DE112010002934T5

DE112010002934T5 - Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen und Messverfahren dafür

Info

Publication number: DE112010002934T5
Application number: DE112010002934T
Authority: DE
Inventors: Ruriko Tsuneta; Hideki Kikuchi; Takafumi Yotsuji
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2012-08-30
Also published as: JPWO2011007492A1; US20120104253A1; WO2011007492A1; JP5462875B2

Abstract

Eine Vorrichtung mit einem Strahl geladener Teilchen ist mit einer Funktion zum Erhalten einer Näherungsfunktion für eine Probendrift aus der Größe einer Sichtfeldverschiebung in mehreren Abbildungen (S1); zum Aufnehmen einer zu speichernden Abbildung mit einer Korrektur der Drift auf der Basis der Näherungsfunktion (S2) und zum Erzeugen einer Zielabbildung aus der gespeicherten Abbildung, in der die Auswirkungen der Probendrift verringert sind (S3), versehen. Dadurch können zufällige Fehler in der Messung der Sichtfeldverschiebung durch Annähern der Probendrift an die Funktion geglättet werden und auch die Änderung der Probendrift mit der Zeit vorhergesagt werden. Damit kann eine Vorrichtung mit einem Strahl geladener Teilchen und ein Meßverfahren dafür geschaffen werden, bei der bzw. bei dem die Auswirkungen der Probendrift auch bei einer starken Vergrößerung erheblich eingegrenzt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen, etwa ein Rasterelektronenmikroskop oder ein Ionenmikroskop, und ein Meßverfahren dafür.
Für die Entwicklung von Halbleiter-Bauelementen und Nanomaterialien ist es erforderlich, die Struktur von Proben mit Mikroskopen mit einem Strahl geladener Teilchen, etwa einem Rasterelektronenmikroskop (REM), einem Rastertransmissionselektronenmikroskop (RTEM) oder einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) zu untersuchen, die eine Untersuchung der Struktur der Probe mit einer räumlichen Auflösung im Nanometerbereich erlauben.
Vorrichtungen mit einem Strahl geladener Teilchen sind zum Beispiel in den Patent-Druckschriften 1 und 2 beschrieben.
Zitierliste
Patent-Druckschriften

Patent-Druckschrift 1: JP-B Nr. 4065847
Patent-Druckschrift 2: JP-A Nr. H05-290787

Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Durch die zunehmende Miniaturisierung und Kompliziertheit der zu untersuchenden Objekte ist eine Untersuchungsvorrichtung mit einer sehr hohen Genauigkeit erforderlich. Einer der Faktoren, die eine hohe Genauigkeit verhindern, ist die Probendrift. Bei einer Probendrift ist die erfaßte Abbildung verschwommen oder verzerrt. In den 2A bis 2C sind die entsprechenden Zustände dargestellt.
Die 2A zeigt eine ursprüngliche Abbildung. Ein RTEM tastet eine Probe mit einem fein fokussierten Elektronenstrahl ab und erfaßt den Teil des Elektronenstrahls, der die Probe durchlaufen hat. Zur Erzeugung der Abbildung wird der Elektronenstrahl mit dem Abtastsignal synchronisiert. Bei einem REM werden zur Erzeugung der Abbildung Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen erfaßt.
Die Unschärfe oder Verzerrung in der Abbildung hängt von dem Aufnahmeverfahren für die Abbildung ab. Es gibt das schnelle Abtastverfahren, bei dem ein Strahl mit hoher Geschwindigkeit über die Probe geführt wird, um eine Anzahl von Abbildungen zu erzeugen, wobei die Abbildungen dann integriert werden, um eine vorläufige Abbildung zu erstellen, und das langsame Abtastverfahren, bei dem die vorläufige Abbildung in einem einzigen langsamen Abtastdurchgang aufgenommen wird. Beim schnellen Abtastverfahren verursacht eine Probendrift eine Abbildungsdrift (eine Sichtfeldverschiebung) zwischen den Einzelbildern. Bei der Integration der Sichtfeldverschiebung verschwimmt die vorläufige Abbildung in der Richtung der Drift (siehe 2B).
Beim langsamen Abtastverfahren verursacht die Probendrift eine Verzerrung der Abbildung in der Richtung der Drift (siehe 2C). Bei einem TEM, bei dem ein Elektronenstrahl parallel auf die Probe eingestrahlt wird und die Elektronen, die die Probe durchsetzen, zur Erzeugung der Abbildung von einer Kamera erfaßt werden, verursacht die Probendrift eine unscharfe Abbildung.
Zur Verringerung des Einflusses der Probendrift wurden die folgenden Technologien entwickelt. In der Patent-Druckschrift 1 wird eine Driftkompensationstechnik für das REM beschrieben. Bei einer ersten Ausführungsform werden dabei, wenn die Objektabbildung durch das schnelle Abtastverfahren aufgenommen wird, mehrere schnell abgetastete Einzelbilder für die Integration aufgenommen und die Einzelbilder dann unter einer Korrektur der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildung integriert, so daß eine endgültige Abbildung mit einem verringerten Einfluß der Drift erhalten wird.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden zwei Blätter von schnell abgetasteten Einzelbildern für die Integration einer Abbildung aufgenommen und es wird aus den beiden Bildern die Sichtfeldverschiebung berechnet, woraufhin unter einer Bewegung des Sichtfeldes mittels eines Bildverschiebungsdeflektors (im folgenden als Bildverschiebung abgekürzt) oder eines Probentisches in der Richtung, in der die Sichtfeldverschiebung aufgehoben wird, mehrere Blätter von schnell abgetasteten Einzelbildern für die Integration einer Abbildung erfaßt werden. Die endgültige Abbildung wird dann durch Messen der Sichtfeldverschiebung zwischen den Einzelbildern der zu integrierenden Abbildungen und Akkumulieren der Sichtfeldverschiebung mit einer Korrektur der Sichtfeldverschiebung erhalten.
Bei einer dritten Ausführungsform werden zur Erfassung einer Objektabbildung durch das langsame Abtastverfahren vor oder nach oder vor und nach dem Aufnehmen der vorläufigen Abbildung zwei Blätter von schnell abgetasteten Einzelbildern für die Integration von Abbildungen aufgenommen, und es wird das Ausmaß der Drift zwischen den Abbildungen berechnet und auf der Basis des Ausmaßes der Drift eine modifizierte Größe der vorläufigen Abbildung in der Senkrechten und in der horizontalen Richtung berechnet. Dadurch wird die aufgenommene vorläufige Abbildung F0 zu einer neuen Objektabbildung F0' modifiziert.
In der Patent-Druckschrift 2 ist die folgende Technik beschrieben. Ein erstes Rasterelektronenmikroskop enthält eine Einrichtung zum Erfassen der Sichtfeldverschiebung durch das Vergleichen von Abbildungsdaten für einen kleinen Bereich innerhalb oder außerhalb des Beobachtungsbereichs mit den Abbildungsdaten für den kleinen Bereich, die durch Abtasten nach einer vorgegebenen Zeitspanne erhalten werden, und eine Einrichtung zum Korrigieren der Abtastposition des Elektronenstrahls hinsichtlich der Probe derart, daß die festgestellte Sichtfeldverschiebung kompensiert wird.
Ein zweites Rasterelektronenmikroskop enthält eine Einrichtung zum Erfassen des Ausmaßes der Drift einer Abbildung durch das Vergleichen von Abbildungsdaten für einen kleinen Bereich innerhalb oder außerhalb des Beobachtungsbereichs mit den Abbildungsdaten für den kleinen Bereich, die durch Abtasten nach einer vorgegebenen Zeitspanne erhalten werden, und eine Einrichtung zum Integrieren der Abbildungen durch Verschieben der Pixel derart, daß die festgestellte Sichtfeldverschiebung kompensiert wird.
Ein drittes Rasterelektronenmikroskop enthält eine Einrichtung zum Speichern eines Signals für eine Abtastzeile, das an einer Probe dadurch erhalten wird, daß der Elektronenstrahl ein- oder mehrmals zeilenförmig über die Probe geführt wird, und eine Einrichtung zum Bestimmen der Korrelation zwischen benachbarten Signalen unter Verwendung des Signals für die Abtastzeile als Einheit und zum Speichern der Abbildung in einem Bildspeicher pro Einheit durch Verschieben der Pixel derart, daß die Korrelation durch den Korrelationsprozeß maximal wird.
Bei der Vorrichtung mit einem Strahl geladener Teilchen und dem in den genannten Patent-Druckschriften beschriebenen Aufbau ist die Driftkompensation jedoch dann nicht ausreichend, wenn der Durchmesser des Sichtfeldes bei einer starken Vergrößerung etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen und ein Meßverfahren dafür zu schaffen, das auch bei einer hohen Wirksamkeit nicht oder nur wenig von einer Probendrift beeinflußt wird.
Lösung des Problems
Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine Ausführungsform ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen mit: Einer Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einer Steuerschaltung für die Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen zur Steuerung der Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einem Probentisch zum Anbringen einer Probe, die mit den von Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen abgegebenen geladenen Teilchen bestrahlt wird; einer Probentisch-Steuerschaltung zum Steuern des Probentisches; einem Detektor zum Erfassen der geladenen Teilchen von der Probe; einer Detektor-Steuerschaltung zum Steuern des Detektors; einem Computer zum Steuern der Steuerschaltungen; und mit einem Anzeigeabschnitt, der mit dem Computer verbunden ist. Der Computer umfaßt einen Aufzeichnungsabschnitt zum Aufzeichnen einer Anzahl von Abbildungen der Probe zu verschiedenen Zeitpunkten, die von den geladenen Teilchen an einem vorgegebenen, auf der Probe ausgebildeten Muster erzeugt werden; einen Berechnungsabschnitt zum Berechnen der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen unter Verwendung des vorgegebenen Musters in der Abbildung; und eine Analyseeinheit zum Berechnen einer Näherungsfunktion aus der Größe der Sichtfeldverschiebung, die für die Kompensation der durch eine Probendrift verursachten Sichtfeldverschiebung verwendet wird.
