DE112010002918T5 - Vorrichtung für einen Strahl geladener Teichen und Abbildungsanzeigeverfahren - Google Patents

Vorrichtung für einen Strahl geladener Teichen und Abbildungsanzeigeverfahren Download PDF

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Abstract

Bei der vorliegenden Erfindung wird bei einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit einer Quelle für geladene Teilchen, einer Objektivlinse zum Fokussieren eines primären Strahls geladener Teilchen, der von der der Quelle für geladene Teilchen emittiert wird, einem Abtastdeflektor zum Abtasten einer Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen und einem Detektor zum Erfassen von Signalteilchen, die beim Abtasten der Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, unter Verwendung der vom Detektor erfaßten Signalteilchen eine Abbildung der Probe erhalten, wobei die Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen einen Deflektor zum Auslenken des Einfallswinkels des primären Strahls geladener Teilchen auf die Probe, eine erste und eine zweite unabhängige Stromversorgung zum Zuführen von Strom zum Deflektor und einen Schalter zum Umschalten der von den beiden Stromversorgungen zugeführten Spannungen pro Zeile oder pro Einzelbild beim Abtasten mit dem primären Strahl geladener Teilchen umfaßt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und ein Abbildungs-Anzeigeverfahren dafür und insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen einer dreidimensionalen Abbildung an einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die mit einer Stereo-Bildpaar-Betrachtungsfunktion ausgestattet ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei der Aufnahme einer dreidimensionalen Abbildung zeigt eine Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, etwa ein Rasterelektronenmikroskop, abwechselnd zwei Bilder für das linke Auge bzw. das rechte Auge, die unter verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen wurden (angeführte Druckschrift 1), oder es erfolgt eine stereoskopische Betrachtung nach dem Kreuzverfahren, dem Parallelverfahren oder den Anaglyphverfahren mit einer Rot-Blau-Brille.
  • Es wurde in den letzten Jahren auch eine Methode zum Erhalten einer gekippten Abbildung einer Probe durch Verkippen eines Strahls geladener Teilchen relativ zur Probe (Patent-Druckschrift 2) und eine stereoskopische Flüssigkristallanzeige für die Verwendung bei einem Anzeigeverfahren für dreidimensionale Abbildungen entwickelt, so daß es in den entsprechenden technischen Gebieten durchaus Methoden für eine stereoskopische Betrachtung gibt.
  • ZITIERLISTE
  • PATENT-DRUCKSCHRIFTEN
    • Patent-Druckschrift 1: JP-U-55-48610
    • Patent-Druckschrift 2: JP-A-2-33843
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Bei den genannten herkömmlichen und veröffentlichten Techniken wird aus parallaktischen Abbildungen eine stereoskopische Abbildung aufgebaut, wobei der rechte und der linke Winkel zur zentralen optischen Achse in einer Achsenrichtung (zum Beispiel der Richtung der X-Achse) gleich sind (zum Beispiel ±3° betragen), so daß eine stereoskopische Abbildung erhalten wird, bei der die Probe direkt von oben betrachtet wird.
  • Es kann zwar dadurch eine stereoskopische Abbildung aus einer anderen Richtung (zum Beispiel von schräg oben) erhalten werden, daß der Probentisch gekippt oder verdreht wird, wobei jedoch der Zeitaufwand dafür zu einem Problem wird, wenn der Probentisch mechanisch verstellt wird, wobei sich auch der Beobachtungspunkt verändert, wodurch der ganze Vorgang sehr kompliziert wird.
  • Die verschiedenen stereoskopischen Betrachtungsverfahren weisen die im folgenden genannten Merkmale auf, und welches der Betrachtungsverfahren jeweils das am besten geeignete ist, kann nicht generell im voraus angegeben werden.
  • Das Kreuzverfahren und das Parallelverfahren erfordern keine besonderen Einrichtungen und ermöglichen eine mit dem bloßen Auge zu betrachtende stereoskopische Ansicht, diese Verfahren sind jedoch für den gewöhnlichen Betrieb nicht geeignet und müssen speziell trainiert werden, wobei sich in der Regel herausstellt, daß nicht alle Bediener damit zurecht kommen.
  • Das Anaglyphverfahren ermöglicht ohne besonderes Training eine stereoskopische Betrachtung, es ist jedoch immer eine Rot-Blau-Brille erforderlich, so daß es für den gewöhnlichen Betrieb nicht geeignet ist und die Helligkeit durch den Farbfilter abnimmt.
  • Die stereoskopische Flüssigkristallanzeige erfordert kein Training und ermöglicht eine stereoskopische Betrachtung mit dem bloßen Auge und ist daher eher für den gewöhnlichen Betrieb geeignet, es ist jedoch Platz für die Installation erforderlich, und es ist teuer.
