verwendet werden, ist jedoch nicht einschränkend für die Erfindung auszulegen. In einem Verfahrensschritt S2 erfolgt das Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf Messdaten. Diese Messdaten können mit den vorstehend beschriebenen Messgliedern 812 gewonnen werden und mittels des Justage-Algorithmus 813 kann daraus auf die Autofokus-Istdaten rückgeschlossen werden. Die Autofokus-Istdaten geben also zum Beispiel an, ob eine Überfokussierung oder Unterfokussierung vorliegt bzw. wie groß dieselbe ist. Es ist aber auch möglich, dass die Messdaten direkt die Autofokus-Istdaten bilden (Identitätsabbildung). Nach der Ermittlung der Autofokus-Istdaten erfolgt in den Schritten S3, S4 und S5 basierend auf den Autofokus-Istdaten die Erzeugung von Steuerungssignalen: Im Schritt S3 wird ein Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal basierend auf den Autofokus-Istdaten erzeugt. Im Schritt S4 wird ein Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-Istdaten erzeugt. Im Schritt S5 wird basierend auf den Autofokus-Istdaten ein Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal erzeugt. Dabei verändert eine Einstellung der Autofokus-Korrekturlinse nicht nur die Fokuslage, sondern normalerweise auch die Vergrößerung (Position, nicht dargestellt), die Telezentrie und/oder die Rotation einer Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen. Im Zuge der Ermittlung der Steuerungssignale erfolgt im gezeigten Beispiel ein Rückgriff auf eine Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix 850 , aus der sich ableiten lässt, welche teilchenoptischen Komponenten um welchen Betrag anders erregt werden müssen, um exakt einen teilchenoptischen Parameter anders einzustellen. Im Ergebnis erfolgt dann ein bevorzugt gleichzeitiges Ansteuern der Autofokus-Korrekturlinse im Schritt S6, ein Ansteuern des Telezentrie-Korrekturmittels im Schritt S7 sowie ein Ansteuern des Rotations-Korrekturmittels im Schritt S8 und ggf. weiterer schneller Korrekturmittel.In one process step S1 measurement data are generated for a current focus at the selected working point AP. A working point is thereby defined at least by the working distance between the objective lens and the wafer surface; however, other parameters can also be used to define the operating point. Examples of this are the focus position, the position and the telecentricity or the landing angle of individual particle beams 3 on the wafer surface as well as the rotation of a grid arrangement of single particle beams 3 when hitting the wafer surface. An example is to be used in the following, but is not to be interpreted as restrictive for the invention. In one process step S2 the actual autofocus data is determined based on measurement data. These measurement data can be used with the measuring elements described above 812 can be obtained and by means of the adjustment algorithm 813 can be used to infer the actual autofocus data. The actual autofocus data thus indicate, for example, whether there is overfocusing or underfocusing or how large it is. However, it is also possible for the measurement data to form the actual autofocus data directly (identity mapping). After the actual autofocus data has been determined, the following steps take place S3 , S4 and S5 The generation of control signals based on the actual autofocus data: In step S3 an autofocus correction lens control signal is generated based on the actual autofocus data. In step S4 a telecentricity correction means control signal is generated based on actual autofocus data. In step S5 a rotation correction means control signal is generated based on the actual autofocus data. A setting of the autofocus correction lens changes not only the focus position, but usually also the magnification (position, not shown), the telecentricity and / or the rotation of a grid arrangement of the individual particle beams. In the course of determining the control signals, in the example shown, recourse is made to an orthogonalization matrix or inverted sensitivity matrix 850 , from which it can be deduced which particle-optical components have to be excited differently by what amount in order to set exactly one particle-optical parameter differently. As a result, the autofocus correction lens is then preferably activated simultaneously in step S6 , an activation of the telecentricity correction means in step S7 as well as controlling the rotation correction means in step S8 and, if necessary, other quicker correction means.

Sind diese Einstellungen für den Primärpfad erfolgt, wird der Sekundärpfad hochfrequent nachgestellt: Dabei handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen Feed-forward, während im Primärpfad ein Feed-back implementiert ist: In einem Verfahrensschritt S9 werden zweite Messdaten für die aktuelle zweite Autofokuslage (Detektionsebene) im Sekundärpfad erzeugt. Zusätzlich oder alternativ kann die aktuelle Lage des Cross-overs der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen im Sekundärpfad bestimmt werden. Im Verfahrensschritt S10 werden zweite Autofokus-Istdaten für den Sekundärpfad ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann auch auf bereits vorab den Autofokus-Istdaten des Primärpfades zugeordnete Größen für den Sekundärpfad zurückgegriffen werden. Im Verfahrensschritt S11 werden dann basierend auf den zweiten Autofokus-Istdaten Projektionspfad-Korrekturmittel-Steuerungssignale ermittelt. Dabei kann es sich um ein Set von Steuerungssignalen handeln. Bevorzugt erfolgt die Erzeugung der Steuerungssignale unter Rückgriff auf eine zweite Orthogonalisierungsmatrix oder zweite invertierte Sensitivitätsmatrix 851 für den Sekundärpfad. Mit den Steuerungssignalen werden dann in einem Verfahrensschritt S12 schnelle Projektionspfad-Korrekturmittel angesteuert. Dazu zählt bevorzugt eine schnelle zweite Autofokus-Korrekturlinse. Außerdem können ein schnelles Telezentrie-Korrekturmittel (z.B. in Form eines Deflektor-Arrays in einer Zwischenbildebene im Sekundärpfad) und/ oder ein schnelles Rotations-Korrekturmittel (z.B. in Form eines zweiten Deflektor-Arrays direkt vor oder nach dem Deflektor-Array zur schnellen Telezentriekorrektur im Sekundärpfad) und/ oder weitere schnelle Korrekturmittel, wie beispielsweise elektrostatische Linsen, elektrostatische Deflektoren und/ oder elektrostatische Stigmatoren, angesteuert werden. Auch ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel kann angesteuert werden. Ein schnelles Kontrast-Korrekturmittel kann beispielsweise in das Projektionslinsensystem des Sekundärpfades integriert werden, wie dies zum Beispiel in der US 2019/0355544 A1 beschreiben ist, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Anmeldung mit aufgenommen ist. Mit den Einstellungen aus Schritt S12 wird sodann im Verfahrensschritt S13 ein Bildfeld aufgenommen. Sodann können erneut Messdaten für den aktuellen Fokus am Arbeitspunkt erzeugt werden (Verfahrensschritt S1). Entsprechend wird verfahren, bis die gesamte Bildaufnahme beendet ist.Once these settings have been made for the primary path, the secondary path is readjusted at high frequency: In the example shown, this is a feed-forward, while a feedback is implemented in the primary path: in one process step S9 second measurement data for the current second autofocus position (detection plane) are generated in the secondary path. Additionally or alternatively, the current position of the crossover of the second individual particle beams in the secondary path can be determined. In the process step S10 second actual autofocus data are determined for the secondary path. In addition or as an alternative, use can also be made of variables for the secondary path that have already been assigned to the actual autofocus data of the primary path in advance. In the process step S11 Projection path correction means control signals are then determined based on the second actual autofocus data. This can be a set of control signals. The control signals are preferably generated with recourse to a second orthogonalization matrix or a second inverted sensitivity matrix 851 for the secondary path. The control signals are then used in one process step S12 controlled fast projection path correction means. This preferably includes a fast second autofocus correction lens. In addition, a fast telecentricity correction means (e.g. in the form of a deflector array in an intermediate image plane in the secondary path) and / or a fast rotation correction means (e.g. in the form of a second deflector array directly before or after the deflector array for fast telecentricity correction in the Secondary path) and / or more rapid Correction means, such as electrostatic lenses, electrostatic deflectors and / or electrostatic stigmators, can be controlled. A fast contrast correction agent can also be activated. A rapid contrast correction means can for example be integrated into the projection lens system of the secondary path, as is the case, for example, in FIG US 2019/0355544 A1 is described, the disclosure of which is fully incorporated into this application by reference. With the settings from step S12 is then in the process step S13 recorded an image field. Measurement data can then be generated again for the current focus at the operating point (method step S1 ). The same procedure is followed until the entire image recording has ended.