Eine andere Ausführungsform umfaßt ein Verfahren zum Bestimmen eines vorgegebenen Musters in einer Abbildung, die durch Einstrahlen eines Strahls geladener Teilchen auf das vorgegebene Muster auf einer Probe bei einem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen erhalten wird, wobei das Verfahren umfaßt: Einen ersten Schritt des Aufnehmens einer Anzahl von Abbildungen, die das vorgegebene Muster enthalten, zu verschiedenen Zeitpunkten; einen zweiten Schritt des Bestimmens der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen; einen dritten Schritt des Ableitens einer Näherungsfunktion aus der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen, die für die Kompensation der durch eine Probendrift verursachten Sichtfeldverschiebung verwendet wird; und einen vierten Schritt des Ausgleichens der Sichtfeldverschiebung auf der Basis der Näherungsfunktion.
Eine weitere Ausführungsform umfaßt ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen mit: Einer Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einer Steuerschaltung für die Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen zur Steuerung der Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einem Probentisch zum Anbringen einer Probe, die mit den von Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen abgegebenen geladenen Teilchen bestrahlt wird; einer Probentisch-Steuerschaltung zum Steuern des Probentisches; einem Detektor zum Erfassen der geladenen Teilchen von der Probe; einer Detektor-Steuerschaltung zum Steuern des Detektors; einem Computer zum Steuern der Steuerschaltungen; und mit einem Anzeigeabschnitt, der mit dem Computer verbunden ist. Die Anzeigeeinheit führt folgendes aus: Eine Festlegung der Kompensationsbedingungen zur Kompensation der Sichtfeldverschiebung in einer aufgenommenen Abbildung, die mit den geladenen Teilchen von der Probe erhalten wird; eine Festlegung einer Näherungsfunktion zur Annäherung der Ortskurve der Probendrift der Probe, die für die Kompensation der Sichtfeldverschiebung verwendet wird; und eine Festlegung der Bedingungen zur Beendigung der Aufnahmen von der Probe.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Es ist möglich, ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen und ein Meßverfahren dafür zu schaffen, das auch bei einer hohen Effizienz nicht oder nur wenig von einer Probendrift beeinflußt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A zeigt ein Beispiel für ein Anzeigebild bei einem Probendrift-Kompensationssystem für eine langsame Abtastung bei einem RTEM/REM bei einer ersten Ausführungsform.
1B zeigt ein Beispiel für ein Anzeigebild bei einem Probendrift-Kompensationssystem für eine langsame Abtastung bei einem RTEM/REM bei der ersten Ausführungsform.
1C zeigt ein Beispiel für ein Anzeigebild bei einem Probendrift-Kompensationssystem für eine langsame Abtastung bei einem RTEM/REM bei der ersten Ausführungsform.
2A zeigt eine ursprüngliche Abbildung zur Erläuterung der von einer Probendrift verursachten Bildunschärfe und Bildverzerrung.
2B zeigt eine durch eine Probendrift verschwommen erscheinende Abbildung zur Erläuterung der von einer Probendrift verursachten Bildunschärfe und Bildverzerrung.
2C zeigt eine durch eine Probendrift verzerrte Abbildung zur Erläuterung der von einer Probendrift verursachten Bildunschärfe und Bildverzerrung.
3 ist ein Basis-Flußdiagramm für eine Probendriftkompensation bei einer Ausführungsform eines Mikroskops mit einem Strahl geladener Teilchen.
4 ist ein Flußdiagramm für eine Probendriftkompensation für eine langsame Abtastung bei der Ausführungsform eines Mikroskops mit einem Strahl geladener Teilchen.
5 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Unterschieds zwischen einer aus der Ortskurve einer Probendrift vor einer Aufnahme mit dem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen erhaltenen Näherungsfunktion und einer aus der Ortskurve einer Probendrift vor und nach einer Aufnahme mit dem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen erhaltenen Näherungsfunktion bei der Ausführungsform.
6 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erzeugen einer endgültigen Abbildung aus einer vorläufigen Abbildung bei einer Aufnahme mittels langsamer Abtastung bei einem RTEM/REM bei der ersten Ausführungsform.
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erzeugen einer endgültigen Abbildung aus einer vorläufigen Abbildung bei einer Aufnahme mittels langsamer Abtastung bei einem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen bei der Ausführungsform.
8 ist ein Flußdiagramm für eine Probendriftkompensation bei einer Erfassung mittels eines schnellen Abtastens bei einem RTEM/REN bei einer zweiten Ausführungsform.
9A ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erzeugen einer endgültigen Abbildung aus einer vorläufigen Abbildung bei einer Aufnahme mittels schneller Abtastung bei einem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen bei der Ausführungsform.
9B ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erzeugen einer endgültigen Abbildung aus einer vorläufigen Abbildung bei einer Aufnahme mittels schneller Abtastung bei einem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen bei der Ausführungsform.
10 ist eine schematische Ansicht des grundlegenden Aufbaus eines RTEM/REM bei der ersten Ausführungsform.
11A zeigt ein Beispiel für den Anzeigeschirm eines Systems zur Probendriftkompensation bei einer Aufnahme mittels schneller Abtastung an einem RTEM/REM gemäß einer zweiten Ausführungsform.
11B zeigt ein Beispiel für den Anzeigeschirm eines Systems zur Probendriftkompensation bei einer Aufnahme mittels schneller Abtastung an einem RTEM/REM gemäß der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Flußdiagramm zur Probendriftkompensation bei einer zeilenweisen Aufnahme durch langsames Abtasten an einem RTEM/REM bei einer dritten Ausführungsform.
13A zeigt ein Beispiel für den Anzeigeschirm eines Systems zur Probendriftkompensation bei der zeilenweisen Aufnahme durch langsames Abtasten an einem RTEM/REM bei der dritten Ausführungsform.
13B zeigt ein Beispiel für den Anzeigeschirm eines Systems zur Probendriftkompensation bei der zeilenweisen Aufnahme durch langsames Abtasten an einem RTEM/REM bei der dritten Ausführungsform.
14 ist eine schematische Ansicht des grundlegenden Aufbaus eines Rasterelektronenmikroskops bei einer vierten Ausführungsform.
15 ist eine schematische Ansicht des grundlegenden Aufbaus eines Transmissionselektronenmikroskops bei einer fünften Ausführungsform.
16 zeigt beispielhaft die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit der Probendrift nach dem Anhalten eines Probentisches im Probenraum eines RTEM/REM.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die Erfinder haben den Stand der Technik studiert und dabei herausgefunden, daß im Stand der Technik die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) dadurch kompensiert wird, daß die aus einer Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung erhaltene Größe der Sichtfeldverschiebung in eine Kompensationsgröße oder eine Probendriftgeschwindigkeit umgewandelt wird. Damit ist jedoch keine genaue Kompensation möglich, da der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung nicht ignoriert werden darf.
Der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung ist bei einer verschwommenen Abbildung recht groß. Bei einer starken Aufnahmevergrößerung ist ein Pixel entsprechend klein, wobei es jedoch für die Auflösung eines RTEM eine Obergrenze gibt. Wenn die Pixelgröße kleiner ist als die Auflösung, ist die Abbildung verschwommen.
Zum Beispiel beträgt die Auflösung bei der Betrachtung einer Probe mit einigen 100 nm Dicke bei einem Universal-RTEM etwa 1 nm. Wenn ein Bereich mit einem Sichtfelddurchmesser von 250 nm × 250 nm mit 500 × 500 Pixeln erfaßt wird, beträgt die Pixelgröße 0,5 nm. Die Größe der Sichtfeldverschiebung in einer unter diesen Bedingungen aufgenommenen Abbildung kann daher einen Meßfehler von etwa ±0,5 Pixel aufweisen. Gleichzeitig beträgt das Ausmaß der Probendrift bei der Aufnahme der Abbildung mittels des Universal-RTEM einige nm bis einige zehn nm. Bezüglich 1 nm entspricht ein Meßfehler von 0,5 nm dann 50% und bezüglich 10 nm 5%, was nicht ignoriert werden kann.
Wenn die Größe der Sichtfeldverschiebung direkt in eine Kompensationsgröße umgewandelt wird, wird der Meßfehler zu einem Kompensationsfehler, der die endgültige Abbildung verschlechtert. Bei einer Aufnahme mit einer starken Vergrößerung wird deutlich, daß die Abbildung durch die Probendrift verschwommen oder verzerrt wird, so daß bei einer Aufnahme mit einer starken Vergrößerung eine Kompensation der Probendrift erforderlich ist. Beim Stand der Technik wird jedoch die Zunahme des Meßfehlers für die Sichtfeldverschiebung bei einer Aufnahme mit starker Vergrößerung nicht berücksichtigt.
Außerdem ist beim Stand der Technik nicht immer eine genaue Kompensation der Drift möglich, da die Geschwindigkeit der Probendrift variieren kann. Die 16 zeigt ein Beispiel für die zeitliche Änderung der Probendrift nach dem Anhalten des Probentisches in einem RTEM/REM.
Unmittelbar nach dem Anhalten des Probentisches bewegt sich die Probe aufgrund der Trägheit mit einer Geschwindigkeit von einigen zehn nm/Minute weiter. Diese Drift konvergiert nach einigen Minuten und setzt sich mit einigen nm/Minute in einer Probendrift fort, die von einem Spannungsabbau in den Komponenten des Tisches (zum Beispiel in O-Ringen) oder durch Temperaturänderungen aufgrund des Einstrahlens des Elektronenstrahls verursacht wird.