  • Wie beschrieben haben die Betrachtungsverfahren jeweils ihre eigenen Vorteile/Nachteile, und die einen Bediener kommen damit zurecht und andere nicht, so daß es am besten ist, wenn das stereoskopische Betrachtungsverfahren frei gewählt werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von rechten und linken parallaktischen Abbildungen nicht nur direkt von oben, sondern auch von schräg oben zu schaffen. Außerdem sollen eine Anzeigeeinrichtung für parallaktische Abbildungen und ein Bedienungsbildschirm zum Umschalten zwischen den stereoskopischen Betrachtungsverfahren geschaffen werden.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Erfindungsgemäß umfaßt eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit einer Quelle für geladene Teilchen, mit einer Objektivlinse zum Fokussieren eines primären Strahls geladener Teilchen, der von der der Quelle für geladene Teilchen emittiert wird, mit einem Abtastdeflektor zum Abtasten einer Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen und mit einem Detektor zum Erfassen von Signalteilchen, die beim Abtasten der Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, um unter Verwendung der vom Detektor erfaßten Signalteilchen eine Abbildung der Probe zu erhalten, einen Deflektor zum Auslenken des Einfallswinkels des primären Strahls geladener Teilchen auf die Probe, eine erste und eine zweite unabhängige Stromversorgung zum Zuführen von Strom zum Deflektor und einen Schalter zum Umschalten zwischen den beiden Stromversorgungen pro Zeile oder pro Einzelbild beim Abtasten mit dem primären Strahl geladener Teilchen.
  • Gleichermaßen umfaßt erfindungsgemäß eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit einer Quelle für geladene Teilchen, mit einer Objektivlinse zum Fokussieren eines primären Strahls geladener Teilchen, der von der der Quelle für geladene Teilchen emittiert wird, mit einem Abtastdeflektor zum Abtasten einer Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen und mit einem Detektor zum Erfassen von Signalteilchen, die beim Abtasten der Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, um unter Verwendung der vom Detektor erfaßten Signalteilchen eine Abbildung der Probe zu erhalten, einen Deflektor zum Auslenken des Einfallswinkels des primären Strahls geladener Teilchen auf die Probe, wobei dem Deflektor zwei verschiedene Spannungen zugeführt werden, um eine erste und eine zweite Abbildung zu erhalten, und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der ersten Abbildung und der zweiten Abbildung, wobei zwischen den Orten umgeschaltet wird, an denen die erste Abbildung und die zweite Abbildung an der Anzeigeeinheit dargestellt werden.
  • VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Mit dem genannten Aufbau wird eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen geschaffen, mit der eine stereoskopische Abbildung für einen Blick nicht nur direkt von oben, sondern auch von schräg oben erhalten wird. Außerdem werden eine Anzeigeeinrichtung für eine parallaktische Abbildung und ein Betrachtungs-Bildschirm geschaffen, bei denen zwischen den stereoskopischen Betrachtungsverfahren umgeschaltet werden kann, so daß der Nutzer allein durch die Bedienung einer Maus die Betrachtungsrichtung, den Parallaxwinkel und das stereoskopische Betrachtungsverfahren auswählen kann.
  • Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch ein Rasterelektronenmikroskop, das ein Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 zeigt eine Einrichtung zum symmetrischen Verkippen ohne Kippen der Strahl-Mittellinie.
  • 3 zeigt eine Einrichtung zum Erfassen von unabhängigen parallaktischen Abbildungen durch Verkippen der Strahl-Mittellinie.
  • 4A ist eine Darstellung zur Erläuterung des Strahl-Verkippens (x-Richtung).
  • 4B ist eine Darstellung zur Erläuterung des Strahl-Verkippens (y-Richtung).
  • 4C ist eine Darstellung zur Erläuterung des Strahl-Verkippens (Kippwinkel ϕ, Rotationswinkel θ, Parallaxwinkel ω).
  • 5 zeigt ein Beispiel für eine Steuertabelle.
  • 6 zeigt ein Beispiel für die Anordnung eines Bedienungsbildschirms bei einer beispielhaften Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt schematisch ein Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung, wobei die auf einer Probe durch außerhalb der Achse auf eine Objektivlinse einfallende Strahlen erzeugte Aberration durch ein optisches System mit einer Anzahl von Linsenstufen vollständig beseitigt wird.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezug auf die Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Die 1 zeigt schematisch ein Rasterelektronenmikroskop, das ein Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Zwischen einer Kathode 1 und einer Anode 2, die eine Elektronenkanone 1' bilden, die eine Quelle für einen Strahl geladener Teilchen darstellt, wird von einer Hochspannungs-Steuer-Stromversorgung 18, die von einem Computer 28 als Steuereinheit gesteuert wird, eine Spannung angelegt. Von der Kathode 1 wird ein primärer Elektronenstrahl 3 extrahiert, der einen primären Strahl geladener Teilchen darstellt. Der primäre Elektronenstrahl 3 wird mittels einer (nicht gezeigten) Beschleunigungsanode beschleunigt und in einer nachfolgenden Stufe zu einem Linsensystem geführt.
  • Der primäre Elektronenstrahl 3 wird von einer ersten Kondensorlinse 4 fokussiert, die von einer ersten Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung 19 gesteuert wird, und dann mit einer zweiten Kondensorlinse 5 weiter fokussiert, die von einer zweiten Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung 20 gesteuert wird. Eine Blendenplatte 6 beseitigt die nicht benötigten Teile des primären Elektronenstrahls 3, der danach zu einer Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls geführt wird, die von einer Stromversorgung 24 zur Steuerung des Kippwinkels des Primärstrahls gesteuert wird. Die Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls wird von einer oberen Ablenkspule 10a und einer unteren Ablenkspule 10b gebildet. Über der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls befindet sich eine Stigmatorspule 8, deren Funktion später erläutert wird. Der Strom für die Stigmatorspule 8 wird von einer Stigmator-Stromversorgung 23 kontrolliert.