In einem Beispiel können die erste oder zweite Orthogonalisierungs- oder invertierte Sensitivitätsmatrix 850, 851 von der Arbeitspunkt-Einstellung gemäß der Einstellung mit den Steuerungen 811 und 831 abhängen. Beispielsweise kann eine erforderliche dynamische Korrektur eines tangentialen oder radialen Telezentriefehlers parallel zu einer feinen Korrektur einer Fokusebene um wenige µm vom Arbeitspunkt, bzw. der groben Fokuseinstellung innerhalb des langreichweitigen Fokusbereichs von mehreren 100µm abhängen. In diesem Fall werden die Orthogonalisierungs- oder invertierten Sensitivitätsmatrizen 850, 851 für einen selektierten Arbeitspunkt aus einem Speicher ausgewählt, in dem mehrere Orthogonalisierungs- oder invertierte Sensitivitätsmatrizen 850, 851 für verschiedene Fokuseinstellung innerhalb des langreichweitigen Fokusbereichs gespeichert sind.In one example, the first or second orthogonalization or inverted sensitivity matrix can be used 850 , 851 of the operating point setting according to the setting with the controls 811 and 831 depend. For example, a required dynamic correction of a tangential or radial telecentricity error can depend on a fine correction of a focal plane by a few µm from the working point or on the coarse focus setting within the long-range focus area of several 100 µm. In this case the orthogonalization or inverted sensitivity matrices become 850 , 851 for a selected operating point selected from a memory in which several orthogonalization or inverted sensitivity matrices 850 , 851 are stored for different focus settings within the long-range focus range.

5 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1, in dem die erfindungsgemäße Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet werden kann. Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem 1 weist zunächst eine Teilchenquelle 301 auf. Im gezeigten Beispiel sendet diese Teilchenquelle 301 einen Einzel-Teilchenstrahl mit geladenen Teilchen, z.B. Elektronen, aus. Teilchenstrahlen bzw. ein teilchenoptischer Strahlengang sind in 5 schematisch durch die gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 3 dargestellt. Der Einzel-Teilchenstrahl durchläuft zunächst ein Kondensor-Linsensystem 303 und trifft anschließend auf eine Multiaperturanordnung 305. Diese Multiaperturanordnung 305 dient ggf. mit weiteren teilchenoptischen Komponenten als Multistrahl-Generator. Die von der Multiaperturanordnung 305 ausgehenden ersten Teilchenstrahlen durchlaufen sodann eine Feldlinse oder ein Feldlinsensystem 307 und treten dann in eine Strahlweiche 400 ein. Diese Strahlweiche 400 umfasst eine Strahlrohranordnung 460, die im gezeigten Beispiel Y-förmig ausgebildet ist und drei Schenkel 461, 462 und 463 umfasst. Die Strahlweiche 400 weist dabei neben zwei flachen, miteinander verbundenen Strukturen zur Halterung der Magnetsektoren 410, 420 die darin enthaltenen oder daran fixierten Magnetsektoren 410 und 420 auf. Nach dem Durchsetzen der Strahlweiche 400 durchsetzen die ersten Teilchenstrahlen einen Scanablenker 500 und sodann eine teilchenoptische Objektivlinse 102, bevor die ersten Teilchenstrahlen 3 auf ein Objekt 7, hier einen Halbleiterwafer mit HV-Strukturen, auftreffen. Durch dieses Auftreffen werden aus dem Objekt 7 Sekundärpartikel, z.B. Sekundärelektronen, herausgelöst. Diese Sekundärpartikel bilden zweite Teilchenstrahlen, denen ein zweiter teilchenoptischer Strahlengang 9 zugeordnet ist. Die zweiten Teilchenstrahlen durchsetzen nach dem Austreten aus dem Objekt 7 zunächst die teilchenoptische Objektivlinse 102 und anschließend die Scanablenker 500, bevor sie in die Strahlweiche 400 eintreten. Anschließend treten die zweiten Teilchenstrahlen 9 aus der Strahlweiche 400 aus, durchsetzen ein Projektionslinsensystem 205 (stark vereinfacht dargestellt), durchsetzen ein elektrostatisches Element 260 und treffen dann auf eine teilchenoptische Detektionseinheit 209 auf (das Bezugszeichen 260 bezeichnet hier den sogenannten Antiscan, der die ansonsten auftretende Scanbewegung der Sekundärstrahlen 9 beim Auftreffen auf die Detektionseinheit 209 kompensiert). 5 shows schematically a section through a multi-beam particle microscope 1 , in which the autofocus correction lens according to the invention 824 can be arranged. The multitude particle beam system 1 first assigns a particle source 301 on. In the example shown, this particle source is transmitting 301 a single particle beam with charged particles, e.g. electrons. Particle beams or a particle-optical beam path are in 5 schematically by the dashed line with the reference number 3 shown. The single particle beam first passes through a condenser lens system 303 and then meets a multi-aperture arrangement 305 . This multi-aperture arrangement 305 if necessary serves as a multi-beam generator with other particle-optical components. The one from the multi-aperture arrangement 305 outgoing first particle beams then pass through a field lens or a field lens system 307 and then step into a beam switch 400 a. This beam switch 400 comprises a jet pipe assembly 460 , which is Y-shaped in the example shown and has three legs 461 , 462 and 463 includes. The beam switch 400 has two flat, interconnected structures for holding the magnetic sectors 410 , 420 the magnetic sectors contained therein or fixed thereon 410 and 420 on. After enforcing the jet switch 400 the first particle beams pass through a scan deflector 500 and then a particle optical objective lens 102 before the first particle beams 3 on an object 7th , here a semiconductor wafer with HV structures. Through this impact, the object becomes 7th Secondary particles, such as secondary electrons, dissolved out. These secondary particles form second particle beams to which a second particle-optical beam path 9 assigned. The second particle beams penetrate after exiting the object 7th first the particle-optical objective lens 102 and then the scan deflectors 500 before they get into the beam switch 400 enter. Then the second particle beams emerge 9 from the beam switch 400 out, enforce a projection lens system 205 (shown in very simplified form), enforce an electrostatic element 260 and then hit a particle-optical detection unit 209 on (the reference symbol 260 refers to the so-called antiscan, which is the otherwise occurring scanning movement of the secondary beams 9 when hitting the detection unit 209 compensated).

Innerhalb der Strahlweiche 400 befindet sich die Strahlrohranordnung 460, die sich im gezeigten Beispiel auch über die Strahlweiche 400 hinaus fortsetzt. Die Aufteilung des Strahlenganges innerhalb der Strahlweiche 400 in den ersten teilchenoptischen Strahlengang 3 und den zweiten teilchenoptischen Strahlengang 9 erfolgt innerhalb der Stahlweiche 400 mithilfe von Magnetsektoren 410, 420. In dem in 5 illustrierten Beispiel setzt sich die Strahlrohranordnung 460 auch außerhalb der Strahlweiche 400 fort. Sie erstreckt sich dabei insbesondere bis zur teilchenoptischen Objektivlinse 102 oder in die teilchenoptische Objektivlinse 102 hinein (Strahlrohrverlängerung). Im Bereich der Teilchenquelle 301, im Bereich der Multiaperturanordnung 305 sowie im Bereich der Detektoreinheit 209 erweitert sich die Strahlrohranordnung 460 zu Vakuumkammern 350, 355 und 250. Zumindest im Bereich der Strahlweiche 400 ist die Strahlrohranordnung normalerweise einstückig ausgebildet, d.h. sie weist weder Schweißstellen oder Schweißnähte, noch Lötstellen oder Lötnähte auf. Im gezeigten Beispiel weist die Strahlrohranordnung Kupfer auf, sie könnte aber auch Titan oder ein anderes Element oder eine andere Verbindung aufweisen. Im Bereich der Strahlrohranordnung 460 innerhalb der Strahlweiche 400 herrscht dabei ein Hochvakuum bevorzugt mit einem Druck kleiner als 10^-5 mbar, insbesondere kleiner als 10^-7 mbar und/ oder 10^-9 mbar. In den schon angesprochenen Kammern 350, 355 und 250 herrscht ein Vakuum bevorzugt jeweils mit Drücken kleiner als 10^-5 mbar, insbesondere kleiner als 10^-7 mbar und/ oder 10^-9 mbar.Inside the beam switch 400 is where the nozzle assembly is located 460 , which in the example shown is also via the beam switch 400 addition continues. The division of the beam path within the beam switch 400 in the first particle-optical beam path 3 and the second particle-optical beam path 9 takes place inside the steel switch 400 using magnetic sectors 410 , 420 . In the in 5 In the illustrated example, the jet pipe arrangement continues 460 also outside the beam switch 400 away. It extends in particular to the particle-optical objective lens 102 or into the particle-optical objective lens 102 in (lance extension). In the area of the particle source 301 , in the area of the multi-aperture arrangement 305 as well as in the area of the detector unit 209 the jet pipe arrangement expands 460 to vacuum chambers 350 , 355 and 250 . At least in the area of the jet switch 400 the jet pipe arrangement is normally formed in one piece, ie it has neither welds nor weld seams, nor solder points or solder seams. In the example shown, the jet pipe arrangement has copper, but it could also have titanium or another element or another compound. In the area of the jet pipe arrangement 460 within the beam switch 400 a high vacuum prevails, preferably with a pressure less than 10 ^-5 mbar, in particular less than 10 ^-7 mbar and / or 10 ^-9 mbar. In the chambers already mentioned 350 , 355 and 250 a vacuum prevails preferably in each case with pressures less than 10 ^-5 mbar, in particular less than 10 ^-7 mbar and / or 10 ^-9 mbar.