Im allgemeinen sind etwa fünf Minuten Wartezeit erforderlich, bis die Geschwindigkeit der Probendrift einen im wesentlichen konstanten Wert erreicht hat. Bei einer Aufnahme mit einer starken Vergrößerung erfolgt die Aufnahme beim Stand der Technik nach der manuellen Einstellung des Brennpunkts oder des Astigmatismus, so daß zwischen dem Anhalten des Probentisches und der Aufnahme immer eine Zeit von etwa fünf Minuten verstreicht.
Durch die Automatisierung bei den neueren Einstellverfahren verkürzt sich jedoch die Einstellzeit auf eine oder weniger als eine Minute. Es ist daher eine Kompensation der Probendrift erforderlich, während sich die Geschwindigkeit der Probendrift noch ändert. Bei der Aufnahme von mehreren Abbildungen mit einer starken Vergrößerung wie der Abbildungsaufnahmen für eine rotierende CT-Serie oder eine Elementlängenmessung mit einem RTEM ist sonst der Durchsatz erheblich herabgesetzt, wenn die Wartezeit auf 5 Minuten bis zur Stabilisierung die Geschwindigkeit der Probendrift festgelegt wird. Es ist daher erforderlich, eine genaue Kompensation auch dann durchführen zu können, während sich die Geschwindigkeit der Probendrift noch ändert.
Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Erkenntnissen. Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Die 3 zeigt den grundlegenden Ablauf bei einem System zur Probendriftkompensation für ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen bei einer Ausführungsform. Im Schritt 1 der Probendriftkompensation wird vor der Aufnahme einer vorläufigen Abbildung eine Näherungsfunktion für die Probendrift ermittelt, im Schritt 2 wird die vorläufige Aufnahme aufgenommen, während eine Driftkompensation erfolgt, und im Schritt 3 wird die endgültige Abbildung erzeugt, in der gegenüber der vorläufigen Abbildung der Einfluß der Probendrift verringert ist.
Die 4 zeigt den Ablauf bei einer Erfassung der vorläufigen Abbildung mit einem langsamen Abtastverfahren. Im Schritt 1 zum Ermitteln der Näherungsfunktion für die Probendrift vor dem Aufnehmen der vorläufigen Abbildung wird beim Stand der Technik die Geschwindigkeit der Probendrift anhand des Ausmaßes der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) in zwei Abbildungsblättern festgestellt. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Sichtfeldverschiebung anhand von drei oder mehr Abbildungsblättern mehrmals gemessen und daraus die Ortskurve der Probendrift ermittelt. Die Näherungsfunktion für die Probendrift wird somit aus der Ortskurve abgeleitet.
Im folgenden wird der Prozeß beschrieben, mit dem die Näherungsfunktion erhalten wird. Unter Verwendung einer zuerst aufgenommenen Abbildung als Referenzabbildung und einer danach aufgenommen Abbildung als Eingabeabbildung wird die Größe der Sichtfeldverschiebung bezüglich der Referenzabbildung erhalten und durch eine Bildverschiebung kompensiert. Da das Sichtfeld durch die Bildverschiebung der Probendrift folgt, kann die Ortskurve des Steuerwertes für die Bildverschiebung als die Ortskurve der Probendrift betrachtet werden.
Aus der Ortskurve wird die Näherungsfunktion für die Probendrift erhalten. Für die Näherungsfunktion wird der Näherungsgrad eines Polynomausdrucks verwendet, bei dem die Zeit als Variable verwendet wird. Es kann eine trigonometrische Funktion, eine Exponentialfunktion oder eine logarithmische Funktion verwendet werden. Durch die Verwendung der Näherungsfunktion kann die sich zeitlich ändernde Probendrift mit hoher Genauigkeit kompensiert werden. Damit wird das eine der Probleme gelöst.
Da die Probendrift mit der Näherungsfunktion beschrieben wird, wird auch der Einfluß des Meßfehlers der Sichtfeldverschiebung verringert, der das andere Problem darstellt. Da angenommen werden kann, daß die Probendrift eine glatte Bewegung darstellt, können die in der Ortskurve der Probendrift enthaltenen hochfrequenten Komponenten als der Meßfehler der Sichtfeldverschiebung betrachtet werden. Die hochfrequenten Komponenten werden durch eine Anpassung an die Näherungsfunktion unterdrückt, so daß die tatsächliche Probendrift genauer beschrieben werden kann.
Um die hochfrequenten Komponenten zu unterdrücken, kann vor der Anpassung ein Glättungsprozeß wie eine Mittelung oder eine frequenzabhängige Bearbeitung etwa mit einem Tiefpaßfilter erfolgen. Falls erforderlich, kann die Näherungsfunktion geeignet kompensiert werden. Zum Beispiel wird die Probendrift vor der Aufnahme durch eine lineare Gleichung angenähert, um einen Probendriftvektor zu erhalten. Die Kompensation bei der Aufnahme erfolgt durch die Verwendung eines Wertes, der durch Anwenden eines geeigneten Koeffizienten von zum Beispiel 0,5 bis 1,0 erhalten wird. Auch wenn angenommen wird, daß die Geschwindigkeit der Probendrift direkt nach dem Anhalten des Probentisches allmählich abnimmt, ist dies dann wirkungsvoll, wenn der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung groß ist und das Ergebnis der Anpassung instabil ist, wenn die Ortskurve der Probendrift durch ein Polynom zweiten oder eines höheren Grades angenähert wird. Der Koeffizient wird entsprechend der seit dem Anhalten des Probentisches verstrichenen Zeit oder den Eigenschaften des Probentisches gewählt.
Im Schritt 2 (3) wird die vorläufige Abbildung aufgenommen, wobei die Bildverschiebung auf der Basis der erhaltenen Näherungsfunktion so gesteuert wird, daß die Probendrift ausgeglichen wird. Im Schritt 3 wird aus der vorläufigen Abbildung die endgültige Abbildung erzeugt, in der der Einfluß der Probendrift herabgesetzt ist.
Wie in der 5 gezeigt, wird die Probendrift bei der Aufnahme durch die Näherungsfunktion 101 kompensiert, die vor der Aufnahme aus der Ortskurve der Probendrift bestimmt wurde. Dabei kann eine Abweichung von der tatsächlichen Probendrift auftreten. Die Probendrift wird daher nach dem Aufnehmen der vorläufigen Abbildung erneut gemessen und aus den Ortskurven der Probendrift vor und nach der Aufnahme die Näherungsfunktion 102 berechnet. Der Unterschied zwischen der Näherungsfunktion 101 und der Näherungsfunktion 102 ist der Unterschied zwischen der tatsächlichen Drift und der Kompensationsgröße. Anhand des Unterschieds wird die Näherungsfunktion für die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) bei der Aufnahme bestimmt. Die durch die Sichtfeldverschiebung verursachte Bildverzerrung wird durch eine Bildbearbeitung unter Verwendung der Näherungsfunktion kompensiert.
Der Prozeß wird anhand der 7 erläutert. Die Intensität der einzelnen Pixel in einem bestimmten Bild wird auf 1 (xn, yn) gesetzt. xn und yn sind ganze Zahlen. Es werden dann Kompensationsdaten erzeugt, die zum Aufnahmezeitpunkt t für jedes Pixel eine Verschiebung um die Größe (ΔX(t), Δy(t)) der Sichtfeldverschiebung bewirken. Da (ΔX(t), Δy(t)) eine reale Zahl ist, wird die Intensität für jedes Pixel durch eine Interpolation erhalten, um daraus die endgültige Abbildung zu erzeugen. Wenn der Unterschied zwischen der tatsächlichen Probendrift und der Kompensationsgröße klein ist, kann die Kompensation durch die Bildbearbeitung auch entfallen. Die Kompensation kann auch nur durch die Bildbearbeitung erfolgen und die Kompensation durch die Bildverschiebung entfallen.
Es wird nun ein Beispiel für die Aufnahme der vorläufigen Abbildung mittels des schnellen Abtastverfahrens erläutert. Der Schritt 1 entspricht dem Schritt 1 bei dem langsamen Abtastverfahren. Im Schritt 2 werden mehrere Einzelbild-Integrationsabbildungen, für die mehrere schnelle Abtastabbildungen integriert werden, aufgenommen und gespeichert, wobei die Probendrift durch eine Bildverschiebung kompensiert wird. Die Einzelbild-Integrationsabbildungen umfassen jeweils ein Blatt einer integrierten Abbildung. Im Schritt 3 wird die Größe der Sichtfeldverschiebung für jede der Einzelbild-Integrationsabbildungen mit Bezug zur Referenzabbildung bestimmt, und es wird die endgültige Abbildung durch Integrieren der Einzelbild-Integrationsabbildungen mit einer Kompensation der Bildverschiebung erzeugt.
Beim Stand der Technik wird die gemessene Größe der Sichtfeldverschiebung direkt in die Kompensationsgröße umgewandelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dagegen die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung bestimmt und anhand der Ortskurve die Näherungsfunktion 103 für die Sichtfeldverschiebung ermittelt. Die gemessene Ortskurve wird als Zusammensetzung einer glatten Kurve aufgrund der Probendrift mit einer kleinen Bewegung aufgrund des Meßfehlers für die Sichtfeldverschiebung betrachtet. Mit der Näherungsfunktion, bei der die hochfrequenten Komponenten in der Ortskurve unterdrückt wurden, kann der Einfluß des Meßfehlers für die Sichtfeldverschiebung herabgesetzt werden.
