DE10351276A1

DE10351276A1 - Teilchenstrahlgerät

Info

Publication number: DE10351276A1
Application number: DE10351276A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Kienle; Helmut Müller; Peter Hoffrogge; Wilhelm Bolsinger
Original assignee: Leo Elektronenmikroskopie GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-06-16
Also published as: US20050116165A1; US7109487B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät (1), insbesondere ein Elektronenmikroskop, mit mindestens zwei Teilchenstrahlsäulen (2, 3) und einem Objektträger (4) mit einer Aufnahmefläche (5) zur Aufnahme eines Objekts. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Teilchenstrahlgerät (1) anzugeben, das eine möglichst exakte und fehlerfreie senkrechte Ausrichtung der Oberfläche eines zu untersuchenden bzw. zu bearbeitenden Objekts zu den Strahlachsen (24, 25) der Teilchenstrahlsäulen (2, 3) einfach möglich macht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Objektträger (4) eine Grundstellung einnimmt, aus der er in die Stellung schwenkbar ist, in der die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) steht. In der Grundstellung ist eine Normale (8) zu der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) derart im Raum orientiert, daß ein zwischen der ersten Strahlachse (24) und der Normalen (8) eingeschlossener Winkel (alpha) größer oder gleich einem zwischen der zweiten Strahlachse (25) und der Normalen (8) eingeschlossenen Winkel (alpha) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät, insbesondere ein Elektronenmikroskop.
Elektronenstrahlgeräte, insbesondere Rasterelektronenmikroskope, werden zur Untersuchung von Oberflächen von Objekten (Proben) verwendet. Hierzu wird beispielsweise bei einem Rasterelektronenmikroskop ein mittels eines Strahlerzeugers erzeugter Elektronenstrahl durch eine Objektivlinse zur Fokussierung auf das zu untersuchende Objekt fokussiert. Mittels einer Ablenkvorrichtung wird der Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt), rasterförmig über die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt. Als Folge der Wechselwirkung werden insbesondere Elektronen aus dem Objekt emittiert (sogenannte Sekundärelektronen) oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut (sogenannte Rückstreuelektronen). Sekundär- und Rückstreuelektronen bilden den sogenannten Sekundärstrahl und werden mit einem Detektor detektiert. Das hierdurch erzeugte Detektorsignal wird zur Bilderzeugung verwendet.

Ferner ist es bekannt, ein Rasterelektronenmikroskop mit einer Ionenstrahlsäule auszustatten. Mittels eines in der Ionenstrahlsäule angeordneten Ionenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Präparation von Objekten (beispielsweise Polieren des Objektes oder Aufbringen von Material auf das Objekt) oder aber auch zur Bildgebung verwendet werden. Die Anmelderin vertreibt ein derartiges Rasterelektronenmikroskop, das unter der Bezeichnung „LEO CROSSBEAM" erhältlich ist und das auf der Homepage der Anmelderin (www.leo.de)beworben wird.

Zur Erzielung der größten elektronenoptischen Auflösung ist es notwendig, daß der Primärelektronenstrahl senkrecht zur Oberfläche des zu untersuchenden Objekts eingestrahlt wird. Eine senkrechte Einstrahlung von Ionen zur Erzielung einer gleichmäßigen Präparation des Objektes ist ebenfalls wünschenswert. 1 zeigt eine von der Anmelderin bisher verwendete Anordnung in einem Rasterelektronenmikroskop. In dem Rasterelektronenmikroskop ist eine Elektronenstrahlsäule 2 angeordnet, deren Strahlachse 24 der Vertikalen entspricht. Ferner ist eine Ionenstrahlsäule 3 mit einer Strahlachse 25 vorgesehen. Die Strahlachse 25 ist zur Strahlachse 24 um den Winkel 2α gekippt angeordnet. Die Strahlachse 24 und die Strahlachse 25 treffen sich auf einer Aufnahmefläche 5 eines Objektträgers 4 in einem Koinzidenzpunkt. Zum Erhalt der besten elektronenoptischen Auflösung bzw. besten Präparation mittels des Ionenstrahls wird der Objektträger 4 derart geschwenkt, daß entweder die Strahlachse 24 oder die Strahlachse 25 senkrecht auf der Aufnahmefläche 5 des Objektträgers 4 steht.