Die Objektivlinse 102 weist im gezeigten Beispiel einen oberen Polschuh 108 und einen unteren Polschuh 109 auf. Zwischen den beiden Polschuhen 108 und 109 befindet sich eine Wicklung 110 zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Der obere Polschuh 108 und der untere Polschuh 109 können dabei elektrisch voneinander isoliert sein. Die teilchenoptische Objektivlinse 102 ist im gezeigten Beispiel eine einzelne Magnetlinse in Form einer Immersionslinse; die Objektivlinse bzw. das Objektivlinsensystem kann aber auch weitere Magnetlinsen oder elektrostatische Linsen umfassen.The objective lens 102 has an upper pole piece in the example shown 108 and a lower pole piece 109 on. Between the two pole pieces 108 and 109 there is a winding 110 to generate a magnetic field. The upper pole piece 108 and the lower pole piece 109 can be electrically isolated from one another. The particle-optical objective lens 102 is in the example shown a single magnetic lens in the form of an immersion lens; however, the objective lens or the objective lens system can also comprise further magnetic lenses or electrostatic lenses.

In das in 5 gezeigte Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1 kann nun die erfindungsgemäße schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in mehreren Ausgestaltungen und an mehreren Positionen, ggf. samt weiterer schneller Korrektoren, integriert werden. Je nach Position wirkt die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 dabei mehr oder weniger stark auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen 3; sie kann aber auch auf andere teilchenoptische Parameter wie die Position, den Landewinkel und/ oder die Rotation der Einzel-Teilchenstrahlen 3 wirken. Auch kann eine zweite oder noch eine oder mehrere weitere Autofokus-Korrekturlinse in den Primärpfad und/ oder in den Sekundärpfad integriert werden, ggf. können weitere schnelle Korrekturmittel im Primärpfad und/ oder im Sekundärpfad vorgesehen werden.In the in 5 Multi-beam particle microscope shown 1 can now use the fast autofocus correction lens according to the invention 824 can be integrated in several configurations and in several positions, possibly together with other fast correctors. The fast autofocus correction lens works depending on the position 824 more or less on the focus of the single particle beams 3 ; however, it can also affect other particle-optical parameters such as the position, the landing angle and / or the rotation of the individual particle beams 3 works. A second or one or more further autofocus correction lens can also be integrated in the primary path and / or in the secondary path; if necessary, further rapid correction means can be provided in the primary path and / or in the secondary path.

6 illustriert schematisch eine Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer zusätzlichen Elektrode vorgesehen. Diese kann beispielsweise als Einzel-Aperturplatte mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sein, an der eine Spannung U_AF angelegt ist. Höhe und Vorzeichen der Spannung können dabei mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus bereitgestellt werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Autofokus-Korrekturlinse als vorletzte Linse verhältnismäßig weit unten im Strahlengang realisiert wird. Dadurch werden nur geringe Folgeaberrationen erzeugt. Je höher die Spannung U_AF vom Betrage her ist, desto schwieriger sind schnelle Spannungsänderungen technisch zu realisieren. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist deshalb besonders dann gut geeignet, wenn die an der Probe 7 anliegende Probenspannung U_Sample nicht zu hoch ist. 6th schematically illustrates an embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 . In this embodiment, the auto focus correction lens is 824 provided in the form of an additional electrode. This can for example be designed as a single aperture plate with a central opening to which a voltage U _{AF is} applied. The level and sign of the voltage can be adjusted by means of the control 821 for fast autofocus. This exemplary embodiment has the advantage that the autofocus correction lens is implemented as the penultimate lens relatively far down in the beam path. As a result, only minor subsequent aberrations are generated. The higher the _{magnitude of the voltage U AF} , the more difficult it is to technically realize rapid voltage changes. The embodiment shown is therefore particularly well suited when the sample 7th applied sample voltage U _{Sample is} not too high.

7 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer Autofokus-Korrekturlinse 824. Im gezeigten Beispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 innerhalb der magnetischen Objektivlinse 102 angeordnet. Die Autofokus-Korrekturlinse 824 befindet sich dabei zwischen dem oberen Polschuh 108 und dem unteren Polschuh 109 der Objektivlinse 102. Dabei liegt am oberen Polschuh 108 eine Spannung U₁ und am unteren Polschuh 109 eine Spannung U₂ an. Diese Spannungen können verhältnismäßig hoch sein und betragen beispielsweise einige Kilovolt. Gleiches kann dann auch für die an der Autofokus-Korrekturlinse 824 anlegbare Spannung U_AF gelten. Auch hier kann also die Autofokus-Korrekturlinse 824 mit einer verhältnismäßig hohen Spannung U_AF betrieben werden. Liegt allerdings der obere Polschuh 108 auf Erdpotential, so kann die Spannung U_AF vom Betrag her verhältnismäßig gering gewählt werden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 verhältnismäßig weit unten im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet, es handelt sich im gezeigten Beispiel um das vorletzte teilchenoptische Element. Dies hat wiederum den Vorteil, dass auch bei dieser Ausführungsvariante etwaige Folgeaberrationen gering sind. 7th schematically illustrates a further embodiment of the invention with an autofocus correction lens 824 . In the example shown is the auto focus correction lens 824 inside the magnetic objective lens 102 arranged. The autofocus correction lens 824 is located between the upper pole piece 108 and the lower pole piece 109 the objective lens 102 . It lies on the upper pole piece 108 a voltage U ₁ and at the lower pole piece 109 a voltage U ₂ . These voltages can be relatively high and amount to a few kilovolts, for example. The same can then also be done for the one on the autofocus correction lens 824 Applicable voltage U _AF apply. The autofocus correction lens can also be used here 824 be operated with a relatively high voltage U _AF . However, if the upper pole piece lies 108 at ground potential, the voltage U _AF can be selected to be relatively low in magnitude. The autofocus correction lens is also used in this embodiment 824 arranged relatively far down in the first particle-optical beam path; in the example shown, it is the penultimate particle-optical element. This in turn has the advantage that any subsequent aberrations are low in this embodiment variant too.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei dieser Ausführungsvariante ist zwischen dem Strahlablenksystem 500 und dem oberen Polschuh 108 der magnetischen Objektivlinse 102 die Autofokus-Korrekturlinse 824 vorgesehen. Es handelt sich dabei um eine schnell ansteuerbare Elektrode, an der die Spannung U_AF anliegt, deren Wert mittels der Steuerung 821 des schnellen Autofokus einstellbar ist. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die Elektrode 824 im Wesentlichen innerhalb der Cross-Over-Ebene angeordnet ist. Umfangreiche Berechnungen der Erfinder hierzu haben gezeigt, dass der Einfluss der Elektrode 824 in dieser Position im Wesentlichen auf den Fokus gerichtet ist. Die anderen teilchenoptischen Parameter wie Position, Landewinkel und Rotation bleiben im Wesentlichen unverändert. Außerdem hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass der Effekt im Cross-Over auf sämtliche Einzel-Teilchenstrahlen identisch ist. Dies erleichtert die präzise Einstellung des Autofokus. 8th Figure 3 shows a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 in a schematic representation. In this variant there is between the beam deflection system 500 and the upper pole piece 108 the magnetic objective lens 102 the auto focus correction lens 824 intended. This is a rapidly controllable electrode to which the voltage U _AF is applied, the value of which is determined by the control 821 of the fast autofocus is adjustable. This variant has the advantage that the electrode 824 is arranged essentially within the cross-over plane. Extensive calculations by the inventors have shown that the influence of the electrode 824 is essentially focused in this position. The other particle-optical parameters such as position, landing angle and rotation remain essentially unchanged. In addition, this embodiment has the advantage that the effect in the crossover is identical on all individual particle beams. This facilitates the precise setting of the autofocus.