Zur Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten kann ein Glättungsprozeß wie eine Mittelung oder eine frequenzabhängige Bearbeitung durch einen Tiefpaßfilter oder ein Anpaßprozeß an ein Polynom geeigneter Ordnung ausgeführt werden. Durch die Verwendung der Näherungsfunktion kann die in der 9 gezeigte Kompensation ausgeführt werden. Die Anzahl der integrierten Blätter der Einzelbild-Integrationsabbildungen, die im Schritt 2 zu speichern sind, ist reduziert, und es wird soweit wie möglich nur ein Abbildungsblatt integriert und eine erste Einzelbild-Integrationsabbildung gespeichert. Da die erste Einzelbild-Integrationsabbildung ein niedriges SN aufweist und die Sichtfeldverschiebung durch die Bildbearbeitung nur schwer zu messen ist, wird die erste Einzelbild-Integrationsabbildung für eine vorgegebene Anzahl von Abbildungen integriert und eine zweite Einzelbild-Integrationsabbildung mit einem SN erzeugt, bei dem die Sichtfeldverschiebung gemessen werden kann. Unter Verwendung der zweiten Einzelbild-Integrationsabbildung kann die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung erhalten werden und daraus die Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung bestimmt werden.
Dann wird wie in der 9B gezeigt die Größe der Sichtfeldverschiebung für die erste Einzelbild-Integrationsabbildung unter Verwendung der Näherungsfunktion berechnet und durch Integrieren der Bildverschiebung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung eine dritte Einzelbild-Integrationsabbildung erzeugt. Da die durch die Sichtfeldverschiebung verursachte Bildunschärfe verringert ist, ist die dritte Einzelbild-Integrationsabbildung schärfer als die zweite Einzelbild-Integrationsabbildung. Wenn die dritte Einzelbild-Integrationsabbildung verwendet wird, ist der Meßfehler für die Größe der Sichtfeldverschiebung kleiner. Die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung wird daher unter Verwendung der dritten Einzelbild-Integrationsabbildung erneut festgestellt und daraus die Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung ermittelt.
Durch Wiederholen der obigen Schritte bis zur Konvergenz der Näherungsfunktion kann die Bildunschärfe aufgrund der Probendrift wesentlich verringert werden. Wenn das Ausmaß der Probendrift gering ist, können die Messung der Drift vor der Aufnahme im Schritt 1 und die Kompensation der Drift aufgrund der Bildverschiebung bei der Aufnahme im Schritt 2 weggelassen werden. Das Ausmaß der Probendrift ist dann klein, wenn das Ausmaß der Drift kleiner ist als der Meßfehler.
Beim Stand der Technik wird die Größe der Sichtfeldverschiebung direkt in die Kompensationsgröße oder die Geschwindigkeit der Probendrift umgewandelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform dagegen wird die für die Kompensation der Probendrift verwendete Näherungsfunktion aus mehreren Werten für die Sichtfeldverschiebung bestimmt, und die Sichtfeldverschiebung wird unter Verwendung der Näherungsfunktion kompensiert. Eine der Auswirkungen, die durch die Verwendung der Näherungsfunktion erhalten werden, ist die Verringerung des Einflusses des Meßfehlers für die Sichtfeldverschiebung. Wenn wie beim Stand der Technik das Ausmaß der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen direkt in die Probendrift umgewandelt wird, tritt der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung direkt als Kompensationsfehler in Erscheinung. Durch die Verwendung von mehreren Meßergebnissen für die Sichtfeldverschiebung werden die zufälligen Meßfehler ausgeglichen (geglättet). Die Genauigkeit der Kompensation wird dadurch erhöht.
Eine weitere Auswirkung der Kompensation auf der Basis der Näherungsfunktion ist, daß es möglich ist, auch dann eine sehr genaue Driftkompensation durchzuführen, wenn sich die Geschwindigkeit der Probendrift mit der Zeit ändert. Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik ist es erforderlich, eine Wartezeit festzulegen, bis die Probendrift im wesentlichen konstant ist. Wenn die Bewegungen des Probentisches und das Aufnehmen wiederholt werden, wie es etwa bei der automatischen Aufnahme von Serienbildern einer Rotations-CT, bei der Ausführung von Schnitten an einem Halbleiter-Bauelement oder bei der Suche nach einem defekten Abschnitt der Fall ist, und dabei immer eine bestimmte Wartezeit eingehauen werden muß, bis die Probendrift im wesentlichen konstant ist, wird dadurch das TAT der Messungen erheblich herabgesetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann dagegen die Wartezeit reduziert werden, ohne daß darunter die Genauigkeit der Kompensation leidet.
Wenn bei einem REM der durch die Aufladung verursachte Bildkontrast beobachtet wird und eine Wartezeit eingehalten werden muß, bis die Probendrift im wesentlichen konstant ist, wird möglicherweise der gewünschte Bildkontrast nicht erhalten. Die Driftkompensation ist auch dann erforderlich, wenn sich die Probendrift mit der Zeit ändert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Genauigkeit der Driftkompensation hoch. Mit der vorliegenden Ausführungsform wird eine sehr genaue Kompensation der Probendrift erhalten und das TAT erhöht, so daß die Effizienz der Messungen, die Untersuchung und Analyse von Nanoelementen oder von Nanomaterial mit einem Elektronenmikroskop erheblich verbessert wird.
Im folgenden werden die Ausführungsformen genauer beschrieben.
Erste Ausführungsform:
Die Ausführungsform umfaßt ein Beispiel, bei dem ein automatisches Kompensationssystem für eine Probendrift auf eine Aufnahme mit langsamer Abtastung bei einem RTEM angewendet wird. Fakten, die im Abschnitt über die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, nicht jedoch bei der Ausführungsform, sind die gleichen wie bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Die 10 zeigt den grundlegenden Aufbau eines RTEM/REM bei der Ausführungsform. Das RTEM/REM umfaßt eine Elektronenkanone 11, die einen primären Elektronenstrahl 31 erzeugt, und eine Steuereinheit 11' dafür, Kondensorlinsen 12-1 und 12-2, die den primären Elektronenstrahl 31 fokussieren, und eine Steuereinheit 12' dafür, eine Blende 13, die den Ausbreitungswinkel des primären Elektronenstrahls 31 kontrolliert, und eine Steuereinheit 13' dafür, einen Ausrichtdeflektor 14, der den Einfallswinkel auf eine Probe 30 kontrolliert, und eine Steuereinheit 14' dafür, einen Stigmator 15, der die Strahlform des auf die Probe 30 einfallenden primären Elektronenstrahls 31 kompensiert, und eine Steuereinheit 15' dafür, einen Bildverschiebungsdeflektor 16, der den Einstrahlungsbereich des primären Elektronenstrahls 31 auf der Probe 30 einstellt, und eine Steuereinheit 16' dafür, einen Abtastdeflektor 17, der den primären Elektronenstrahl 31 rasterförmig über die Probe 30 führt, und eine Steuereinheit 17' dafür, eine Objektivlinse 18, die den Brennpunkt des primären Elektronenstrahls 31 bezüglich der Probe 30 einstellt, und eine Steuereinheit 18' dafür, einen Probentisch 19, mit dem die Position und der Rotationswinkel der Probe 30 hinsichtlich des einfallenden Elektronenstrahls 31 festgelegt wird, und eine Steuerschaltung 19' dafür, einen Elektronendetektor 22, der den an der Probe 30 entstehenden Elektronenstrahl 32 erfaßt, und eine Steuereinheit dafür, eine Projektionslinse 20, die den Elektronenstrahl 32 auf den Elektronenstrahldetektor 22 projiziert, und eine Steuereinheit 20' dafür, einen Deflektor 21, der den Elektronenstrahl 32 ablenkt, und eine Steuereinheit 21' dafür, eine Blende 23, die den Ausbreitungswinkel des Elektronenstrahls 32 kontrolliert, und eine Steuereinheit 23' dafür, eine Abbildungserzeugungseinheit 28, die aus dem Ausgangssignal des Elektronenstrahldeflektors und dem Rasterabtastsignal eine RTEM/REM-Abbildung erstellt, und einen Computer 29 mit einem Steuerprogramm und einem Bildbearbeitungsprogramm.
Der Computer 29 enthält einen Aufzeichnungsabschnitt 29-1 zur Aufzeichnung einer Anzahl von Abbildungen, einen Berechnungsabschnitt 29-2 zum Messen der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen, einen Analyseabschnitt 29-3 zum Bestimmen der Näherungsfunktion, die für die Kompensation der Sichtfeldverschiebung verwendet wird, und einen Anzeigeabschnitt 29-4 zum Anzeigen von Abbildungen, Berechnungsergebnissen und Analyseergebnissen. Die einzelnen Steuereinheiten und die Abbildungserzeugungseinheit werden durch Befehle vom Computer 29 gesteuert.
Die Vorrichtung enthält mehrere Elektronenstrahldetektoren 22, einen Abbildungshelligkeitsdetektor 22-1, der von den von der Vorderseite der Probe 30 emittierten Elektronen die unter einem kleinen Winkel gestreute Elektronen 32-1 erfaßt, einen Abbildungsdunkelheitsdetektor 22-2, der die unter einem großen Winkel gestreuten Elektronen 32-2 erfaßt, und einen Detektor 22-3, der reflektierte Elektronen und diejenigen Sekundärelektronen 32-3 erfaßt, die von der Rückseite der Probe 30 abgegeben werden. Den einzelnen Detektoren entsprechen jeweils Steuereinheiten 22-1', 22-2' und 22-3'.