Demnach muß der Objektträger 4 um den Winkel 2α geschwenkt werden, um von einer Stellung in die andere überführt zu werden. Dies ist eine recht hohe Winkelverschwenkung. Je größer allerdings der Schwenkwinkel, umso ungenauer und fehleranfälliger ist die senkrechte Ausrichtung der Aufnahmefläche 5 bzw. Oberfläche des Objektes zum Ionenstrahl bzw. Primärelektronenstrahl, insbesondere aufgrund mechanischer Kräfte.

Ein Schwenkmechanismus, der ebenfalls diese Nachteile aufweist, ist aus der DE 196 08 082 A1 bekannt. Diese Druckschrift betrifft eine Ionenstrahlpräparationsvorrichtung für die Bearbeitung von Proben für die Elektronenmikroskopie. Mittels eines Rasterelektronenmikroskops wird ein Präparationsvorgang beobachtet. Die optische Achse des Rasterelektronenmikroskops ist hierbei auf eine in einem Probenhalter angeordnete Probe gerichtet. Die bekannte Vorrichtung weist ferner eine Ionenquelle auf, die auf die Probe gerichtet ist, wobei der Probenhalter und die Ionenquelle um eine zentrale Drehachse zueinander schwenkbar angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Teilchenstrahlgerät anzugeben, das eine möglichst exakte und fehlerfreie Ausrichtung der Oberfläche des Objekts senkrecht zu den Strahlachsen der Teilchenstrahlsäulen einfach möglich macht.

Diese Aufgabe wird durch ein Teilchenstrahlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein weiteres erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät wird durch die Merkmale des Anspruchs 12 charakterisiert.

Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist mindestens eine erste Teilchenstrahlsäule mit einer ersten Strahlachse und mindestens eine zweite Teilchenstrahlsäule mit einer zweiten Strahlachse auf. Die erste und die zweite Teilchenstrahlachse sind derart angeordnet, daß ihre Strahlachsen einen Winkel einschließen. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät einen Objektträger mit einer Aufnahmefläche auf, der in eine Stellung derart schwenkbar ist, daß die erste oder die zweite Strahlachse senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche des Objektträgers steht. Der Objektträger nimmt eine Grundstellung ein, aus der er in die Stellung schwenkbar ist, in der die erste oder die zweite Strahlachse senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche des Objektträgers steht. In der Grundstellung ist eine Normale zu der Aufnahmefläche des Objektträgers derart im Raum orientiert, daß ein zwischen der ersten Strahlachse und der Normalen eingeschlossener Winkel betragsmäßig größer oder gleich einem zwischen der zweiten Strahlachse und der Normalen eingeschlossenen Winkel ist, wobei die Größe dieser eingeschlossenen Winkel nicht 0° beträgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgerät ist das zu untersuchende Objekt, ausgehend von der Grundstellung des Objektträgers, in die Stellungen (im folgenden Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen genannt) schwenkbar, bei denen die Strahlachsen der beiden Teilchenstrahlsäulen senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Oberfläche des Objekts stehen. Die Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen stimmen hierbei nicht mit der Grundstellung überein. Ferner nimmt der Objektträger bei Verschwenkung von einer Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung zu einer anderen zumindest kurzfristig die Grundstellung ein.

Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist den Vorteil auf, daß, ausgehend von der Grundstellung, nur Verschwenkungen um betragsmäßig geringe Winkel notwendig sind, um in eine Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung zu gelangen. Dies bedeutet eine deutliche Reduzierung mechanisch bedingter Ungenauigkeiten bei Einnahme der Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung. Je geringer der Winkel ist, um den der Objektträger verschwenkt werden muß, umso geringer sind Fehler, die aufgrund mechanisch bedingter Vorgaben eines Verschwenklagers (Drehlagers) bei der Einstellung in Schwenkrichtung entstehen. Beispielsweise können bei Einstellung einer Verschwenkung um eine erste Achse auch ungewollte, geringe Verschwenkungen um eine zweite Achse auftreten. Diese treten aber nicht oder nur noch geringfügig auf, falls der Winkel zur Verschwenkung des Objektträgers gering ist. Aufgrund der kleineren Verschwenkwinkel und demnach geringeren Hebelarm ist die Kraft, die aufgewandt werden muß, um den Objektträger in eine der Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung zu verschwenken, geringer als beim Stand der Technik. Somit wirken auch beim Verschwenken und in den Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen geringere Kräfte auf das Verschwenklager. Hingegen wirken beim Stand der Technik höhere Kräfte auf das Verschwenklager, die der Verschwenkbewegung entgegenwirken. Bei Verwendung des Standes der Technik in einem Elektronenmi kroskop kann dies bei langer Beobachtung einer Stelle eines Objektes zu einer Drift des Bildes führen.

Es ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Normale der Winkelhalbierenden des von der ersten und zweiten Strahlachse eingeschlossenen Winkels entspricht. Durch diese symmetrische Anordnung muß der Objektträger, ausgehend von der Grundstellung zur Einnahme der Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen, jeweils um den gleichen Winkel geschwenkt werden. Diese Art der Anordnung vereinfacht wesentlich die Bedienung, da stets immer nur um einen bestimmten, vorgegebenen Winkel geschwenkt werden muß. Ferner wird so im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen der fehlerbehaftete Schwenkweg auf die Hälfte reduziert.

Die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule sind vorzugsweise an einer Vakuumkammer angeordnet, in der der Objektträger aufgenommen ist. Beispielsweise ist dies insbesondere bei Elektronenmikroskopen der Fall. Von Vorteil ist auch, die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule zumindest teilweise in der Vakuumkammer aufzunehmen. Ferner ist es vorgesehen, die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule derart anzuordnen, daß deren Strahlachsen mit einem Winkel, vorzugsweise symmetrisch, hinsichtlich der Vertikalen geneigt angeordnet sind. Dieser Winkel ist betragsmäßig größer als 10°, vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 40°.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule an einer Oberseite der Vakuumkammer befestigt. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß in der Vakuumkammer auftretende Vibrationen gleichermaßen auf Objektträger und die Teilchenstrahlsäulen, also insbesondere auf eine Elektronensäule und eine Ionensäule, übertragen werden, wodurch Bewegungen in gleiche Richtungen entstehen, die keinen störenden Einfluß auf die optischen Qualitäten des Teilchenstrahlgeräts, insbesondere eines Rasterelektronenmikroskops, haben.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Objektträger an einem Schwenklager angeordnet und über eine Verbindungsstrebe mit der Vakuumkammer verbunden, insbesondere mit einer Oberseite der Vakuumkammer. Auftretende Vibrationen in der Vakuumkammer werden auf diese Weise auf den Objektträger und die Teilchenstrahlsäulen gleichermaßen übertragen. Auch hier entstehen Bewegungen in gleiche Richtungen, die keinen Einfluß auf die optischen Qualitäten haben.

Die erste Teilchenstrahlsäule weist vorzugsweise einen ersten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls sowie ein erstes Strahlführungssystem zur Führung des ersten Teilchenstrahls auf, während die zweite Teilchenstrahlsäule einen zweiten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls sowie ein zweites Strahlführungssystem zur Führung des Teilchenstrahls aufweist. Ferner weisen die beiden Strahlführungssysteme jeweils eine Objektivlinse zur Fokussierung des ersten bzw. zweiten Teilchenstrahls auf den Objektträger auf.

Die erste Teilchenstrahlsäule ist vorzugsweise als Elektronenstrahlsäule ausgebildet, und die zweite Teilchenstrahlsäule ist vorzugsweise als Ionenstrahlsäule ausgebildet. Auch kann die zweite Teilchenstrahlsäule als Elektronenstrahlsäule und die erste Teilchenstrahlsäule als Ionenstrahlsäule ausgebildet sein.

Die Erfindung betrifft ferner auch ein Elektronenmikroskop, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop oder auch ein Transmissionselektronenmikroskop, das zumindest eines der Merkmale oder Merkmalskombinationen aufweist, die oben genannt sind.