9 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Autofokus-Korrekturlinse 824. Auch in diesem Fall ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 als schnelles elektrostatisches Element bzw. als schnelle elektrostatische Linse ausgebildet. In die magnetische Objektivlinse 102 ragt die Strahlrohrverlängerung 464 beginnend vom oberen Polschuh 108 der Objektivlinse 101 ein Stück weit hinein. Diese Strahlrohrverlängerung 464 liegt - wie das gesamte Strahlrohr 460 - auf Erdpotential. Innerhalb der Strahlrohrverlängerung 464 ist dabei die Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet. Diese wird wiederum mit einer einstellbaren Spannung U_AF durch die Steuerung 821 beaufschlagt. Diese kann verhältnismäßig gering sein. Die dargestellte Position der Autofokus-Korrekturlinse 824 befindet sich dabei nahe der Crossover-Ebene. Umfangreiche Berechnungen haben gezeigt, dass eine Positionierung der Autofokus-Korrekturlinse 824 am Cross-Over bzw. in der Nähe des Cross-Overs überwiegend auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen wirkt. Anpassungen weiterer teilchenoptischer Parameter wie Position, Landewinkel und Rotation sind deshalb entweder nicht zwingend erforderlich oder sie fallen zumindest geringer aus. Dies erlaubt eine schnellere Nachjustierung der verbleibenden Parameter bzw. die Korrekturelemente können schwächer ausgelegt werden. Das erzeugt geringere Folgeaberrationen. 9 schematically illustrates a further embodiment of the invention with an autofocus correction lens 824 . Also in this case is the auto focus correction lens 824 designed as a fast electrostatic element or as a fast electrostatic lens. Into the magnetic objective lens 102 the spray lance extension protrudes 464 starting from the upper pole piece 108 the objective lens 101 a little way in. This lance extension 464 lies - like the entire nozzle 460 - on earth potential. Inside the lance extension 464 is the auto focus correction lens 824 arranged. This in turn is provided by the controller _{with an adjustable voltage U AF} 821 applied. This can be relatively low. The position of the autofocus correction lens shown 824 is located near the crossover level. Extensive calculations have shown that a positioning of the autofocus correction lens 824 at the cross-over or in the vicinity of the cross-over mainly acts on the focus of the individual particle beams. Adjustments of further particle-optical parameters such as position, landing angle and rotation are therefore either not absolutely necessary or they are at least less. This allows a more rapid readjustment of the remaining parameters or the correction elements can be designed to be weaker. This creates fewer follow-up aberrations.

10 illustriert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 als Offset zum Scanablenker 500 vorgesehen: Der Scanablenker 500 umfasst im dargestellten Beispiel einen oberen Ablenker 500a und einen unteren Ablenker 500b. Dabei können der obere Ablenker 500a und der untere Ablenker 500b im Prinzip baugleich sein. Sie können beispielsweise als Ablenker-Platten-Paar, als Quadrupolelement oder als Oktupolelement ausgebildet sein. Die Spannung U_AF wird nun als Offset sowohl an den oberen Ablenker 500a als auch an den unteren Ablenker 500b eingelegt. Das entsprechende Steuerungssignal wird wiederum mittels der Steuerung 821 für den schnellen Autofokus bereitgestellt. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 wiederum nahe dem Cross-Over der Einzel-Teilchenstrahlen 3 angeordnet ist. Auch hier wirkt eine Erregung der Autofokus-Korrekturlinse 824 deshalb im Wesentlichen auf den Fokus. Außerdem ist es so, dass für diese Realisierungsform keine zusätzliche Hardware benötigt wird: Es muss lediglich die Spannung U_AF als Offset an den oberen Deflektor 500a und den unteren Deflektor 500b angelegt werden. 10 illustrates schematically a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 . In the embodiment shown, the autofocus correction lens is 824 as an offset to the scan deflector 500 intended: The scan deflector 500 comprises, in the example shown, an upper deflector 500a and a lower deflector 500b. The upper deflector 500a and the lower deflector 500b can in principle be of the same construction. They can be designed, for example, as a deflector plate pair, as a quadrupole element or as an octupole element. The voltage U _AF is now applied as an offset both to the upper deflector 500a and to the lower deflector 500b. The corresponding control signal is in turn by means of the controller 821 provided for fast autofocus. This variant has the advantage that the fast autofocus correction lens 824 again close to the crossover of the single particle beams 3 is arranged. An excitation of the autofocus correction lens also acts here 824 therefore essentially on the focus. In addition, no additional hardware is required for this form of implementation: only the voltage U _{AF has to be applied} as an offset to the upper deflector 500a and the lower deflector 500b.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen elektrostatischen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 als Ringelektrode zwischen dem oberen Ablenker 500a und dem unteren Ablenker 500b vorgesehen. Auch hier gilt, dass die Autofokus-Korrekturlinse 824 verhältnismäßig nahe an dem Cross-Over der Einzel-Teilchenstrahlen 3 angeordnet ist. Die Linse 824 wirkt deshalb vornehmlich auf den Fokus der Einzel-Teilchenstrahlen. Zudem sind Änderungen an der Hardware des Systems 1 verhältnismäßig leicht durchzuführen. Anstatt als Ringelektrode kann die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 auch als Luftspule um das Strahlrohr 861 (in 11 nicht dargestellt) herum ausgebildet sein. 11th Figure 3 shows another embodiment of the invention with a fast electrostatic autofocus correction lens 824 . In this embodiment, the is the fast auto focus correction lens 824 provided as a ring electrode between the upper deflector 500a and the lower deflector 500b. Again, the auto focus correction lens 824 relatively close to the crossover of the individual particle beams 3 is arranged. The Lens 824 therefore acts primarily on the focus of the individual particle beams. There are also changes to the hardware of the system 1 relatively easy to perform. The fast autofocus correction lens can be used instead of a ring electrode 824 also as an air coil around the jet pipe 861 (in 11th not shown) be formed around.

12 zeigt weitere Ausführungsformen der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei diesen Ausführungsformen ist das Strahlrohr 460 an den Stellen, an denen die Autofokus-Korrekturlinse 824 vorgesehen ist, unterbrochen. An diesen Positionen ist im Gesamtsystem 1 verhältnismäßig viel Platz, was eine Integration der Autofokus-Korrekturlinse 824 in das System insgesamt erleichtert. Konkret sind in 12 drei verschiedene Positionen dargestellt, an denen die Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet werden kann: Gemäß einem ersten Beispiel befindet sich die Autofokus-Korrekturlinse 824a im teilchenoptischen Strahlengang oberhalb der Strahlweiche 400 bzw. oberhalb des Magnetsektors 410. Anders ausgedrückt befindet sich die Unterbrechung des Strahlrohres 460, in der die Autofokus-Korrekturlinse 824a angeordnet ist, zwischen dem Feldlinsensystem 307 (in 12 nicht dargestellt) und der Strahlweiche 400. Eine zweite Möglichkeit ist, die Unterbrechung des Strahlrohres 460 zwischen den zwei Magnetsektoren 410 und 420 vorzusehen und die Autofokus-Korrekturlinse 824b in dieser Unterbrechung anzuordnen. Eine dritte Möglichkeit ist es, das Strahlrohr 460 zwischen der Strahlweiche 400 und dem Strahlablenkungssystem 500 anzuordnen. Ein Teil der inneren Wandung des Strahlrohres 460 wird bei diesen Ausführungsvarianten also durch die Autofokus-Korrekturlinse 824a, 824b und/oder 824c ersetzt bzw. liegt nicht - wie das Strahlrohr 460 - auf Erdpotential. 12th shows further embodiments of the invention with a fast autofocus correction lens 824 in a schematic representation. In these embodiments, the jet pipe 460 in the places where the auto focus correction lens 824 is provided, interrupted. It is in these positions in the overall system 1 a relatively large amount of space, which means that the autofocus correction lens is integrated 824 into the system as a whole. Specifically, in 12th three different positions are shown where the auto focus correction lens 824 can be arranged: According to a first example, the autofocus correction lens 824a is in the particle-optical beam path above the beam switch 400 or above the magnet sector 410 . In other words, there is an interruption in the jet pipe 460 , in which the autofocus correction lens 824a is arranged, between the field lens system 307 (in 12th not shown) and the beam switch 400 . A second possibility is to interrupt the jet pipe 460 between the two magnetic sectors 410 and 420 to provide and to arrange the autofocus correction lens 824b in this interruption. A third option is to use the nozzle 460 between the beam switch 400 and the beam deflection system 500 to arrange. Part of the inner wall of the jet pipe 460 is thus replaced in these design variants by the autofocus correction lens 824a, 824b and / or 824c or is not located - like the beam pipe 460 - on earth potential.