Die aus den Elektronen gebildete Abbildung, die an der Vorderseite der Probe 30 emittiert werden, wird als RTEM-Abbildung bezeichnet, und die Abbildung, die von den Elektronen gebildet wird, die an der Rückseite der Probe 30 emittiert werden, wird als REM-Abbildung bezeichnet. Ein Transmissionselektronenstrahl kann von einem Energieverlust-Elektronenspektroskop 41 und einer Steuereinheit 41' dafür in einen elastisch gestreuten Transmissionselektronenstrahl 32-4 und einen unelastisch gestreuten Transmissionselektronenstrahl 32-5 aufgeteilt und gemessen werden. Die an der Probe erzeugten Röntgenstrahlen können mit einem Energieverteilungs-Röntgenspektroskop 40 und einer Steuereinheit 40' dafür gemessen werden. Es ist möglich, mit dem Energieverteilungs-Röntgenspektroskop 40 und dem Energieverlust-Elektronenspektroskop 41 die Zusammensetzung oder den Zustand der chemischen Bindungen der Probe zu analysieren.
Die Messung eines Spektrums in einem Mikrobereich durch Stoppen der Abtastung mit dem ersten Elektronenstrahl 31 wird als Punktanalyse bezeichnet, und die Messung der Zusammensetzung oder Verteilung des Zustands der chemischen Bindungen durch Synchronisieren der Abtastung mit dem primären Elektronenstrahl mit einem vorgegebenen Energiebandsignal wird als Oberflächenanalyse bezeichnet. Eine durch eine Oberflächenanalyse mit dem Energieverteilungs-Röntgenspektroskop 40 erhaltene Abbildung wird als EDX-Abbildung bezeichnet, und eine durch eine Oberflächenanalyse mit dem Energieverlust-Elektronenspektroskop 41 erhaltene Abbildung wird als EELS-Abbildung bezeichnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zwar nur der Fall beschrieben, daß das Driftkompensationssystem auf eine RTEM-Abbildung angewendet wird, das System kann jedoch auch bei anderen Signalabbildungen angewendet werden. Die Richtung, die im wesentlichen parallel zur optischen Achse eines Gehäuses 200 verläuft, ist die Z-Achse, und die Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse liegt, ist die XY-Ebene.
Die 4 zeigt den Ablauf bei der Probendriftkompensation im Falle des Aufnehmens einer vorläufigen Abbildung mit dem langsamen Abtastverfahren. Zuerst wird eine Referenzabbildung aufgenommen, die für die Messung der Sichtfeldverschiebung verwendet wird (S1-1). Bei einem RTEM gibt es zwei Abbildungserzeugungsmoden, einen Anzeigemodus und einen Speichermodus. Die vorläufige Abbildung betrifft eine Abbildung, die in einem elektronischen Speicher gespeichert wird, wobei durch Festlegen einer Zeit dafür von etwa 10 Sekunden eine Abbildung mit hoher Qualität erhalten wird. Die Anzeigeabbildung ist eine Abbildung, die an einem Monitor dargestellt wird. Dabei ist zwar die Abbildungsqualität gering, die Abbildung kann jedoch jederzeit der Bildbearbeitungseinheit übergeben werden. Für die Messung der Probendrift wird die Anzeigeabbildung verwendet.
Für die Anzeigeabbildung wird bei dem langsamen Abtastverfahren der Wert für jedes Pixel in der Abbildung beim Abtasten mit dem Elektronenstrahl immer wieder aktualisiert. Wenn eine Probendrift vorliegt, werden über und unter der Abbildung verschiedene Abbildungen aufgenommen. Wenn der Beginn der Abtastung und die Zeitgebung für die Eingabe in die Bildbearbeitungseinheit nicht synchronisiert sind, wird die Sichtfeldverschiebung durch eine Abbildung gemessen, die durch Aufnehmen einer Abbildung erhalten wird, bei der über und unter der Abbildung verschiedene Sichtfelder aufgenommen werden. Die Zeitgebung kann zwar durch Überwachen der Abtast-Wellenform synchronisiert werden, das System ist jedoch recht kompliziert.
Beim schnellen Abtastverfahren ist die Anzeigeabbildung eine Einzelbild-Integrationsabbildung von n kürzlich schnell abgetasteten Abbildungen Bei einer Probendrift ist die Anzeigeabbildung verschwommen, die Zeitgebung für die Eingabe in die Bildbearbeitungseinheit muß jedoch nicht mit der Abtastung durch den Elektronenstrahl synchronisiert werden. Die Zeitgebung für die Aufnahme kann somit frei festgelegt werden.
Aus diesem Grund wird für die Abbildung für die Messung der Sichtfeldverschiebung eine Anzeigeabbildung nach dem schnellen Abtastverfahren verwendet. Im folgenden ist die Abbildung für die Messung der Sichtfeldverschiebung immer eine Anzeigeabbildung nach dem schnellen Abtastverfahren, wenn nichts anderes angegeben ist.
In einem Zeitabstand von etwa einer Sekunde wird nach dem Aufnehmen der Referenzabbildung eine Abbildung aufgenommen und die Größe der Sichtfeldverschiebung gegenüber der Referenzabbildung durch eine Bildbearbeitung gemessen. Das Sichtfeld wird bei der Bildverschiebung so bewegt, daß die bezüglich der Referenzabbildung festgestellte Sichtfeldverschiebung aufgehoben wird. Da damit das Sichtfeld der Probendrift folgt, kann die Ortskurve des Steuerwerts für die Bildverschiebung als die Ortskurve der Probendrift betrachtet werden (S1-2).
Zum Messen der Sichtfeldverschiebung kann eine übliche Bildbearbeitung wie ein standardisiertes Kreuzkorrelationsverfahren, eine reines Phasenkorrelationsverfahren oder die Methode der kleinsten Quadrate angewendet werden. Da das jeweils für die Messung der Sichtfeldverschiebung geeignete Verfahren von der Eingabeabbildung abhängt, wird das jeweils geeignete Verfahren durch Bezug auf den Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung oder einen Korrelationswert ausgewählt. Bei einer Vorrichtung mit einem Piezotisch zur Feinbewegung des Probentisches kann die Probendriftkompensation mit dem Piezotisch und nicht durch die Bildverschiebung erfolgen. Mit einem Piezotisch kann eine Bewegung im Bereich von 1 μm mit einer Genauigkeit von 0,1 nm gesteuert werden.
Aus der Ortskurve für die Probendrift wird dann eine Näherungsfunktion 101 für die Probendrift erhalten (S1-3). Es wird dabei angenommen, daß die Bewegung durch die Probendrift glatt ist, und die in der Ortskurve der gemessenen Probendrift enthaltenen kleinen Bewegungen werden als der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung betrachtet. Wenn die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung mit einem komplexen Ausdruck angenähert wird, ist das Ergebnis instabil. Als Näherungsfunktion ist daher ein Polynom zweiten oder niedrigeren Grades mit der Zeit als Variablen geeignet.
Durch Anpassen an die Näherungsfunktion werden hochfrequente Komponenten unterdrückt, so daß die tatsächliche Probendrift genauer angegeben werden kann. Zur Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten kann vor der Anpassung ein Glättungsprozeß wie eine Mittelung oder eine frequenzabhängige Bearbeitung etwa mit einem Tiefpaßfilter ausgeführt werden.
Falls erforderlich kann die durch die Anpassung erhaltene Näherungsfunktion geeignet kompensiert werden. Zum Beispiel wird die Probendrift vor der Aufnahme durch eine lineare Gleichung angenähert, um die Geschwindigkeit der Probendrift zu erhalten. Mit einem durch Anwenden eines geeigneten Koeffizienten erhaltenen Wertes von zum Beispiel 0,5 bis 1,0 für die Geschwindigkeit der Probendrift erfolgt dann die Kompensation während der Aufnahme. Auch wenn angenommen wird, daß die Geschwindigkeit der Probendrift nach den Anhalten des Probentisches allmählich abnimmt, ist dies effektiv, wenn das Anpassungsergebnis aufgrund eines großen Meßfehlers für die Sichtfeldverschiebung oder eine Näherung für die Ortskurve der Probendrift durch ein Polynom zweiten oder größeren Grades instabil ist. Der Koeffizient wird entsprechend der seit dem Anhalten des Probentisches verstrichenen Zeit oder entsprechend den Eigenschaften des Probentisches festgelegt.
Die Genauigkeit der Kompensation wird auch dadurch erhöht, daß nicht alle mit der Bildbearbeitung erhaltenen Ergebnisse verwendet werden, sondern für die Bestimmung der Näherungsfunktion ein Teil der Meßergebnisse ausgewählt wird. Zum Beispiel werden Meßergebnisse für die Sichtfeldverschiebung, bei denen der Korrelationswert zwischen den Abbildungen unter einem vorgegebenen Wert liegt, nicht für die Bestimmung der Näherungsfunktion verwendet, oder es wird ein Ergebnis, das vom Meßergebnis für die Sichtfeldverschiebung vor und nach der Aufnahme weit entfernt ist, nicht für die Bestimmung der Näherungsfunktion verwendet.
Wenn die Kompensation erneut ausgeführt wird, weil der Fehler in der Probendriftkompensation groß ist, ist die Größe der Sichtfeldverschiebung, die zuerst gemessen wird, die Probendrift zwischen S3-1 und S1-2 der 4. Nach der Kompensation der Sichtfeldverschiebung mittels Bildverschiebung wird mit der Messung der Ortskurve der Probendrift begonnen. In Abhängigkeit davon, ob die Sichtfeldverschiebung bei der Messung der Sichtfeldverschiebung bezüglich der Referenzabbildung nach dem Aufnehmen der vorläufigen Abbildung kleiner wird, wird bestimmt, welche Näherungsfunktion geeignet ist.
Dann wird die vorläufige Abbildung unter Kompensation der Drift aufgenommen (Schritt 2). Als Aufnahmeverfahren wird das langsame Abtastverfahren gewählt, und die vorläufige Abbildung wird aufgenommen (S2-1), während die Bildverschiebung auf der Basis der Näherungsfunktion für die Probendrift kontrolliert wird (S2-2).