Des weiteren ist ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät, insbesondere ein Elektronenstrahlgerät, mit den Merkmalen des Anspruchs 12 charakterisiert. Vorzugsweise ist das Teilchenstrahlgerät als Rasterelektronenmikroskop ausgebildet. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist mindestens eine erste Teilchenstrahlsäule mit einer ersten Strahlachse sowie mindestens eine zweite Teilchenstrahlsäule mit einer zweiten Strahlachse auf. Die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule sind dabei derart angeordnet, daß ihre Strahlachsen einen Winkel einschließen. Ferner ist ein Objektträger mit einer Aufnahmefläche vorgesehen, der in eine Stellung derart schwenkbar ist, daß die erste oder die zweite Strahlachse senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche des Objektträgers steht. Die erste und die zweite Strahlachse sind dabei jeweils hinsichtlich der Vertikalen um einen Winkel geneigt, der betragsmäßig größer als 10° ist. Bei einer besonderen Ausführungsform liegt der Winkel im Bereich zwischen 10° und 40°, vorzugsweise im Bereich zwischen 15° und 35°, und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 20° und 30°. Die Winkel, mit denen die beiden Strahlachsen zu der Vertikalen geneigt sind, können betragsmäßig gleich oder unterschiedlich sein. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät kann ferner mindestens ein Merkmal oder eine Merkrmalskombination aufweisen, das bereits weiter oben erläutert wurde.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts nach dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts mit dem Objektträger in Grundstellung;
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts mit dem Objektträger in einer Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung;
4a-b schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts in Verbindung mit einer Vakuumkammer;
5 eine geschnittene schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rasterelektronenmikroskops; und
6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts mit unsymmetrisch angeordneten Teilchenstrahlsäulen.
Bereits weiter oben wurde der Stand der Technik anhand von 1 dargestellt. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand der 2 bis 6 näher erläutert, die die bereits oben genannten Vorteile aufweisen.
2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgerätes 1. Es weist zwei Teilchenstrahlsäulen 2 und 3 auf, deren Strahlachsen 24 und 25 mit einem Winkel α symmetrisch zu der Vertikalen 8 angeordnet sind, die senkrecht auf einer Aufnahmefläche 5 eines Objektträgers 4 steht. Der Objektträger 4 befindet sich in der in 2 dargestellten Stellung in einer Grundstellung, von der ausgehend bestimmte Schwenkpositionen des Objektträgers 4 in bezug auf die Strahlachsen 24 und 25 unter vorgegebenen Schwenkwinkeln einstellbar sind. Ausgehend von dieser Grundstellung kann der Objektträger 4 in die oben beschriebenen Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen geschwenkt werden.
3 zeigt eine der beiden Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen. Von der Grundstellung aus ist der Objektträger 4 um den Winkel α derart verschwenkt worden, daß die Strahlachse 24 senkrecht auf der Oberfläche des auf dem Objektträger 4 angeordneten Objektes steht. In dieser Stellung treffen die in der Teilchenstrahlsäule 2 erzeugten Teilchen 6 nahezu senkrecht auf das Objekt auf. Ausgehend von dieser Stellung kann der Objektträger 4 nun derart in die andere Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung geschwenkt werden, indem er zumindest kurzzeitig die Grundstellung einnimmt. Hierdurch werden die bereits weiter oben genannten Vorteile erzielt.