13 zeigt weitere Ausführungsformen der Erfindung mit schnellen Autofokus-Korrekturlinsen 824. Das in 13 dargestellte Beispiel unterscheidet sich von dem in 13 dargestellten Beispiel dadurch, dass keine Unterbrechung des Strahlrohres 460 vorgesehen ist. Stattdessen wird jeweils eine Rohrlinse 824a, 824b und 824c in das Strahlrohr 460 integriert. Dies erleichtert es, das Strahlrohr 460 dichtend auszugestalten und das darin befindliche Vakuum oder Hochvakuum aufrechtzuerhalten. Bei der Realisierungsvariante mit Rohrlinsen ist es so, dass an der mittleren Elektrode die Spannung U_AF angelegt wird; die obere und die untere Elektrode liegt bevorzugt auf Erdpotential. Alternativ kann an den gezeigten Stellen um das Strahlrohr 460 herum eine schnelle Magnetlinse beispielsweise in Form einer Luftspule angeordnet werden. Diese verfügt nur über wenige Windungen k, z.B. gilt 10 ≤ k ≤ 500 und/ oder 10 ≤ k ≤ 200 und/ oder 10 ≤ k ≤ 50. 13th shows further embodiments of the invention with fast autofocus corrective lenses 824 . This in 13th The example shown differs from the one in 13th example shown in that there is no interruption of the jet pipe 460 is provided. Instead, a tube lens 824a, 824b and 824c is inserted into the radiant tube 460 integrated. This makes it easier to use the nozzle 460 to design a seal and to maintain the vacuum or high vacuum contained therein. In the implementation variant with tubular lenses, the voltage U _{AF is} applied to the central electrode; the upper and lower electrodes are preferably at ground potential. Alternatively, at the points shown around the jet pipe 460 around a fast magnetic lens, for example in the form of an air coil. This has only a few turns k, for example 10 k 500 and / or 10 k 200 and / or 10 k 50.

14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824, wobei das Strahlrohr 460 unterbrochen ist. Die Autofokus-Korrekturlinse 824 ist innerhalb dieser Unterbrechung angeordnet. Dabei befindet sich diese Unterbrechung innerhalb einer magnetischen Feldlinse des Feldlinsensystems 307. Diese Ausführungsvariante lässt sich wegen des vorhandenen Bauraumes verhältnismäßig leicht realisieren. Außerdem liegt das Strahlrohr 460 auf Erdpotential, weshalb als Spannung U_AF an die Autofokus-Korrekturlinse 824 nur eine verhältnismäßig geringe Spannung angelegt werden muss, um die Einzel-Teilchenstrahlen 3 zu beeinflussen. Bei dieser Ausführungsform ist es allerdings so, dass die Autofokus-Korrekturlinse sowohl auf den Fokus als auch auf die Position als auch auf den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf die Waferoberfläche wirkt. Umgekehrt ist es möglich, eine Position innerhalb der Feldlinse 307 dazu zu nutzen, eine Verkippung der Strahlen und auch die Position der Strahlen zu korrigieren. 14th Figure 3 shows a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 , with the jet pipe 460 is interrupted. The autofocus correction lens 824 is arranged within this interruption. This interruption is located within a magnetic field lens of the field lens system 307 . This variant can be implemented relatively easily because of the space available. In addition, there is the jet pipe 460 to ground potential, which is why the voltage U _AF to the autofocus correction lens 824 only a relatively low voltage has to be applied to the individual particle beams 3 to influence. At this Embodiment, however, it is such that the autofocus correction lens acts both on the focus and on the position as well as on the landing angle of the individual particle beams when they strike the wafer surface. Conversely, it is possible to have a position within the field lens 307 to use to correct a tilting of the beams and also the position of the beams.

15 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Verglichen mit der in 14 dargestellten Ausführungsvariante ist es hier so, dass das Strahlrohr 460 keine Unterbrechung aufweist. Stattdessen ist innerhalb des Strahlrohres 460 eine Rohrlinse als schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist eine Realisierung bei ausreichend Bauraum verhältnismäßig einfach. Umgekehrt ist es erneut so, dass die Autofokus-Korrekturlinse 824 neben dem Fokus auch auf die Position und den Landewinkel der Einzel-Teilchenstrahlen 3 wirkt. Es ist deshalb gegebenenfalls vorteilhaft, durch die Autofokus-Korrekturlinse die Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen und/oder die Position der Einzel-Teilchenstrahlen (mit) zu korrigieren. 15th Figure 3 shows a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 . Compared to the in 14th The embodiment variant shown here is such that the jet pipe 460 has no interruption. Instead it is inside the jet pipe 460 a tubular lens as a fast autofocus correction lens 824 arranged. In this embodiment variant, too, implementation is relatively simple if there is sufficient installation space. Conversely, it is again so that the autofocus correction lens 824 in addition to the focus, also on the position and the landing angle of the individual particle beams 3 works. It may therefore be advantageous to use the autofocus correction lens to (also) correct the tilting of the individual particle beams and / or the position of the individual particle beams.

16 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824 in schematischer Darstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in der Nähe der Zwischenbildebene 325 angeordnet: Dabei ist die Autofokus-Korrekturlinse 824 in diesem Beispiel als kombinierte Linse mit einem ersten Bestandteil 824a und einem zweiten Bestandteil 824b ausgebildet. Werden diese beiden Bestandteile 824a und 825b symmetrisch zur Zwischenbildebene 325 vorgesehen, ist die Wirkung der Kombination dieselbe, als wäre die Autofokus-Korrekturlinse 824 direkt innerhalb der Zwischenbildebene 325 angeordnet. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass in der Zwischenbildebene 325 selbst weitere teilchenoptische Komponenten des Gesamtsystems 1 angeordnet werden können. Eine Positionierung in der Zwischenbildebene 325 ist beispielsweise für ein erstes Multideflektor-Array sinnvoll, da dadurch eine schnelle Telezentrie-Korrektur für die ersten Einzel-Teilchenstrahlen, wie oben im allgemeinen Teil der Anmeldung beschrieben, erfolgen kann. Es ist aber alternativ auch möglich, die Autofokus-Korrekturlinse 824 einteilig (also nur mit dem Bestandteil 824a oder nur mit dem Bestandteil 825b) in der Nähe der Zwischenbildebene 325 auszubilden. Es ist eine weitere Alternative, die Autofokus-Korrekturlinse 824 einteilig (also nur mit dem Bestandteil 824a oder nur mit dem Bestandteil 825b) möglichst exakt innerhalb der Zwischenbildebene 325 anzuordnen. Dann hat die Autofokus-Korrekturlinse 824 wie bei der symmetrischen Anordnung der Bestandteile 824a und 824b eine verhältnismäßig große Wirkung auf die Telezentrie der sie durchsetzenden Einzel-Teilchenstrahlen 3. 16 Figure 3 shows a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 in a schematic representation. In this embodiment, the auto focus correction lens is 824 near the intermediate image plane 325 arranged: The autofocus correction lens is located here 824 in this example designed as a combined lens with a first component 824a and a second component 824b. These two components 824a and 825b become symmetrical to the intermediate image plane 325 provided, the effect of the combination is the same as if it were the auto focus correcting lens 824 directly within the intermediate image level 325 arranged. This embodiment variant has the advantage that in the intermediate image plane 325 even further particle-optical components of the overall system 1 can be arranged. A positioning in the intermediate image plane 325 is useful, for example, for a first multi-reflector array, since this enables rapid telecentricity correction for the first individual particle beams, as described above in the general part of the application. Alternatively, it is also possible to use the autofocus correction lens 824 in one piece (i.e. only with component 824a or only with component 825b) in the vicinity of the intermediate image plane 325 to train. There is another alternative, the autofocus correction lens 824 in one piece (i.e. only with component 824a or only with component 825b) as precisely as possible within the intermediate image plane 325 to arrange. Then the auto focus corrective lens 824 As with the symmetrical arrangement of the components 824a and 824b, a relatively large effect on the telecentricity of the individual particle beams passing through them 3 .