  • Die genannte Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls befindet sich über einer Objektivlinse 12, die von einer Objektivlinsen-Steuer-Stromversorgung 26 gesteuert wird. Um die Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls herum ist eine Abtastspule 11 mit einer oberen und einer unteren Stufe (11a, 11b) angeordnet, die dafür vorgesehen ist, den primären Elektronenstrahl 3 über eine Probe 14 zu führen, die an einem Probenhalter (nicht gezeigt) angebracht ist. Die Abtastspule 11 wird von einer Abtastspulen-Steuer-Stromversorgung 25 gesteuert. Der Probenhalter, an dem die Probe 14 angebracht ist, kann mittels eines Probentisches 15 in den Richtungen einer XY-Ebene oder in der Z-Richtung bewegt werden, wodurch sichergestellt wird, daß der Abtastbereich des primären Elektronenstrahls, das heißt das Sichtfeld auf der Probe bewegt werden kann. Die Bewegung des Probentisches 15 wird von einer Tisch-Steuereinheit 44 gesteuert.
  • Mittels der Abtastspulen-Steuer-Stromversorgung 25 kann der Ablenkstrom für die horizontale Richtung und der Ablenkstrom für die vertikale Richtung für den primären Elektronenstrahl 3 so eingestellt werden, daß der primäre Elektronenstrahl 3 kontrolliert zweidimensional über die Probe 14 geführt wird. Die bei der Bestrahlung mit dem primären Elektronenstrahl 3 an der Probe 14 erzeugten Sekundärelektronen werden durch einen Generator für ein orthogonales elektromagnetisches Feld zur Sekundärelektronenseparation (nicht gezeigt) von den Primärelektronen getrennt und mit einem Sekundärelektronendetektor 16 erfaßt. Die vom Sekundärelektronendetektor 16 erzeugten Signale werden mit einem Signalverstärker 17 verstärkt und dann über eine Signaleingabeeinheit 27 in den Computer 28 eingegeben.
  • Die an der Probenoberfläche zurückgestreuten Elektronen des primären Elektronenstrahls 3 werden von einem Detektor 13 für rückgestreute Elektronen erfaßt, dessen Signal in einem weiteren Signalverstärker 17 verstärkt und daraufhin über die Signaleingabeeinheit 27 in den Computer 28 eingegeben wird. Anhand der rückgestreuten Elektronen wird vom Computer 28 durch Bildbearbeitung eine Abbildung erzeugt, die an einer Anzeigeeinheit 29 angezeigt werden kann.
  • Das Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Eingabeeinheit, an der die Bedingungen für die Aufnahme von Abbildungen (wie der Umschaltvorgang zwischen dem zweidimensionalen Betrachtungsmodus und dem dreidimensionalen Betrachtungsmodus, die Abtastgeschwindigkeit, die Beschleunigungsspannung und so weiter) eingestellt werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert der Computer (die Steuereinheit) 28 die Ströme für die die Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls und die Abtastspule 11 über die Stromversorgung 24 zur Steuerung des Kippwinkels des Primärstrahls und die Abtastspulen-Steuer-Stromversorgung 25, so daß in Verbindung mit der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls bei der dreidimensionalen Betrachtung auf Echtzeitbasis die Richtung der Probenbetrachtung geändert werden kann, ohne daß dazu eine mechanische Betätigung des Probentisches 15 erforderlich ist.
  • Im folgenden wird die dreidimensionale Betrachtung auf Echtzeitbasis beschrieben.
  • Durch Steuern des primären Strahls geladener Teilchen (zum Beispiel eines Elektronenstrahls oder eines Ionenstrahls) 3 derart, daß entsprechend einem Parallaxwinkel die beiden Abtastvorgänge für eine nach links gekippte Abtastung und für eine nach rechts gekippte Abtastung auf der gleichen Abtastzeile der Probe durch Umschalten auf eine linke und eine rechte Parallaxabbildung pro Zeile oder pro Einzelbild ausgeführt werden, lassen sich diese Abbildungen auf Echtzeitbasis erhalten und in einem Bildspeicher 30 speichern. Mit anderen Worten setzt der Computer 28 eine Abtastabbildung für den nach links gekippten Strahl auf der Basis der Erfassungssignale für die Sekundärelektronen zusammen, die bei den ungeraden Abtastvorgängen erhalten werden, das heißt bei den Abtastungen mit einem nach links gekippten primären Elektronenstrahl, und er setzt die Abtastabbildung für den nach rechts gekippten Strahl auf der Basis der Erfassungssignale für die Sekundärelektronen zusammen, die bei den geraden Abtastvorgängen erhalten werden, das heißt bei den Abtastungen mit dem nach rechts gekippten primären Elektronenstrahl. Diese linken und rechten Parallaxabbildungen werden dann dreidimensional verarbeitet, so daß eine dreidimensionale Betrachtung auf Echtzeitbasis erfolgt.