4a zeigt schematisch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, wie sie insbesondere in einem Rasterelektronenmikroskop verwirklicht werden kann. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich dabei auf gleiche Bauteile, die bereits oben schon genannt sind. Das Rasterelektronenmikroskop weist eine Vakuumkammer 9 auf, an deren Oberseite 10 die beiden Teilchenstrahlsäulen 2 und 3 derart angeordnet sind, daß sie in die Vakuumkammer 9 hineinragen. In der Vakuumkammer 9 ist ein Objektträger 4 an einem Schwenklager 11 angeordnet, das an einer Verbindungsstrebe 12 angeordnet ist, die mit der Oberseite 10 der Vakuumkammer 9 verbunden ist, wobei der in 4a dargestellte Objektträger 4 die oben beschriebene Grundstellung einnimmt. Aufgrund der Verbindung des Objektträgers 4 mit der Oberseite 10 der Vakuumkammer 9 wird eine sehr hohe Stabilität gewährleistet. Auftretende Vibrationen, beispielsweise Gebäudevibrationen, werden somit auf den Objektträger 4 und die Teilchenstrahlsäulen 2 und 3 gleichermaßen übertragen. Es entstehen Bewegungen in die gleiche Richtung, die keinen negativen Einfluß auf die Bildqualität haben.
4b zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die im Prinzip der Ausführungsform gemäß 4a entspricht. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 4a ist bei der Ausführungsform gemäß 4b nicht der Objektträger 4 an einem Schwenklager 11 angeordnet, sondern an einem Verbindungselement 17, das über ein Schwenklager 11 mit einer Verbindungsstrebe 12 verbunden ist. Die Verbindungsstrebe 12 ist wiederum an der Oberseite 10 der Vakuumkammer 9 angeordnet.
5 zeigt die Erfindung schematisch am Beispiel eines Rasterelektronenmikroskops 13, das eine Teilchenstrahlsäule 2' in Form einer Elektronenstrahlsäule aufweist. Die Elektronenstrahlsäule 2' umfaßt einen Strahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 14 (Kathode), eine Extraktionselektrode 15 sowie eine Anode 16, die gleichzeitig ein Ende eines Strahlführungsrohres 20 bildet. Vorzugsweise ist die Elektronenquelle 14 ein thermischer Feldemitter. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 14 austreten, werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 14 und der Anode 16 auf Anodenpotential beschleunigt und bilden einen Primärelektronenstrahl. Eine als Objektiv wirkende Linse 21, die als rein elektrostatische, rein magnetische oder Kombination einer elektrostatischen Linse mit einem Magnetfeld (elektrostatische-magnetische Objektivlinse) ausgebildet sein kann, dient zur Fokussierung des hier nicht näher dargestellten Primärelektronenstrahls auf das zu untersuchende Objekt 19, das auf der Aufnahmefläche 5 des Objektträgers 4 angeordnet ist. Mittels eines Ablenksystems 23 wird der Primärelektronenstrahl rasterförmig über die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts 19 geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt. Als Folge der Wechselwirkung werden insbesondere Elektronen aus dem Objekt emittiert (sogenannte Sekundärelektronen) oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zuruckgestreut (sogenannte Rückstreuelektronen). Sekundär- und Rückstreuelektronen bilden den sogenannten Sekundärstrahl und werden mit einem Detektor 22 detektiert. Das hierdurch erzeugte Detektorsignal wird zur Bilderzeugung verwendet. Die Elektronenstrahlsäule 2' ist an einer Oberseite 10 einer Vakuumkammer 9 befestigt und ragt in die Vakuumkammer 9 hinein.