17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer schnellen Autofokus-Korrekturlinse 824. Bei dieser Ausführungsform ist die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in die Multiaperturanordnung 305 integriert. Diese Multiaperturanordnung 305 umfasst neben einer Multiaperturplatte 313, welche zur Einzelstrahl-Erzeugung eingesetzt wird, weitere Multiaperturplatten bzw. Multi-Linsen-Arrays und/oder Multi-Deflektor-Arrays (z.B. zur individuellen Fokussierung und/ oder Stigmation der Einzel-Teilchenstrahlen; in 17 nicht dargestellt). In diese Sequenz der sogenannten Mikrooptik kann die schnelle Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer schnellen Multi-Einzellinsen-Anordnung vorgesehen sein. Die Multiaperturplatte 824a und die Multiaperturplatte 824c liegen dabei auf Erdpotential. Dazwischen befindet sich die Multiaperturplatte 824b, an der die Autofokus-Korrekturspannung U_AF mittels der Steuerung 821 angelegt werden kann. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist, dass grundsätzlich keine Veränderung der Position und keine Verkippung der Einzel-Teilchenstrahlen hervorgerufen wird; allerdings können sphärische Aberrationen bei der Autofokus-Korrekturlinse 824 in Form einer Multi-Einzellinsen-Anordnung und Fertigungstoleranzen bei den Multiaperturplatten kritisch sein. Es muss derzeit als Spannung U_AF zudem eine verhältnismäßig hohe Spannung verwendet werden. 17th Figure 3 shows a further embodiment of the invention with a fast autofocus correction lens 824 . In this embodiment, the is the fast auto focus correction lens 824 into the multi-aperture arrangement 305 integrated. This multi-aperture arrangement 305 includes in addition to a multi-aperture plate 313 , which is used to generate single beams, further multi-aperture plates or multi-lens arrays and / or multi-deflector arrays (e.g. for individual focusing and / or stigmation of the single-particle beams; in 17th not shown). The fast autofocus correction lens can be used in this sequence of so-called micro-optics 824 be provided in the form of a fast multi-individual lens arrangement. The multi-aperture plate 824a and the multi-aperture plate 824c are at ground potential. In between there is the multi-aperture plate 824b, on which the autofocus correction voltage U _{AF is applied} by means of the controller 821 can be created. The advantage of this embodiment of the invention is that basically no change in position and no tilting of the individual particle beams is caused; however, spherical aberrations may occur in the auto focus correction lens 824 in the form of a multi-individual lens arrangement and manufacturing tolerances for the multi-aperture plates can be critical. In addition, a relatively high voltage must currently be used as the voltage U _AF.

Sämtliche obigen Ausführungen gelten nicht nur für eine schnelle Autofokussierung, sondern auch für eine schnelle Autostigmation. Per Definition umfasst im Rahmen dieser Anmeldung eine Fokussierung auch eine Stigmation. Grundsätzlich kann eine Stigmation mit einer Fokussierung in nur einer Richtung oder mit unterschiedlichen Fokussierungen in verschiedenen Richtungen physikalisch gleichgesetzt werden. In diesem Zusammenhang wird auch auf schnelle Multipol-Linsen verwiesen, die beispielsweise in der DE 10 2020 107 738 B4 beschrieben werden; die Offenbarung jenes Patents wird vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Patentanmeldung mit aufgenommen.All of the above statements apply not only to fast autofocusing, but also to fast autostigmation. By definition, within the scope of this application, a focus also includes a stigmation. In principle, stigmation can be physically equated with focusing in only one direction or with different focusing in different directions. In this context, reference is also made to fast multipole lenses, which are, for example, in the DE 10 2020 107 738 B4 to be discribed; the disclosure of that patent is fully incorporated into the present patent application by reference.

Die dargestellten Ausführungsformen können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern dadurch keine technischen Widersprüche auftreten. Im Übrigen sind die dargestellten Ausführungsformen nicht einschränkend für die Erfindung zu verstehen.The embodiments shown can be combined with one another in whole or in part, provided that no technical contradictions arise as a result. In addition, the illustrated embodiments are not to be understood as restricting the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Mehrstrahl-TeilchenmikroskopMulti-beam particle microscope
33: primäre Teilchenstrahlen (Einzel-Teilchenstrahlen)primary particle beams (single particle beams)
55: Strahlflecken, AuftrefforteBeam spots, impact locations
77th: Objektobject
99: sekundäre Teilchenstrahlensecondary particle beams
1010: Computersystem, SteuerungComputer system, control
100100: ObjektivlinsensystemObjective lens system
101101: ObjektebeneObject level
102102: ObjektivlinseObjective lens
103103: Feldfield
108108: oberer Polschuh der Objektivlinseupper pole piece of the objective lens
109109: unterer Polschuh der Objektivlinselower pole piece of the objective lens
110110: WicklungWinding
200200: DetektorsystemDetector system
205205: ProjektionslinseProjection lens
209209: Teilchen-Multi-DetektorParticle multi-detector
211211: DetektionsebeneDetection level
213213: AuftreffortePoints of impact
217217: Feldfield
250250: VakuumkammerVacuum chamber
260260: Scanablenker im SekundärpfadScan deflector in the secondary path
300300: StrahlerzeugungsvorrichtungBeam generating device
301301: TeilchenquelleParticle source
303303: KondensorlinsensystemCondenser lens system
305305: MultiaperturanordnungMulti-aperture arrangement
313313: MultiaperturplatteMulti-aperture plate
315315: Öffnungen der MultiaperturplatteOpenings of the multi-aperture plate
317317: Mittelpunkte der ÖffnungenCenters of the openings
319319: Feldfield
307307: FeldlinsensystemField lens system
309309: divergierender Teilchenstrahldiverging particle beam
311311: beleuchtender Teilchenstrahlilluminating particle beam
323323: StrahlfokiBeam focus
325325: ZwischenbildebeneIntermediate image plane
350350: VakuumkammerVacuum chamber
355355: VakuumkammerVacuum chamber
400400: StrahlweicheJet switch
410410: MagnetsensorMagnetic sensor
420420: MagnetsensorMagnetic sensor
460460: StrahlrohranordnungJet pipe arrangement
461461: Schenkel des StrahlrohresLeg of the nozzle
462462: Schenkel des StrahlrohresLeg of the nozzle
463463: Schenkel des StrahlrohresLeg of the nozzle
464464: StrahlrohrverlängerungLance extension
500500: Scanablenker im PrimärpfadScan deflector in the primary path
810810: Steuerung PrimärpfadPrimary path control
811811: Steuerung Arbeitspunkteinstellung (langsam)Control of operating point setting (slow)
812812: MessgliedMeasuring element
813813: Justage-AlgorithmusAdjustment algorithm
814814: Stellglieder im PrimärpfadActuators in the primary path
821821: Steuerung schneller Autofokus im PrimärpfadControls fast autofocus in the primary path
822822: MessgliedMeasuring element
823823: Autofokus-AlgorithmusAutofocus algorithm
824824: schnelle Autofokus-Korrekturlinsefast auto focus correction lens
825825: schnelles Telezentrie-Korrekturmittelfast telecentric corrector
826826: schnelles Rotationskorrekturmittelquick rotation correction means
827827: schnelles Positions-Korrekturmittelfast position correction means
831831: Steuerung Arbeitspunkt-Einstellung im Sekundärpfad (langsam)Control of operating point setting in the secondary path (slow)
832832: MessgliedMeasuring element
833833: zweiter Justage-Algorithmus (Sekundärpfad)second adjustment algorithm (secondary path)
834834: Stellglieder im SekundärpfadActuators in the secondary path
841841: Steuerung zweiter schneller Autofokus (Sekundärpfad)Second fast autofocus control (secondary path)
842842: MessgliedMeasuring element
843843: zweiter Autofokus-Algorithmus (Sekundärpfad)second autofocus algorithm (secondary path)
844844: schnelle(s) Projektionspfad-Korrekturmittelfast projection path correction means
850850: Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix für den PrimärpfadOrthogonalization matrix or inverted sensitivity matrix for the primary path
851851: Orthogonalisierungsmatrix oder invertierte Sensitivitätsmatrix für den SekundärpfadOrthogonalization matrix or inverted sensitivity matrix for the secondary path
S1S1: Erzeugen von Messdaten für aktuellen Fokus am Arbeitspunkt APGeneration of measurement data for the current focus at the working point AP
S2S2: Ermitteln von Autofokus-Istdaten basierend auf MessdatenDetermination of actual autofocus data based on measurement data
S3S3: Erzeugen Autofokus-Korrekturlinsen-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-IstdatenGenerate autofocus correction lens control signals based on actual autofocus data
S4S4: Erzeugen Telezentrie-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-IstdatenGenerate telecentricity correction means control signal based on actual autofocus data
S5S5: Erzeugen Rotations-Korrekturmittel-Steuerungssignal basierend auf Autofokus-IstdatenGenerate rotation correction means control signal based on actual autofocus data
S6S6: Ansteuern Autofokus-KorrekturlinseControl autofocus correction lens
S7S7: Ansteuern Telezentrie-KorrekturmittelControl telecentricity correction means
S8S8: Ansteuern Rotations-KorrekturmittelControl rotation correction means
S9S9: Erzeugen von zweiten Messdaten für zweiten Autofokus im SekundärpfadGeneration of second measurement data for the second autofocus in the secondary path
S10S10: Ermitteln von zweiten Autofokus-Istdaten basierend auf zweiten MessdatenDetermination of second actual autofocus data based on second measurement data
S11S11: Erzeugen Projektionspfad-Korrekturmittel-Steuerungssignal (Set)Generate projection path correction means control signal (set)
S12S12: Ansteuern Projektionspfad-Korrekturmittel inklusive zweiter Autofokus-KorrekturlinseControl of the projection path correction means including a second autofocus correction lens
S13S13: Aufnahme BildfeldRecording field of view