  • In der 2 ist die Einrichtung gezeigt, mit der der Strahl symmetrisch zur Mittelachse geneigt wird. Das Bezugszeichen 37 bezeichnet die Trajektorie des geneigten Strahls für das linke Auge (Verkippen nach links) und das Bezugszeichen 38 die Trajektorie des geneigten Strahls für das rechte Auge (Verkippen nach rechts).
  • Um eine linke und eine rechte Parallaxabbildung zu erhalten, wird das Signal vom der Stromversorgung 24 zur Steuerung des Kippwinkels des Primärstrahls mit einem Kippsignalverstärker 33 verstärkt und das verstärkte Signal mit einem Kipprichtungsumkehrschalter 34 bei jeder Zeile oder bei jedem Einzelbild umgeschaltet. Dabei wird zum Beispiel für das Kippen nach rechts ein invertierendes Eingabeelement 32 vorgesehen, so daß das Kippsignal für links invertiert und für die rechte Seite derart eingegeben wird, daß der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls ein Plus-Minus-Strom zugeführt wird, mit dem Ergebnis, daß der Strahl symmetrisch zur Mittelachse gekippt wird. Mit anderen Worten wird zum Kippen des Strahls nach links und rechts zum Beispiel ein Strom von 1 A der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls zugeführt, um den Strahl nach links zu kippen, wobei dann zum Kippen des Strahls nach rechts das Stromsignal invertiert wird und ein Strom von –1 A zugeführt wird. Mit dieser Anordnung ist der Strahl um die Mittelachse zentriert, und es wird eine stereoskopische Abbildung erhalten, die einer Betrachtung der Probe direkt von oben entspricht.
  • Es wird nun ein Verfahren zum Ausbilden einer dreidimensionalen Abbildung mit einer Betrachtung der Probe von schräg oben beschrieben.
  • Wie in der 3 gezeigt, wird dazu eine zweite Stromversorgung 36 zur Steuerung des Kippwinkels des Strahls vorgesehen, damit die Steuerung mit zwei unabhängigen Systemen erfolgen kann, wozu Kippsignalverstärker 33 verwendet werden, damit das Kippen nach links und nach rechts mit voneinander unabhängigen Steuerwerten erfolgen kann. Bei dieser Anordnung wird der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls kein Plus-Minus-Strom zugeführt, sondern es werden der Steuerspule 10 sowohl Plus-Ströme als auch Minus-Ströme zugeführt, womit es möglich wird, eine stereoskopische Abbildung zu erhalten, die einer Betrachtung der Probe von schräg oben entspricht. Es sind zwar hier sowohl die erste Stromversorgung 24 zur Steuerung des Kippwinkels des Strahls als auch die zweite Stromversorgung 36 zur Steuerung des Kippwinkels des Strahls vorgesehen, dies stellt jedoch keine Einschränkung dar, sondern das Abbildungsverfahren kann auch mit einer einzigen Steuer-Stromversorgung durchgeführt werden, wobei dann eine Umschaltung zwischen den Steuerwerten mittels eines DACs erfolgt.
  • In den 4A bis 4C ist der gekippte Strahl bei dem genannten Schema dargestellt. Mit θ ist der Rotationswinkel bezeichnet, mit ϕ der Kippwinkel und mit ω der Parallaxwinkel. T bezeichnet den Kreis der Beobachtungsrichtung beim Beobachtungswinkel ϕ. Die Mittelachse der Trajektorie des Primärstrahls entspricht der herkömmlichen Mittelachse. Mit der Angabe eines Wertes für ϕ wird virtuell ein konzentrischer Kreis um die herkömmliche Mittelachse festgelegt und mit der Angabe eines Wertes für θ die Kipprichtung des Strahls. Durch die Angabe eines Parallaxwinkels wird eine Strahlkipptrajektorie 37 für das linke Auge und eine Strahlkipptrajektorie 38 für das rechte Auge eingeführt. Durch das den Parallaxwinkeln entsprechende Zuführen von Strömen zu der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls kann die Probe 14 stereoskopisch in der Beobachtungsrichtung betrachtet werden, die der Benutzer wünscht.
  • In der 4A ist der Primärstrahl um den Kippwinkel ϕ in der x-Richtung gekippt. Es wird dabei angenommen, daß der Strom durch die x-Spule der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls gleich Ix ist. In der 4B ist der Primärstrahl um den Kippwinkel ϕ in der y-Richtung gekippt. Es wird dabei angenommen, daß der Strom durch die y-Spule der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls gleich Iy ist.
  • Die 4C zeigt den Fall, daß der Kippwinkel ϕ ist, der Rotationswinkel θ und der Parallaxwinkel ω. In diesem Fall wird der beim Kippen nach rechts der x-Spule zugeführte Strom bestimmt durch Ix·(sin(ϕ + ω)/sin(ϕ))·cosθ und der der y-Spule zugeführte Strom durch Iy·(sin(ϕ + ω)/sin(ϕ))·sinθ. Beim Kippen nach links wird der der x-Spule zugeführte Strom bestimmt durch Ix·(sin(ϕ – ω)/sin(ϕ))·cosθ und der der y-Spule zugeführte Strom durch Iy·(sin(ϕ – ω)/sin(ϕ))·sinθ.