Das Rasterelektronenmikroskop 13 weist neben der Elektronenstrahlsäule 2' eine Teilchenstrahlsäule 3' in Form einer Ionenstrahlsäule auf, die ebenfalls an der Oberseite 10 der Vakuumkammer 9 befestigt ist. Auch die Ionenstrahlsäule 3' ragt in die Vakuumkammer 10 hinein und weist hier nicht näher dargestellte Mittel zur Ionenstrahlerzeugung und Ionenstrahlführung auf.
In der hier dargestellten Ausführungsform des Rasterelektronenmikroskops sind beide Teilchenstrahlsäulen 2' und 3' mit einem bestimmten Winkel α symmetrisch zu der Vertikalen 8 angeordnet, die senkrecht auf der Aufnahmefläche 5 des Objektträgers 4 steht. In der Stellung gemäß 5 befindet sich der Objektträger 4 samt Objekt 19 in der oben beschriebenen Grundstellung, von der aus der Objektträger 4 bzw. das Objekt 19 in zwei Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellungen schwenkbar ist.
In der einen Stellung steht die Strahlachse 24 der Elektronenstrahlsäule 2' senkrecht auf der Oberfläche des Objektes 19 bzw. auf der Aufnahmefläche 5 des Objektträgers 4. In dieser Stellung wird das Objekt 19 mittels des Primärelektronenstrahls abgetastet und ein Bild auf die aus dem Stand der Technik bereits bekannte Weise erzeugt. In der anderen Stellung steht die Strahlachse 25 der Ionenstrahlsäule 3' senkrecht auf der Oberfläche des Objektes 19 bzw. auf der Aufnahmefläche 5 des Objektträgers 5. Um von einer Stellung in die andere Stellung zu gelangen, wird der Objektträger 4 geschwenkt, wobei er hierbei die Grundstellung kurzfristig einnimmt, wodurch die bereits beschriebenen Vorteile erzielt werden.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts mit zwei an einer Vakuumkammer 9 angeordneten Teilchenstrahlsäulen 2 und 3, die in die Vakuumkammer 9 hineinragen. In der Vakuumkammer 9 ist wiederum ein Objektträger 4 angeordnet, der eine Grundstellung einnimmt, in der die Vertikale 8 senkrecht auf einer Aufnahmefläche 5 des Objektträger 4 steht. Die Teilchenstrahlsäule 2 ist derart angeordnet, daß deren Strahlachse 24 um den Winkel α gekippt zur Vetikalen 8 angeordnet ist. Hingegen ist die Teilchenstrahlsäule 3 derart angeordnet, daß die Strahlachse 25 um den Winkel β in zur Teilchenstrahlsäule 2 entgegen gesetzter Richtung gekippt ist. Der Winkel β ist dabei betragsmäßig kleiner als der Winkel α. Auch diese Ausführungsform weist die bereits genannten Vorteile der Erfindung auf. Ausgehend von der Grundstellung sind nur Verschwenkungen um betragsmäßig geringe Winkel notwendig, um in eine Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung zu gelangen. Dies bedeutet eine deutliche Reduzierung mechanisch bedingter Ungenauigkeiten bei Einnahme der Untersuchungs/Bearbeitungs-Stellung. Je geringer der Winkel ist, um den der Objektträger verschwenkt werden muß, umso geringer sind Fehler, die aufgrund mechanisch bedingter Vorgaben des Drehlagers bei der Einstellung in Schwenkrichtung entstehen. Ferner wirken auf das Drehlager geringere Kräfte, so daß die bereits oben angemerkte Bilddrift verringert wird oder gar verschwindet, so daß eine bessere Bildstabilität erzielt wird.