Claims

A multitude particle beam system (1) for wafer inspection, comprising: a multi-beam particle generator configured to generate a first field (327) of a plurality of charged first particle beams (3); a first particle optics with a first particle-optical beam path which is configured to image the generated individual particle beams (3) onto a wafer surface in the object plane (101) so that the first particle beams (3) strike the wafer surface at points of incidence (5) forming a second field (103); a detection system (200) having a plurality of detection areas (215) which form a third field (217); a second particle optics with a second particle-optical beam path which is configured to emit second individual particle beams (9) from the points of incidence (5) in the second field (103) onto the third field (217) of the detection areas (215) of the Map detection system (200); a magnetic and / or electrostatic objective lens (102) through which both the first (3) and the second individual particle beams (9) pass; a beam splitter (400) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the objective lens (102) and which is arranged in the second particle-optical beam path between the objective lens (102) and the detection system (200); a sample table for holding and / or positioning a wafer (7) during the wafer inspection; an autofocus measuring element (812) which is configured to generate measurement data for determining actual autofocus data during the wafer inspection; a fast auto focus correction lens (824); and a controller (10); wherein the controller (10) is configured to control particle-optical components in the first and / or in the second particle-optical beam path, wherein the controller (10) is configured for a static or low-frequency adjustment of a focusing in order to control at least the objective lens (102) and / or an actuator of the sample table at a first working point with a first working distance in such a way that the first individual particle beams (3 ) are focused on the wafer surface located in the first working distance, wherein the controller (10) is configured for a high-frequency adjustment of the focusing in order to generate an autofocus correction lens control signal at the first operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data in order to activate the fast autofocus correction lens (824) during the wafer inspection to control the first working point; wherein the first working point is further defined by a landing angle of the first individual particle beams (3) in the object plane (101) and by a grid arrangement of the first individual particle beams (3) in the object plane (101), and wherein the controller (10) is further configured to keep the landing angle and the grid arrangement substantially constant during the high-frequency adaptation at the first operating point

Multiple particle beam system (1) according to Claim 1 , an adaptation time TA for the high-frequency adaptation being at least a factor of 10, in particular at least a factor of 100 or 1000, shorter than the adaptation time TA for the low-frequency adaptation.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein a stroke for setting the work delay for the low-frequency or static is at least a factor of 5, in particular a factor of 8 and / or 10, greater than the stroke for the high-frequency adaptation .

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein a second working point is defined at least by a second working distance between the objective lens (102) and the wafer surface and wherein the second working distance differs from the first working distance of the first working point, the controller ( 10) is configured to carry out a low-frequency adjustment when changing between the first working point and the second working point and to control at least the magnetic objective lens (102) and / or an actuator of the sample table at the second working point in such a way that the first individual particle beams (3 ) be focused on the wafer surface located in the second working distance.

Multiple particle beam system (1) according to the preceding claim, wherein the controller (10) is configured to generate an autofocus correction lens control signal for high-frequency adjustments at the second operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data in order to control the fast autofocus correction lens (824) during the wafer inspection at the second operating point .

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the second working point is further defined by a landing angle of the first individual particle beams (3) in the object plane (101) and by a grid arrangement of the first individual particle beams (9) in the object plane (101), and wherein the controller (10) is further configured to keep the landing angle and the grid arrangement substantially constant during the high-frequency adaptation at the second operating point.

Multiple particle beam system (1) according to the preceding claim, wherein the controller (10) is configured to keep the landing angle and the grid arrangement essentially constant even when there is a change between the first operating point and the second operating point.

A plurality of particle beam system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the autofocus correction lens (824) comprises a fast electrostatic lens.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 , wherein the autofocus correction lens is arranged in a plane of intersection of the first individual particle beams (3).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 wherein the autofocus correction lens (824) is arranged between the wafer surface and a lower pole piece (109) of the magnetic objective lens (102).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 wherein the autofocus correction lens (824) is arranged between the upper (108) and lower (109) pole pieces of the magnetic objective lens (102).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 , wherein the autofocus correction lens (824) e is arranged in a beam pipe extension (464) which protrudes into the objective lens (102) from the upper pole piece (108).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102), which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3), wherein the autofocus correction lens (824) is implemented as an offset on the beam deflection system (500).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102) which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3); wherein the beam deflection system (500) has an upper deflector (500a) and a lower deflector (500b) which are arranged one after the other in the direction of the beam path; and wherein the auto focus correction lens (824) is disposed between the upper deflector (500a) and the lower deflector (500b).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102) which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3); wherein the beam deflection system (500) has an upper deflector (500a) and a lower deflector (500b) which are arranged one after the other in the direction of the beam path; and wherein the autofocus correction lens (824) is arranged between the lower deflector (500b) and an upper pole piece (109) of the magnetic objective lens (102).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 , which furthermore has an evacuable beam tube (460) which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens (102), wherein the beam tube (460) has an interruption and wherein the autofocus correction lens (824 ) is arranged within this interruption.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 16 which further comprises a field lens system (307) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch (400), the interruption of the beam tube (460) in which the autofocus correction lens (824) is arranged is arranged between the field lens system (307) and the beam switch (400).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 16 , wherein the beam switch (400) has two magnetic sectors (410, 420) and the interruption of the beam tube (460) in which the autofocus correction lens (824) is arranged in the area of the beam switch (400) between the two magnetic sectors (410 , 420) is provided.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 16 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102), which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3), the interruption of the beam pipe (460) , in which the autofocus correction lens (824) is arranged, is provided between the beam switch (400) and the beam deflection system (500).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 16 , which further comprises a field lens system (307) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch (400), the interruption of the beam tube (460) in which the autofocus correction lens (824) is arranged , is arranged within a magnetic field lens of the field lens system (307).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 8 which furthermore has an evacuable beam tube (460) which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens (102), the autofocus correction lens (824) being designed as a tubular lens and located inside the beam tube (460 ) is arranged.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 21 which further comprises a field lens system (307) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch (400), the autofocus correction lens (824) between the field lens system (307) and the beam switch (400) is arranged within the jet pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 21 wherein the beam switch (400) has two magnetic sectors (410, 420) and wherein the autofocus correction lens (824) is provided between the two magnetic sectors (410, 420) within the beam tube (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 21 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102), which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3), wherein the autofocus correction lens (824) is provided between the jet switch (400) and the jet deflection system (500) within the jet pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 21 which further comprises a field lens system (309) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch (400), the autofocus correction lens (824) within a magnetic field lens (307) within the beam tube (460 ) is arranged.