  • Unter Verwendung der in der 5 gezeigten Steuertabellen, die aus den trigonometrischen Funktionen in der x-Richtung und der y-Richtung und Experimenten erhalten werden, ist die Vorgehensweise für den Benutzer einfach. Wenn der Benutzer den Rotationswinkel θ, den Kippwinkel ϕ und den Parallaxwinkel ω angibt, führt der Computer 28 die in der Steuertabelle angegebenen Stromwerte der Steuerspule für den Kippwinkel des Strahls zu. Wenn zum Beispiel der passende Rotationswinkel in der Steuertabelle nicht angegeben ist, kann der Computer 28 den passenden Wert zum Beispiel durch eine Interpolation berechnen.
  • Es ist auch möglich, die Beobachtungsrichtung ohne Zuhilfenahme der genannten Verbesserung dadurch zu ändern, daß der Probentisch 15 gekippt oder gedreht wird, wobei jedoch viel Zeit zum Festlegen der gewünschten Position und zur Berücksichtigung der Verschiebung der Beobachtungsposition erforderlich ist. Die genannte Verbesserung kann jedoch in Verbindung mit einem Kippen oder Drehen des Probentisches verwendet werden, um einen bestimmten Vorteil zu erhalten (zum Beispiel um zu vermeiden, daß die Auflösung wegen des Verkippens des Strahls abnimmt), wobei durch die Kombination der Anwendungsbereich der Vorrichtung größer wird.
  • (Probleme mit der Auslenkung aus der Achse und der Position der Stigmatorspule)
  • Um an der Probe einen gewünschten Parallaxwinkel zu erhalten, fällt der Strahl auf eine Position der Objektivlinse, die von der Hauptachse entfernt ist, um von der Strahl-Rückschwingfunktion der Linse Gebrauch zu machen, wie es in der obengenannten, veröffentlichten Patent-Druckschrift beschrieben ist. Beim Durchlaufen eines außerhalb der Achse liegenden Bereichs der Stigmatorspule 8 unterliegt der Strahl jedoch einer Ablenkwirkung, die den Kippwinkel des Strahls ändert.
  • Wenn ein Strahl neben der Hauptachse der Objektivlinse verläuft, nimmt außerdem die Auflösung durch die sphärische Aberration der Objektivlinse ab, und es tritt eine Verzerrung durch die chromatische Aberration auf.
  • Es wird daher eine Ausführung beschrieben, die bei der stereoskopischen Betrachtung mit dem obigen Aufbau von Nutzen ist. Es wird dabei ein Beispiel für die Anordnung der Stigmatorspule 8 bei der in der 1 gezeigten vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Die Stigmatorspule 8 befindet sich an einer Stelle, an der sie ihre Korrekturfunktion ausführen kann und sie den Kippwinkel nicht beeinflußt. Da sie an einer Stelle angeordnet sein muß, an der der Strahl leicht geformt werden kann und auch kaum eine Ablenkfunktion auftritt, befindet sie sich an eine Stelle über der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls, an der sich der Strahl noch nicht neben der Achse befindet. Mit dieser Anordnung erfolgt eine wirkungsvolle Korrektur des Astigmatismus und außerdem tritt kaum eine Ablenkfunktion auf, die den Kippwinkel beeinflußt.
  • Außerdem kann der Strahl ausgelenkt werden, ohne einer Parallaxwinkelkippung zu unterliegen, so daß die Vorrichtung mit dem Strahl geladener Teilchen auf den gewöhnlichen Betrieb umgeschaltet und dabei die Stigmatorspule 8 verwendet werden kann.
  • Es wird nun ein Anzeigeprogramm für eine Parallaxabbildung sowie ein Bedienungsbildschirm für das Umschalten auf ein stereoskopisches Betrachtungsverfahren beschrieben.
  • Die 6 zeigt einen Bedienungsbildschirm bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen. Es sind ein Bezeichnungspunkt 39 für den Parallaxwinkel und ein Bezeichnungspunkt 40 für die Betrachtungsrichtung vorgesehen, und wenn die einzelnen Punkte bezeichnet werden, werden die entsprechenden Werte aus der Steuertabelle der 5 abgerufen, um den der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls zuzuführenden Strom zu steuern. Auf diese Weise kann der Benutzer den Parallaxwinkel und die Betrachtungsrichtung leicht angeben.
  • Die Angabe der Betrachtungsrichtung kann nicht nur am Bedienungsbildschirm erfolgen, sondern zum Beispiel auch mittels Hardware wie zum Beispiel einem Joystick und dergleichen. Außer bei der stereoskopischen Betrachtung kann der Strahl auch bei einer gewöhnlichen Betrachtung mit dem Bedienungsfeld der 6 gekippt werden, so daß ohne Kippen des Probentisches 15 sofort eine zweidimensionale Abbildung der gekippten Probe erhalten werden kann. Die Anwendung ist somit auch bei der gewöhnlichen Betrachtung möglich.