Die Kontrolle der Bildverschiebung kann dadurch erfolgen, daß ein aus der Näherungsfunktion in gleichen Zeitabständen, zum Beispiel alle 0,5 Sekunden, erhaltener Steuerwert übertragen wird. Die Kontrolle der Bildverschiebung kann auch dadurch erfolgen, daß der Zeitpunkt festgestellt wird, zu dem die Abweichung des Steuerwerts von einer gleichmäßigen Bewegungsgröße, zum Beispiel der Näherungsfunktion, 0,1 Pixel beträgt, und der Steuerwert zu dem berechneten Zeitpunkt übertragen wird. Bei der Festlegung der gleichmäßigen Zeitabstände wird das Übertragungsintervall vorzugsweise um so kleiner gewählt, je stärker die Vergrößerung ist. Damit wird das Kompensationsintervall für eine automatische Einstellung mit der Vergrößerung verknüpft.
Schließlich wird eine endgültige Abbildung erzeugt, in der Einfluß der Probendrift gegenüber der vorläufigen Abbildung verringert ist (Schritt 3). Wie in der 5 gezeigt, kann die Probendrift von der tatsächlichen Probendrift abweichen, wenn die Probendrift bei der Aufnahme mit der Näherungsfunktion 101 kompensiert wird, die aus der Ortskurve der Probendrift vor der Aufnahme erhalten wird.
Deshalb wird die Probendrift auch nach der Aufnahme der vorläufigen Abbildung gemessen, und aus der Ortskurve für die Probendrift vor und nach der Aufnahme wird dann die Näherungsfunktion 102 bestimmt (S3-2). Der Unterschied zwischen der Näherungsfunktion 102 und der Näherungsfunktion 101 stellt die Abweichung zwischen der tatsächlichen Probendrift und der vorhergesagten Probendrift dar, und aus der Abweichung wird die Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung bei der Aufnahme ermittelt. Auf der Basis dieser Näherungsfunktion wird dann durch Bildbearbeitung die von der Sichtfeldverschiebung verursachte Verzerrung der Abbildung kompensiert (S3-3).
Bei der Ermittlung der Näherungsfunktion 102 kann statt der Anpassung der Näherungsfunktion, die im Schritt 1 verwendet wird, eine durch eine Spline-Interpolation erzeugte Interpolationsfunktion verwendet werden. Da im Schritt 1 die Probendrift bei der Aufnahme aus der Ortskurve vor der Aufnahme vorhergesagt wird, ist zu erwarten, daß die Abweichung von der tatsächlichen Probendrift durch eine Annäherung an den Polynomausdruck im Vergleich zu einer Extrapolation mittels der Interpolationsformel kleiner wird.
Da im Schritt 3 die Probendrift bei der Aufnahme aus der Ortskurve vor und nach der Aufnahme vorhergesagt wird, ist zu erwarten, daß die Probendrift bei der Aufnahme durch eine Interpolation mit der Interpolationsformel genau vorhergesagt werden kann. Welche Näherungsfunktion verwendet wird, wird in Abhängigkeit vom mittleren quadratischen Fehler zwischen der Ortskurve der Probendrift und der Näherungsfunktion bestimmt.
Dann werden aus der Näherungsfunktion 101 und der Näherungsfunktion 102 die Größen Δx(t) und Δy(t) für die Sichtfeldverschiebung zu den jeweiligen Zeiten bestimmt. Anhand der 7 wird ein Verfahren zum Erzeugen der endgültigen Abbildung aus der vorläufigen Abbildung mittels der erhaltenen Größen Δx(t) und Δy(t) für die Sichtfeldverschiebung erläutert. Die Intensität der einzelnen Pixel in einer bestimmten Abbildung beträgt I(xn, yn). xn und yn sind ganze Zahlen. Dann werden Kompensationsdaten erstellt, die sich zur Aufnahmezeit t für jedes Pixel um die Größen (ΔX(t), Δy(t)) der Sichtfeldverschiebung bewegen. Da (ΔX(t), Δy(t)) eine reale Zahl ist, wird damit zur Erzeugung der endgültigen Abbildung die Intensität jedes Pixels durch Interpolation berechnet. Es kann somit eine Abbildung erhalten werden, in der die Unschärfe oder Verzerrung wesentlich verringert ist. Als Ergebnis der Messung der Größe eines auf der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mittels der derart erzeugten Abbildung kann der Fehler von einigen nm, der durch eine Bildunschärfe oder Bildverzerrung verursacht wird, erheblich reduziert werden.
Wenn sowohl für die Näherungsfunktion 101 als auch die Näherungsfunktion 102 wie in der 6 gezeigt ein linearer Ausdruck verwendet wird, kann die endgültige Abbildung dadurch erzeugt werden, daß die vorläufige Abbildung in Abhängigkeit von der Größe der Drift in der x-Richtung affin transformiert wird und die vorläufige Abbildung in Abhängigkeit von der Größe der Drift in der y-Richtung vergrößert oder verkleinert wird.
Bei einem Unterschied zwischen der Näherungsfunktion und der tatsächlichen Probendrift kann ohne Ausführen der Verzerrungskompensation durch die Bildbearbeitung eine Neuaufnahme erfolgen. Nach der Aufnahme wird ein Abbildungsblatt für die Messung der Sichtfeldverschiebung aufgenommen, und es wird geprüft, ob sich die Größe der Sichtfeldverschiebung in einem annehmbaren Bereich befindet. Wenn die Größe der Sichtfeldverschiebung außerhalb des annehmbaren Bereichs liegt, erfolgt eine Neuaufnahme (4) Außerdem kann die Verzerrungskompensation nur für Abbildungen außerhalb des Bereichs, aber nicht für Abbildungen innerhalb des Bereichs ausgeführt werden. Auch kann nur eine Driftkompensation durch Bildbearbeitung nach der Aufnahme erfolgen und keine Driftkompensation durch Bildbearbeitung bei der Aufnahme.
Die 1A bis 1C zeigen Bildschirmdarstellungen zum Einstellen des jeweiligen Ablaufs oder der Näherungsfunktion. Auf dem Hauptbildschirm der 1A ist graphisch die zu jedem Zeitpunkt gemessene Größe der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) und die Kompensationsgröße durch die Bildverschiebung dargestellt, das heißt die Ortskurve für die Probenverschiebung und die Näherungsfunktion. Auf dem Bildschirm befinden sich ein Auswahlknopf zum öffnen eines Unterfensters zum Einstellen der Kompensationsbedingungen oder der Näherungsfunktion, ein Startknopf zum Starten der Driftkompensation und ein Stoppknopf zum Beenden der Driftkompensation.
Beim Anklicken des Auswahlknopfs werden Unterfenster für die einzelnen Knöpfe angezeigt (1B). Wenn der Auswahlknopf für die Kompensationsbedingungen angeklickt wird, öffnet sich ein Fenster für die Eingabe der Anzahl der Driftkompensationen und des Kompensationsintervalls vor und nach der Aufnahme, und die Aufnahmezeit und das Kompensationsintervall werden angezeigt. Die Einheit für das Kompensationsintervall bei der Aufnahme kann die Zeit oder ein Abstand sein. Bei der Auswahl der Näherungsfunktion wird eine Funktion zur Annäherung der Ortskurve der Probendrift angezeigt. Wenn das Näherungsverfahren angeklickt wird, werden die zur Verfügung stehenden Näherungsverfahren dargestellt. Zur Auswahl eines bestimmten Verfahrens wird die Methode Ziehen und Ablegen angewendet.
Zum Einstellen der Parameter des ausgewählten Näherungsverfahrens wird ein Unterfenster angezeigt (1C). Die erforderlichen Parameter werden festgelegt und dann das Unterfenster geschlossen. Wenn Glätten angeklickt wird, wird ein Unterfenster zum Einstellen der Glättungsparameter angezeigt. Die erforderlichen Parameter werden festgelegt und dann das Unterfenster wieder geschlossen.
Bei der Auswahl der Bedingungen für das Beenden der Aufnahmen wird zuerst ausgewählt, ob Neuaufnahmen automatisch oder manuell festgelegt werden (1B). Bei einer automatischen Festlegung wird ein Toleranzwert (annehmbarer Bereich) für die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) und das Maximum der Meßwiederholung eingegeben. Der annehmbare Bereich der Sichtfeldverschiebung kann auf einen festen Wert eingestellt werden. Der annehmbare Bereich kann auch anhand eines von der Probe abhängigen Bezugswerts festgelegt werden, etwa 3σ der Größe der Sichtfeldverschiebung, dem mittleren quadratischen Fehler der Näherungsfunktion bezüglich der Ortskurve der Probendrift und dergleichen. Wenn die Sichtfeldverschiebung unterhalb des annehmbaren Bereichs liegt, ist eine Neukompensation erforderlich, und der Prozeß geht zum nächsten Schritt weiter (S3-2). Wenn die Größe der Sichtfeldverschiebunq über dem annehmbaren Bereich liegt, werden die Schritte ab der Driftmessung vor der Aufnahme (S1-2) erneut ausgeführt (4).