Multiple particle beam system (1) according to one of the Claims 1 until 7th wherein the fast autofocus correction lens (824) comprises a fast magnetic lens, in particular an air-core coil.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 26 which furthermore has an evacuable beam pipe (460) which essentially encloses the first particle-optical beam path from the multi-beam particle generator to the objective lens (102), the fast magnetic lens being arranged on the outside around the beam pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 27 , which further has a field lens system (307) which is arranged in the first particle-optical beam path between the multi-beam particle generator and the beam switch (400), the fast magnetic lens between the field lens system (307) and the beam switch (400) around the beam pipe ( 460) is arranged around.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 27 wherein the beam switch (400) has two magnetic sectors (410, 420) and wherein the fast magnetic lens is arranged between the two magnetic sectors (410, 420) around the beam pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 27 , the further a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102) which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3), the fast magnetic lens being arranged between the beam switch (400) and the beam deflection system (500) around the beam pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to Claim 27 which further comprises a beam deflection system (500) between the beam splitter (400) and the objective lens (102) which is configured to scan the wafer surface with a scanning movement of the individual particle beams (3); wherein the beam deflection system (500) has an upper deflector (500a) and a lower deflector (500a) which are arranged one after the other in the direction of the beam path; and wherein the fast magnetic lens is disposed between the upper deflector (500a) and the lower deflector (500b) around the beam pipe (460).

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of particle beam system (1) further comprises a fast telecentricity correction means (825) which is configured to contribute significantly to correcting a tangential telecentricity error of the first single particle beams (3) in the second field (103), and wherein the controller (10) is set up to generate a telecentricity correction means control signal for high-frequency adjustments at the respective operating point during the wafer inspection based on the actual autofocus data, in order to control the fast telecentricity correction means (825) during the wafer inspection.

Multiple particle beam system (1) according to Claims 32 wherein the telecentricity correction means (825) comprises a first deflector array which is arranged in an intermediate image plane (325) of the first particle-optical beam path.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of particle beam system (1) further comprises a rapid rotation correction means (826) which is configured to contribute significantly to correcting a twist of the first single particle beams (3) in the second field (103), and wherein the controller (10) is set up to generate a rotation correction means control signal for high-frequency adjustments during the wafer inspection at the respective operating point based on the actual autofocus data in order to control the fast rotation correction means during the wafer inspection.

A plurality of particle beam system (1) according to the preceding claim, wherein the rotation correcting means (826) comprises an air core coil.

Multiple particle beam system (1) according to the Claims 33 and 34 wherein the rotation correcting means (826) comprises a second deflector array spaced just before or after the first deflector array.

Multiple particle beam system (1) according to the Claims 33 and 34 , wherein the rotation correction means (826) comprises a multi-lens array which is arranged at a distance directly in front of or after the first deflector array and in such a way that the first individual particle beams (3) pass through the multi-lens array off-axis .

Multiple particle beam system (1) according to Claim 34 wherein the multi-beam particle generator comprises the rapid rotation correcting means and the rotation correcting means (826) is actively rotated by the rotation correcting means control signal.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 34 wherein the rapid rotation correction means (826) comprises a first magnetic field generating device for a first weak magnetic field and a second magnetic field generating device for a second weak magnetic field, and wherein the first magnetic field generating device is only for a rotation in a positive direction of rotation and the second magnetic field generating device is controlled by the controller by means of the rotation correction means control signal only for a rotation in a negative direction of rotation.

Multiple particle beam system (1) according to Claim 39 wherein the first and the second magnetic field are axially designed and arranged in a convergent or divergent tuft of the first individual particle beams (3) in the first particle-optical beam path.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, a maximum deviation of each individual particle beam (3) from a desired landing position on the wafer surface is a maximum of 10 nm, in particular a maximum of 5 nm, 2 nm, 1 nm or 0.5 nm.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the controller (10) is set up to determine the autofocus correction lens control signal and / or the rotation correction means Control signal and / or the telecentricity correction means control signal based on the actual autofocus data using an inverted sensitivity matrix that describes the influence of control changes of particle-optical components on particle-optical parameters that characterize the particle-optical image at the respective working point.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the controller (10) is configured for a static or low-frequency adjustment of a focusing in the second particle-optical beam path in order to control particle-optical components in the second particle-optical beam path at the respective working point with the associated working distance in such a way that the second individual particle beams (9) coming from of the wafer surface located at the respective working distance, onto which the detection areas (215) in the third field (217) are focused.

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the multiple particle beam system (1) furthermore has a fast projection path correction means (844) which can be in several parts and which is configured to carry out a high-frequency adjustment of the focus of the second individual particle beams (9), the grid arrangement, landing angles and / or the contrast of the second individual particle beams when they strike the detection areas (215) in the third field (217), and wherein the controller (10) is configured to generate a projection path control signal or a set of projection path control signals during the wafer inspection at the respective operating point based on the actual autofocus data in order to control the rapid projection path correction means (844).

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, wherein the multiple particle beam system (1) furthermore has a projection path measuring element (842) in order to generate projection path measurement data for characterizing the particle-optical image in the secondary path during the wafer inspection, wherein the multiple particle beam system (1) furthermore has a fast projection path correction means (844) which can be in several parts and which is configured to carry out a high-frequency adjustment of the focus of the second individual particle beams (9), the grid arrangement, landing angles and / or the contrast of the second individual particle beams (9) when they strike the detection areas (215) in the third field (217), and wherein the controller (10) is configured to generate a projection path control signal or a set of projection path control signals during the wafer inspection at the respective operating point based on the projection path measurement data in order to control the rapid projection path correction means (844).

Multiple particle beam system (1) according to one of the two Claims 44 until 45 , wherein a contrast aperture diaphragm is arranged in a cross-over plane in the second particle-optical beam path, the projection path correction means (844) being a fast contrast correction means with at least one electrostatic deflector, at least one electrostatic lens and / or at least one electrostatic stigmator for influencing the particle-optical beam path through the contrast aperture diaphragm, and wherein the controller (10) is configured to control the contrast correction means with a contrast correction control signal or a set of contrast correction control signals, so that a contrast of the second Individual particle beams (9) are kept essentially constant when they strike the detection areas (215) in the third field (217).

Multiple particle beam system (1) according to one of the preceding claims, which has a further autofocus correction lens (824) or a plurality of further fast autofocus correction lenses (824).

Method for operating a multiple particle beam system (1) according to one of the preceding Claims 1 until 47 which has the following steps: generating measurement data at a first operating point for a current focus on the wafer surface (101); Determining actual autofocus data based on the measurement data; Determining an autofocus correction lens control signal based on the actual autofocus data; and controlling a fast autofocus correction lens system (824) and high-frequency keeping the focus constant on the wafer surface, the grid arrangement and the landing angle of the first individual particle beams (3) also being kept constant at the first working point when they strike the wafer surface (101) .

A method of operating a multiple particle beam system (1) according to the preceding claim, wherein the fast autofocus correction lens (824) comprises an electrostatic lens.

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Expectations 48 until 49 wherein the fast auto focus correction lens (824) comprises a magnetic lens.

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Claims 48 until 50 further comprising the steps of: generating a telecentricity correction control signal based on the actual autofocus data; and driving the fast telecentricity correction means (825).

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Claims 48 until 49 further comprising the steps of: generating a rotation correction control signal based on the actual auto focus data; and driving the rapid rotation correction means (826).

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Claims 48 until 52 further comprising the step of: orthogonalizing effects of the particle-optical components used for the correction or corrections.

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Claims 48 until 53 which further comprises the following steps: generating projection path measurement data for characterizing the particle-optical image in the secondary path; Determining a projection path control signal based on the projection path measurement data; and controlling the fast projection path correction means (844), which can be multi-part, by means of the projection path control signal or by means of a set of projection path control signals, the focus, the raster arrangement and the landing angle of the second individual particle beams upon impingement in the detection plane (211) are kept constant.

Method for operating a plurality of particle beam systems (1) according to one of the Claims 48 until 54 which further comprises the following steps: controlling a rapid contrast correction means by means of a contrast correction control signal or a set of contrast correction control signals and keeping the contrast constant in the detection plane (211).