  • Zum Betrachten der stereoskopischen Abbildung der Probe kann eine stereoskopische Flüssigkristallanzeige verwendet werden.
  • In letzter Zeit wird immer mehr von der Betrachtung einer stereoskopischen Flüssigkristallanzeige mit einer dafür vorgesehen Brille zu der Betrachtung einer stereoskopischen Anzeige mit dem bloßen Auge übergegangen. Bei Spielen und Medienanwendungen ist die Verwendung einer dafür vorgesehenen Brille für eine dreidimensionale Betrachtung im allgemeinen akzeptabel; bei einer Vorrichtung für einen geladenen Teilchenstrahl sind während der dreidimensionalen Betrachtung jedoch laufend Einstellungen und Festlegungen der Beobachtungsbedingungen erforderlich, so daß das dabei erforderliche dauernde Aufsetzen und Abnehmen der Brille lästig ist und eine spektroskopische Betrachtung mit dem bloßen Auge vorzuziehen ist.
  • Die stereoskopische Flüssigkristallanzeige für das bloße Auge kann in zwei Typen eingeteilt werden. Bei dem einen Typ ist eine schlitzförmige Flüssigkristallblende in dem Flüssigkristallfeld angeordnet, die Parallaxsperre genannt wird, und in Übereinstimmung mit der Parallaxsperre werden Pixel für Pixel für das linke und das rechte Auge Teile der Abbildungsdaten dargestellt. Bei dem anderen Typ ist vor dem Flüssigkristallfeld eine halbkreisförmige Strahlteilerlinse mit Richtwirkung angeordnet und entsprechend der Linse werden Teile der Abbildungsdaten für das linke und das rechte Auge angezeigt. Für eine stereoskopische Ansicht werden bei der stereoskopischen Flüssigkristallanzeige Teile der Pixeldaten für links und rechts entsprechend der Pixelanordnung des Displays eingegeben. Da die Abbildungsdaten entsprechend der linken/rechten Parallaxe abwechselnd für jede Zeile der Abtastung erfaßt werden, werden die linken/rechten Parallax-Pixeldatenteile in einem Zeilenspeicher für zwei Zeilen gespeichert und für die Anordnung so umgewandelt, daß sie in Übereinstimmung mit der Anzeigerate des Displays ausgegeben werden, so daß eine stereoskopische Ansicht auf Echtzeitbasis möglich ist.
  • Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mit dem bei einer stereoskopischen Flüssigkristallanzeige sehr leicht eine stereoskopische Ansicht erhalten werden kann. Die der linken und der rechten Parallaxe entsprechenden Abbildungen werden seitlich angeordnet, und die linke und die rechte Abbildung wird überkreuz oder weitsichtig auf der Basis des Kreuzverfahrens oder des Parallelverfahrens angeordnet und mit dem entsprechenden Auge überlappend betrachtet, so daß eine stereoskopische Ansicht möglich ist. In diesem Fall werden die Teile der Abbildungsdaten, die der zeilenweise eingegebenen linken und rechten Parallaxe entsprechen, einfach zweidimensional links und rechts angeordnet. Bei einem anderen, Anaglyph genannten Verfahren werden rot-blaue Brillen verwendet, wobei die linke und die rechte Abbildung entsprechend eingefärbt und überlappend auf einem gewöhnlichen Display angezeigt werden.
  • Die einzelnen stereoskopischen Betrachtungsverfahren weisen jeweils charakteristische Merkmale auf, die im folgenden genannt werden, und welches von ihnen geeignet ist, hängt vor allem vom Betrachter ab.
  • Die stereoskopische Flüssigkristallanzeige erfordert kein Training, behindert den gewöhnlichen Betrieb nicht und ermöglicht eine stereoskopische Betrachtung mit dem bloßen Auge, erfordert jedoch einigen Platz zur Unterbringung und ist teuer.
  • Das Kreuzverfahren sowie das Parallelverfahren benötigt keine besondere Einrichtung und ermöglicht eine stereoskopische Betrachtung mit dem bloßen Auge, wegen der Überkreuzung der Weitsicht sind diese Verfahren jedoch nicht für den gewöhnlichen Betrieb geeignet und erfordern ein Training, und nicht wenige Benutzer sind für diese Verfahren ungeeignet.
  • Das Anaglyphverfahren erlaubt eine stereoskopische Betrachtung ohne Training, erfordert jedoch für die stereoskopische Betrachtung das Tragen einer rot-blauen Brille, so daß es für den gewöhnlichen Betrieb wegen des ständigen Auf/Absetzens der Brille und der Abnahme der Helligkeit durch den Farbfilter nicht geeignet ist.