Wenn nicht alle Abbildungen abgespeichert werden und das Wiederholungsmaximum gleich 2 oder größer ist, wird die Näherungsfunktion 102 durch Messen der Ortskurve für die Probendrift nach der Aufnahme nur im letzten Schritt erhalten, und die Anzahl von Kompensationen wird auf einmal festgelegt, um zu bestimmen, ob die Größe der Sichtfeldverschiebung innerhalb des Toleranzwertes (im annehmbaren Bereich) liegt. Im abschließenden Schritt wird, wenn die Größe der Probendrift über dem Anwendungsbereich für die Verzerrungskompensation (dem Kompensationsbereich) liegt, die Ortskurve der Probendrift nach der Aufnahme mit der bei der Auswahl der Kompensationsbedingungen festgelegten Anzahl von Kompensationen und dem dabei festgelegten Kompensationsintervall gemessen und die Verzerrungskompensation durch die Bildbearbeitung ausgeführt. Bei der Festlegung des Bereichs für die Verzerrungskompensation auf unendlich erfolgt bei keiner der Abbildungen eine Verzerrungskompensation.
Wenn alle Abbildungen gespeichert werden sollen, werden alle im Schritt S2-1 aufgenommenen Abbildungen gespeichert. Wenn die Größe der Probendrift über dem Bereich für die Verzerrungskompensation liegt, wird die Ortskurve für die Probendrift nach der Aufnahme in allen Schritten gemessen. Zum Erhalten einer Anzahl von endgültigen Abbildungen wird an jeder vorläufig aufgenommenen Abbildung die Verzerrungskompensation durch Bildbearbeitung ausgeführt. Aus den erhaltenen Abbildungen kann die beste Abbildung ausgewählt werden, oder es wird durch Integrieren der Abbildungen eine Abbildung mit einem hohen SN erzeugt.
Bei einer manuellen Festlegung ist es nicht möglich, einen annehmbaren Bereich für die Sichtfeldverschiebung, ein Meßwiederholungsmaximum und einen Bereich für die Verzerrungskompensation anzugeben. Nach Beendigung der Aufnahmen wird die Ortskurve der Probendrift mit der Kompensationsnummer und dem Kompensationsintervall nach der Aufnahme festgestellt und auf dem Hauptbildschirm angezeigt. Da ein Fenster für die Eingabe angezeigt wird, ob eine Neumessung oder eine Verzerrungskompensation erfolgen sollen, kann der Nutzer das Meßergebnis sehen und den nächsten Prozeß eingeben.
Wenn die registrierten Nutzer in allgemeine Nutzer und Verwalter aufgeteilt sind, kann der Auswahlknopf nur auf dem Bildschirm für den Verwalter angezeigt werden und nicht auf dem Bildschirm für den allgemeinen Nutzer. Dadurch wird verhindert, daß ein Anfänger durch Einstellen eines nicht geeigneten Parameters einen Fehler in der Driftkompensation verursacht. Der Verwalter kann eine Gebrauchsanweisung erstellen und der allgemeine Nutzer die vorgesehene Gebrauchsanweisung lesen. Zum Beispiel werden bei der Aufnahme einer Reihe von Abbildungen für eine rotierende CT-Serie und bei einer Elementgrößenmessung mit einem RTEM mehrere Abbildungen mit starker Vergrößerung aufgenommen, wobei sich jedoch die Art des Probenordners oder die Reihenfolge bei der Bewegung des Probentisches unterscheiden. Die Parameter für das Probendrift-Kompensationssystem können dabei entsprechend den jeweiligen Bedingungen eingestellt und dann als Gebrauchsanweisung gespeichert werden, die zum Zeitpunkt der Benutzung gelesen wird.
Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein RTEM/REM und ein Meßverfahren dafür zu erhalten, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, auch wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Zweite Ausführungsform:
Bei der zweiten Ausführungsform wird die in der 10 gezeigte Vorrichtung ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, wobei jedoch die vorläufige Abbildung mit dem schnellen Abtastverfahren aufgenommen wird. Fakten, die bei der ersten Ausführungsform, aber nicht bei der zweiten Ausführungsform beschrieben sind, sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die 8 zeigt den Ablauf bei einer Probendriftkompensation, wenn die vorläufige Abbildung mit dem schnellen Abtastverfahren aufgenommen wird. Der Schritt zum Berechnen einer Näherungsfunktion für die Ortskurve der Probendrift vor der Aufnahme der vorläufigen Abbildung (Schritt 1) ist fast der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform wird bei der Aufnahme der vorläufigen Abbildung mit einer Kompensation der Probendrift durch Bildverschiebung (Schritt 2) als vorläufige Abbildung eine Einzelbild-Integrationsabbildung verwendet, bei der eine vorgegebene Anzahl von Blättern von schnellen Abtastabbildungen integriert wird. Im Schritt 3 wird die Ortskurve der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) der Einzelbild-Integrationsabbildung bezüglich der Referenzabbildung bestimmt (S3-1).
Wenn die Unschärfe in der Einzelbild-Integrationsabbildung zunimmt, da die Probendriftkompensation im Schritt 2 von der tatsächlichen Probendrift abweicht, und die Größe der Sichtfeldverschiebung nicht gemessen werden kann, werden die Schritte von der Probendriftmessung vor der Aufnahme an (S1-2) erneut ausgeführt. Wenn die Näherungsfunktion 103 für die Sichtfeldverschiebung aus der Ortskurve der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) bei der Aufnahme berechnet wird (S3-2), werden die hochfrequenten Komponenten in der gemessenen Ortskurve als Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung betrachtet und durch die Berechnung verringert. Zum Beispiel wird an der Ortskurve ein Glättungsprozeß wie eine Mittelwertbildung ausgeführt. Auch kann ein Tiefpaßfilter auf die Ortskurve angewendet werden. Die Ortskurve wird durch ein Polynom vorgegebener Ordnung angenähert. Nach der Glättung oder Filterung kann zum Beispiel eine Mehrfachverarbeitung zur Annäherung an das Polynom erfolgen.
Auf der Basis der erhaltenen Näherungsfunktion werden die Einzelbild-Integrationsabbildungen mit einer Kompensation der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) integriert, um eine endgültige Abbildung zu erhalten (S3-3). Es kann dadurch eine Abbildung erhalten werden, bei die Bildunschärfe oder die Bildverzerrung erheblich reduziert ist. Beim Messen der Größe eines an der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mittels der wie beschrieben erzeugten Abbildung wird der Fehler von einigen nm, der durch die Bildunschärfe und die Bildverzerrung verursacht wird, deutlich verringert.
Wenn sich im Schritt 1 zeigt, daß die Geschwindigkeit der Probendrift gering ist, kann die im Schritt 2 ausgeführte Driftkompensation durch die Bildverschiebung auch entfallen. Wenn angenommen werden kann, daß die Geschwindigkeit der Probendrift genügend klein ist, kann auch die Messung der Probendrift im Schritt 1 entfallen.
Aufgrund der Beschreibung der Sichtfeldverschiebung durch die Näherungsfunktion kann die in den 9A und 9B gezeigte Verarbeitung ausgeführt werden. Die Anzahl von zu integrierenden Blättern der Einzelbild-Integrationsabbildungen, die im Schritt 2 gespeichert werden, ist reduziert, und wenn möglich wird zur Speicherung einer ersten Einzelbild-Integrationsabbildung nur ein Blatt der Abbildung integriert.
Da die erste Einzelbild-Integrationsabbildung ein niedriges SN aufweist und die von der Bildbearbeitung erzeugte Sichtfeldverschiebung nur schwer zu messen ist, wird die erste Einzelbild-Integrationsabbildung für jedes Blatt integriert und eine zweite Einzelbild-Integrationsabbildung mit einem SN erzeugt, das eine Messung der Sichtfeldverschiebung erlaubt. Die Ortskurve für die Sichtfeldverschiebung bezüglich der Referenzabbildung wird unter Verwendung der zweiten Einzelbild-Integrationsabbildung gemessen und daraus die Näherungsfunktion 103 ermittelt.
Für die Näherungsfunktion 103 ist eine Interpolationsformel in der Art einer Spline-Interpolation geeignet. Wenn der Meßfehler für die Sichtfeldverschiebung groß ist, kann eine Näherung mit einem Polynomausdruck verwendet werden. Die Spline-Interpolation bzw. die Polynomnäherung können nach einer Glättung der Ortskurve angewendet werden. Das Näherungsverfahren wird unter Bezug auf den mittleren quadratischen Fehler zwischen der Ortskurve und der Näherungsfunktion ausgewählt.
Auf der Basis der berechneten Näherungsfunktion wird eine dritte Einzelbild-Integrationsabbildung erzeugt, die durch eine Kompensation der Abweichung zwischen den ersten Einzelbild-Integrationsabbildungen erhalten wird. Da die von der Probendrift verursachte Bildunschärfe reduziert ist, ist die dritte Einzelbild-Integrationsabbildung schärfer als die zweite Einzelbild-Integrationsabbildung. Mit der Verwendung der dritten Einzelbild-Integrationsabbildung wird der Meßfehler bei der Sichtfeldverschiebung geringer. Die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung wird daher unter Verwendung der dritten Einzelbild-Integrationsabbildung erneut gemessen und daraus die Näherungsfunktion 103 berechnet. Durch eine Wiederholung der obigen Schritte bis zur Konvergenz der Näherungsfunktion 103 wird die von der Probendrift verursachte Bildunschärfe deutlich verringert. Auf der Basis der konvergierten Näherungsfunktion 103 wird die dritte Einzelbild-Integrationsabbildung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung integriert, um die endgültige Abbildung zu erzeugen.
In den 11A und 11B sind Beispiele für Bildschirmanzeigen beim Ausführen der Probendriftkompensation dargestellt. Der Bildschirm wird verwendet, wenn die Probendriftkompensation im Schritt 1 und im Schritt 2 entfällt und nur der Prozeß zum Erzeugen der endgültigen Abbildung ausgeführt wird, in dem im Schritt 3 der Einfluß der Probendrift gegenüber der vorläufigen Abbildung verringert wird. Auf dem Hauptbildschirm der 11A sind graphisch die Ortskurve der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) der Einzelbild-Integrationsabbildung bezüglich der Referenzabbildung und die Näherungsfunktion dargestellt. Auf dem Bildschirm befinden sich ein Auswahlknopf zum Öffnen von Unterfenstern zum Einstellen der Aufnahmebedingungen, der Näherungsfunktion und der Kompensationsbedingungen sowie ein Knopf zum Starten der Aufnahme und der Kompensation.