1: Teilchenstrahlgerät
2, 2': erste Teilchenstrahlsäule (Elektronenstrahlsäule)
3,3': zweite Teilchenstrahlsäule (Ionenstrahlsäule)
4: Objektträger
5: Aufnahmefläche des Objektträgers
6: Teilchenstrahl der ersten Teilchenstrahlsäule
7: Teilchenstrahl der zweiten Teilchenstrahlsäule
8: Vertikale (Normale)
9: Vakuumkammer
10: Oberseite der Vakuumkammer
11: Schwenklager
12: Verbindungsstrebe
13: Rasterelektronenmikroskop
14: Elektronenquelle (Kathode)
15: Extraktionselektrode
16: Anode
17: Verbindungselement
18
19: Objekt
20: Strahlführungsrohr
21: Objektivlinse
22: Detektor
23: Ablenksystem
24: Strahlachse
25: Strahlachse

Claims

Teilchenstrahlgerät (1), insbesondere ein Elektronenstrahlgerät, mit – mindestens einer ersten Teilchenstrahlsäule (2, 2'), die eine erste Strahlachse (24) aufweist, – mindestens einer zweiten Teilchenstrahlsäule (3, 3'), die eine zweite Strahlachse (25) aufweist, wobei die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule (2, 2', 3, 3') derart angeordnet sind, daß ihre Strahlachsen (24, 25) einen Winkel einschließen, und – einem Objektträger (4) mit einer Aufnahmefläche (5), der in eine Stellung derart schwenkbar ist, daß die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) steht, wobei der Objektträger (4) eine Grundstellung einnimmt, aus der er in die Stellung schwenkbar ist, in der die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) steht, und wobei in der Grundstellung eine Normale (8) zu der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) derart im Raum orientiert ist, daß ein zwischen der ersten Strahlachse (24) und der Normalen (8) eingeschlossener Winkel (α) größer oder gleich einem zwischen der zweiten Strahlachse (25) und der Normalen (8) eingeschlossenen Winkel (α, β) ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1, wobei die Normale (8) der Winkelhalbierenden des von der ersten und der zweiten Strahlachse (24, 25) eingeschlossenen Winkels (α, α) entspricht.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule (2, 2', 3, 3') an einer Vakuumkammer (9) angeordnet sind, in der der Objektträger (4) aufgenommen ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 3, wobei die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule (2, 2', 3, 3') zumindest teilweise in der Vakuumkammer (9) aufgenommen sind.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule (2, 2', 3, 3') an einer Oberseite (10) der Vakuumkammer (9) befestigt sind.
Teilchenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Objektträger (4) an einem Schwenklager (11) angeordnet und über eine Verbindungsstrebe (12) mit der Vakuumkammer (9) verbunden ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 6, wobei der Objektträger (4) über die Verbindungsstrebe (12) mit einer Oberseite (10) der Vakuumkammer (9) verbunden ist.
Teilchenstrahlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Teilchenstrahlsäule (2') einen ersten Strahlerzeuger (14) zur Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls sowie ein erstes Strahlführungssystem (15 bis 18, 21, 23) zur Führung des ersten Teilchenstrahls aufweist, und wobei die zweite Teilchenstrahlsäule (3') einen zweiten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls sowie ein zweites Strahlführungssystem zur Führung des zweiten Teilchenstrahls aufweist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 8, wobei das erste Strahlführungssystem und das zweite Strahlführungssystem eine Objektivlinse (21) zur Fokussierung des ersten bzw. zweiten Teilchenstrahls auf den Objektträger (4) aufweist.
Teilchenstrahlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Teilchenstrahlsäule (2, 2') als Elektronenstrahlsäule und die zweite Teilchenstrahlsäule (3, 3') als Ionenstrahlsäule ausgebildet ist.
Elektronenmikroskop (13), insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop, das als Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 10 ausgebildet ist.
Teilchenstrahlgerät (1), insbesondere ein Elektronenstrahlgerät, mit – mindestens einer ersten Teilchenstrahlsäule (2, 2'), die eine erste Strahlachse (24) aufweist, – mindestens einer zweiten Teilchenstrahlsäule (3, 3'), die eine zweite Strahlachse (25) aufweist, wobei die erste und die zweite Teilchenstrahlsäule (2, 2', 3, 3') derart angeordnet sind, daß ihre Strahlachsen (24, 25) einen Winkel einschließen, und – einem Objektträger (4) mit einer Aufnahmefläche (5), der in eine Stellung derart schwenkbar ist, daß die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht auf der Aufnahmefläche (5) des Objektträgers (4) steht, wobei die erste und die zweite Strahlachse (24, 25) jeweils hinsichtlich der Vertikalen (8) um einen Winkel (α, β) geneigt sind, der betragsmäßig größer als 10° ist.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 12, wobei der Winkel (α, β), um den die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) hinsichtlich der Vertikalen (8) geneigt ist, betragsmäßig im Bereich zwischen 10° und 40° liegt.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 13, wobei der Winkel (α, β), um den die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) hinsichtlich der Vertikalen (8) geneigt ist, betragsmäßig im Bereich zwischen 15° und 35° liegt.
Teilchenstrahlgerät nach Anspruch 14, wobei der Winkel (α, β), um den die erste oder die zweite Strahlachse (24, 25) hinsichtlich der Vertikalen (8) geneigt ist, betragsmäßig im Bereich zwischen 20° und 30° liegt.
Teilchenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Winkel (α, β), mit dem die beiden Strahlachsen (24, 25) hinsichtlich der Vertikalen (8) geneigt sind, betragsmäßig gleich sind.
Teilchenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 16 sowie den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 10.