  • Am Bedienungsbildschirm der 6 ist außer dem genannten Bezeichnungspunkt 40 für die Betrachtungsrichtung und dem genannten Bezeichnungspunkt 39 für den Parallaxwinkel ein Auswahlpunkt 43 für das stereoskopische Betrachtungsverfahren vorgesehen, mit dem die stereoskopische Flüssigkristallanzeige/das Kreuzverfahren/das Parallelverfahren bzw. Anaglyphverfahren ausgewählt wird. Dieser Auswahlpunkt kann durch Hardware wie zum Beispiel einen Schalter ersetzt werden. Durch das Vorsehen eines ersten Anzeigebereichs 41 zum Darstellen einer ebenen Abbildung der linken oder der rechten Parallax-Abbildungsdatenteile und eines zweiten Anzeigebereichs 42 zum Anzeigen der anderen Datenteile und damit der linken und der rechten Parallaxabbildung auf dem Bedienungsbildschirm der Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und der Darstellung einer Abbildung für das rechte Auge und einer Abbildung für das linke Auge im ersten Anzeigebereich 41 bzw. im zweiten Anzeigebereich 42 und das Anordnen des ersten Anzeigebereichs 41 auf der linken Seite und des zweiten Anzeigebereichs 42 auf der rechten Seite können mit dem Kreuzverfahren stereoskopische Betrachtungen auf Echtzeitbasis erfolgen.
  • Der genannte Auswahlpunkt 43 für das stereoskopische Betrachtungsverfahren wird zum Beispiel mittels einer Schaltfläche betätigt. In der 6 ist als Beispiel das Kreuzverfahren ausgewählt worden.
  • Durch das Drücken eines Umschaltknopfes für das Parallelverfahren wird der Wert des Steuer-DAC für den Kippstrom intern invertiert, wozu die Zeitgebung für das Umschalten des Schaltkippwinkels physikalisch invertiert wird, so daß der der Spule zum Kippen des Strahls geladener Teilchen zugeführt Strom invertiert wird, oder wozu die Zeitgebung für das linke und rechte Abtasten invertiert wird. Es wird dann eine Abbildung für das linke Auge im ersten Anzeigebereich 41 angezeigt und eine Abbildung für das rechte Auge im zweiten Anzeigebereich 42. Das Umschalten auf das Parallelverfahren erfolgt somit unmittelbar.
  • Durch das Drücken eines Umschaltknopfes für das Anaglyphverfahren werden die linke und die rechte Parallaxabbildung in den entsprechenden Farben eingefärbt und überlappend angezeigt, so daß mit einer Brille eine stereoskopische Anaglyph-Betrachtung erfolgen kann.
  • Durch das Drücken eines Umschaltknopfes für eine stereoskopische Flüssigkristallanzeige für die Eingabe von linken/rechten Parallax-Pixeldaten entsprechend der Pixelanordnung der stereoskopischen Flüssigkristallanzeige (Parallaxsperrenverfahren, Strahlteiler-(Linsen-)Verfahren und so weiter) kann eine stereoskopische Betrachtung mittels der stereoskopischen Flüssigkristallanzeige erfolgen.
  • Auf diese Weise kann der Benutzer leicht das für ihn geeignete stereoskopische Betrachtungsverfahren auswählen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist wie in der 7 gezeigt darüberhinaus unter der ersten Kondensorlinse 4 und der zweiten Kondensorlinse 5 (in der 7 nicht gezeigt) eine dritte Kondensorlinse (Aberrationskorrekturlinse) 9 vorgesehen, die mittels einer dritten Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung 22 gesteuert wird. Über der dritten Kondensorlinse 9 ist eine elektromagnetische Spule 7 zur Ausbildung von Parallaxwinkeln angeordnet, die von einer ersten Stromversorgung 21 zur Steuerung der Aberration und einer zweiten Stromversorgung 35 zur Steuerung der Aberration angesteuert wird.
  • Durch die unabhängige Steuerung von zwei Systemen wie im Fall der oben beschriebenen Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls und durch Verknüpfen mit der Steuerung der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls kann die Außerachsenaberration der Objektivlinse durch die Aberration der dritten Kondensorlinse (Aberrationskorrekturlinse) 9 bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung aufgehoben werden, wodurch sichergestellt wird, daß die auf der Außerachsenaberration beruhende Verzerrung beseitigt wird.
  • Wenn zu erwarten ist, daß die Verzerrung durch die Aberration klein ist, wie es bei kleinen Kippwinkeln der Fall ist, wird der Strahl nur mit der Steuerspule 10 für den Kippwinkel des Strahls gekippt, ohne daß die elektromagnetische Spule 7 für den Parallaxwinkel benutzt wird. Die Verzerrung kann in einem gewissen Ausmaß mit der Stigmatorspule 8 allein behoben werden, ohne die Aberration aufzuheben, so daß entsprechend der Situation entweder die Astigmatismuskorrektur zur Aufhebung der Aberration allein oder beide verwendet werden, wodurch die Bedienung einfacher wird. Die Stigmatorspule 8 ist dazu über der elektromagnetischen Spule 7 für den Parallaxwinkel angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann ist klar, daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen erfolgen können, ohne daß der Umfang der vorliegenden Erfindung und der Schutzbereich der folgenden Patentansprüche verlassen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kathode
    1'
    Elektronenkanone
    2
    Anode
    3
    primärer Elektronenstrahl
    4
    erste Kondensorlinse
    5
    zweite Kondensorlinse
    6
    Blendenplatte
    7
    elektromagnetische Spule für den Parallaxwinkel
    8
    Stigmatorspule
    9
    dritte Kondensorlinse (Aberrationskorrekturlinse)
    10
    Steuerspule für den Kippwinkel des Strahls
    11
    Abtastspule
    12
    Objektivlinse
    13
    Detektor für rückgestreute Elektronen
    14
    Probe
    15
    Probentisch
    16
    Sekundärelektronendetektor
    17
    Signalverstärker
    18
    Hochspannungs-Steuer-Stromversorgung
    19
    erste Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung
    20
    zweite Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung
    21
    erste Stromversorgung zur Steuerung der Aberration
    22
    dritte Kondensorlinsen-Steuer-Stromversorgung
    23
    Stigmator-Stromversorgung
    24
    erste Stromversorgung zur Steuerung des Kippwinkels des Strahls
    25
    Abtastspulen-Steuer-Stromversorgung
    26
    Objektivlinsen-Steuer-Stromversorgung
    27
    Signaleingabeeinheit
    28
    Computer
    29
    Anzeigeeinheit
    30
    Bildspeicher
    31
    Eingabeeinheit
    32
    invertierende Eingabeeinheit
    33
    Kippsignalverstärker
    34
    Kipprichtungsumkehrschalter
    35
    zweite Stromversorgung zur Steuerung der Aberration
    36
    zweite Stromversorgung zur Steuerung des Kippwinkels des Strahls
    37
    Strahltrajektorie für das linke Auge
    38
    Strahltrajektorie für das rechte Auge
    39
    Bezeichnungspunkt für den Parallaxwinkel
    40
    Bezeichnungspunkt für die Betrachtungsrichtung
    41
    erster Anzeigebereich
    42
    zweiter Anzeigebereich
    43
    Auswahlpunkt für das stereoskopische Betrachtungsverfahren
    44
    Tisch-Steuereinheit

Claims (8)

  1. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, mit einer Quelle für geladene Teilchen; einer Objektivlinse zum Fokussieren eines primären Strahls geladener Teilchen, der von der der Quelle für geladene Teilchen emittiert wird; einem Abtastdeflektor zum Abtasten einer Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen; und mit einem Detektor zum Erfassen von Signalteilchen, die beim Abtasten der Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, um unter Verwendung der vom Detektor erfaßten Signalteilchen eine Abbildung der Probe zu erhalten, umfassend: einen Deflektor zum Auslenken des Einfallswinkels des primären Strahls geladener Teilchen auf die Probe; eine erste und eine zweite unabhängige Stromversorgung zum Zuführen von Strom zum Deflektor; und einen Schalter zum Umschalten zwischen den beiden Stromversorgungen pro Zeile oder pro Einzelbild beim Abtasten mit dem primären Strahl geladener Teilchen.
  2. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei unter Verwendung einer ersten Abbildung der Probe, die mittels der Signalteilchen beim Anlegen der ersten Stromversorgung erhalten wird, und einer zweiten Abbildung der Probe, die mittels der Signalteilchen beim Anlegen der zweiten Stromversorgung erhalten wird, eine stereoskopische Abbildung der Probe erzeugt wird, die einem Blick von schräg oben entspricht.
  3. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei eine Tabelle zur Vorgabe der an den Deflektor entsprechend der Kipprichtung des primären Elektronenstrahls anzulegenden Ströme vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei auf der der Quelle für geladene Teilchen gegenüberliegenden Seite des Deflektors ein Stigmator zur Korrektur des Astigmatismus des primären Strahls geladener Teilchen vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, mit einer Kondensorlinse auf der der Quelle für geladene Teilchen gegenüberliegenden Seite des Deflektors, um die in der Objektivlinse erzeugte Außerachsenaberration durch die Kondensorlinse aufzuheben.
  6. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, mit einer Quelle für geladene Teilchen; einer Objektivlinse zum Fokussieren eines primären Strahls geladener Teilchen, der von der der Quelle für geladene Teilchen emittiert wird; einem Abtastdeflektor zum Abtasten einer Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen; und mit einem Detektor zum Erfassen von Signalteilchen, die beim Abtasten der Probe mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, um unter Verwendung der vom Detektor erfaßten Signalteilchen eine Abbildung der Probe zu erhalten, umfassend: einen Deflektor zum Auslenken des Einfallswinkels des primären Strahls geladener Teilchen auf die Probe; und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen einer ersten Abbildung und einer zweiten Abbildung unter Anlegen von zwei verschiedenen Spannungen an den Deflektor bei der Aufnahme der ersten Abbildung und der zweiten Abbildung, wobei an der Anzeigeeinheit zwischen den Orten umgeschaltet wird, an denen die erste Abbildung und die zweite Abbildung an der Anzeigeeinheit dargestellt werden.
  7. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei entsprechend dem Kreuzverfahren, einem stereoskopischen Verfahren oder dem Anaglyphverfahren zwischen den Orten für die erste und die zweite Abbildung umgeschaltet wird.
  8. Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei unter Verwendung der ersten und der zweiten Abbildung an einer stereoskopischen Anzeigeeinheit eine stereoskopische Abbildung erzeugt wird.
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