Beim Anklicken des Auswahlknopfs werden Unterfenster für die einzelnen Knöpfe angezeigt (11B). Wenn der Auswahlknopf für die Aufnahmebedingungen angeklickt wird, öffnet sich ein Fenster für die Angabe der ersten Zahl der Einzelbildintegration, der Anzahl von Blättern für die erste Einzelbild-Integrationsabbildung, eines Aufbewahrungsordners (Speicherordners) und eines Dateinamen. Die entsprechenden Werte werden eingegeben.
Beim Anklicken des Aufnahmeknopfes beginnen die Aufnahmen. Das Unterfenster für die Auswahl der Näherungsfunktion ist das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform und wird hier nicht erneut beschrieben. Wenn der Knopf für die Auswahl der Kompensationsbedingungen angeklickt wird, wird ein Fenster für die Eingabe der zweiten oder dritten Anzahl von Einzelbildintegrationen, die Anzahl von Wiederholungen der Kompensation der 9A und 9B, ein Ordner zum Speichern einer Datei nach der Kompensation und ein Dateiname angezeigt. Die entsprechenden Werte werden eingegeben.
Als zweite Zahl für die Einzelbildintegration kann nur ein Mehrfaches der ersten Zahl von Einzelbildintegrationen eingegeben werden. Wenn die erste Zahl von Einzelbildintegrationen gleich der zweiten Zahl von Einzelbildintegrationen ist, wird die Eingabe der Anzahl von Wiederholungen ungültig. Wenn der Kompensationsknopf gedrückt wird, wird aus der ersten Einzelbild-Integrationsabbildung die zweite Einzelbild-Integrationsabbildung erzeugt, es wird die Größe der Sichtfeldverschiebung für die zweite Einzelbild-Integrationsabbildung bezüglich der Referenzabbildung gemessen, und es wird die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung angezeigt.
Wenn die zweite Zahl von Einzelbildintegrationen gleich der ersten Zahl von Einzelbildintegrationen ist, wird auf der Basis der Näherungsfunktion 103 für die Sichtfeldverschiebung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung eine endgültige Abbildung erzeugt, in die die zweite Einzelbild-Integrationsabbildung integriert ist. Wenn die zweite Zahl von Einzelbildintegrationen größer ist als die erste Zahl von Einzelbildintegrationen und die Anzahl der Wiederholungen einmal, wird auf der Basis der Näherungsfunktion 103 für die Sichtfeldverschiebung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung eine endgültige Abbildung erzeugt, in die die erste Einzelbild-Integrationsabbildung integriert ist.
Wenn die Anzahl der Wiederholungen zweimal oder mehr ist, wird auf der Basis der Näherungsfunktion 103 für die Sichtfeldverschiebung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung eine dritte Einzelbild-Integrationsabbildung ausgebildet, in die die erste Einzelbild-Integrationsabbildung integriert ist, und in dem Ordner gespeichert, der bei den Kompensationsbedingungen genannt wurde. Die Größe der Sichtfeldverschiebung der dritten Einzelbild-Integrationsabbildung bezüglich der Referenzabbildung wird dann gemessen und die Ortskurve der zweiten Sichtfeldverschiebung auf dem Hauptbildschirm angezeigt. Auf der Basis einer zweiten Näherungsfunktion, die mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung aus einer zweiten Ortskurve erhalten wird, wird dann eine endgültige Abbildung erstellt, in die die erste Einzelbild-Integrationsabbildung integriert ist.
Wenn die Anzahl der Wiederholungen dreimal oder mehr beträgt, wird auf der Basis der zweiten Näherungsfunktion 103 mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung eine vierte Einzelbild-Integrationsabbildung erstellt, in die die erste Einzelbild-Integrationsabbildung integriert ist, und die obigen Prozesse werden wiederholt. Da der mittlere quadratische Fehler zwischen der n-ten Näherungsfunktion und der n – 1-ten Näherungsfunktion auf dem Hauptbildschirm angezeigt wird, wird die Anzahl n von Wiederholungen optimiert und der Fehler verkleinert.
Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein RTEM/REM und ein Meßverfahren dafür zu erhalten, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, auch wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung nur etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Dritte Ausführungsform:
sBei der dritten Ausführungsform wird die Vorrichtung der 10 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform genutzt. Im Schritt 2 wird jedoch nach dem Speichern von mehreren Zeilen, die mittels des langsamen Abtastverfahrens erhalten wurden, vom langsamen Abtastverfahren zum schnellen Abtastverfahren umgeschaltet, um die Sichtfeldverschiebung bezüglich der Referenzabbildung zu messen. Danach wird durch Wiederholen des Prozesses zum Speichern von mehreren Datenzeilen durch Umschalten auf das langsame Abtastverfahren eine vorläufige Abbildung erhalten. Ein Beispiel für diese Vorgehensweise wird nun näher beschrieben.
Der Ablauf der Probendriftkompensation in diesem Fall ist in der 12 gezeigt. Der Schritt zum Bestimmen der Näherungsfunktion für die Ortskurve der Probendrift vor der Aufnahme der vorläufigen Abbildung (Schritt 1) ist im wesentlichen der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform wird zur Aufnahme der vorläufigen Abbildung mit einer Kompensation der Probendrift durch eine Bildverschiebung nach dem Speichern von mehreren Zeilen, die mittels des langsamen Abtastverfahrens erhalten wurden (S2-1), das Abtastverfahren auf das schnelle Abtastverfahren umgeschaltet und die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) bezüglich der Referenzabbildung gemessen und zusammen mit der Meßzeit gespeichert (S3-1).
Danach wird das Abtastverfahren wieder auf das langsame Abtastverfahren umgeschaltet und zur Aufnahme der vorläufigen Abbildung der Prozeß zum Speichern von mehreren Zeilen der Daten wiederholt. Da die Probendriftkompensation im Schritt 2 von der tatsächlichen Probendrift abweicht, wenn die Sichtfeldverschiebung bei der Aufnahme der vorläufigen Abbildung größer wird, beginnt der Neustart des Prozesses mit der Messung der Probendrift vor der Aufnahme (S1-2).
Nachdem die Aufnahme der vorläufigen Abbildung abgeschlossen ist, wird die Näherungsfunktion 103 für die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) ermittelt (S3-2). Durch die Eingabe der Erfassungszeit für jedes Pixel der vorläufigen Abbildung in die Näherungsfunktion ist es möglich, die Größe ΔX(t) und Δy(t) der Sichtfeldverschiebung zu erhalten. Das Verfahren zum Erzeugen der endgültigen Abbildung, in der die Abbildungsdrift (die Sichtfeldverschiebung) in der vorläufigen Abbildung kompensiert ist, aus der vorläufigen Abbildung wurde anhand der 7 bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Es kann so eine Abbildung erhalten werden, die die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung erheblich reduziert ist. Beim Messen der Größe eines auf der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mit der wie beschrieben erzeugten Abbildung kann daher der durch die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung verursachte Fehler von einigen nm verringert werden.
Die 13A und 13B zeigen beispielhaft Bildschirmdarstellungen, die beim Ausführen der Probendriftkompensation verwendet werden. Die entsprechenden Bildschirmdarstellungen werden verwendet, wenn die Probendriftkompensation im Schritt 1 und im Schritt 2 entfällt und nur im Schritt 3 die durch die Probendrift verursachte Bildverzerrung verringert wird.
Auf dem Hauptbildschirm der 13A sind graphisch die Ortskurve der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung) und die Näherungsfunktion dargestellt. Auf dem Bildschirm befinden sich ein Auswahlknopf zum Öffnen eines Unterfensters zum Einstellen der Aufnahmebedingungen, der Näherungsfunktionen und der Kompensationsbedingungen sowie ein Knopf zum Starten der Aufnahme und der Kompensation.
Beim Anklicken des Auswahlknopfs werden Unterfenster für die einzelnen Knöpfe angezeigt (13B). Wenn der Auswahlknopf für die Aufnahmebedingungen angeklickt wird, öffnet sich ein Fenster für die Eingabe der Anzahl von Zeilen für die Aufnahme der vorläufigen Abbildung, eines Dateinamens für die vorläufige Abbildung und eines Dateinamens für die Speicherung der Abbildungsdrift (der Sichtfeldverschiebung). Die entsprechenden Werte werden eingegeben. Wenn der Aufnahmeknopf angeklickt wird, wird mit der Aufnahme begonnen. Das Unterfenster für die Auswahl der Näherungsfunktionen ist das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Wenn der Knopf für die Kompensationsbedingungen angeklickt wird, öffnet sich ein Fenster für die Eingabe eines Dateinamens zur Speicherung der Abbildung nach der Kompensation. Der entsprechende Wert wird eingegeben. Wenn der Kompensationsknopf angeklickt wird, wird die anhand der 7 bei der ersten Ausführungsform beschriebene Kompensation ausgeführt.
Beim Stand der Technik, bei dem die Größe der Sichtfeldverschiebung wie sie ist in die Kompensationsgröße umgewandelt wird, ist es erforderlich, häufig zwischen der Erfassung von Zeilen für die vorläufige Abbildung und der Messung der Sichtfeldverschiebung umzuschalten. Der Grund dafür ist, daß, wenn die Anzahl von auf einmal zu erfassenden Zeilen zunimmt, die Verbindungsteile zwischen den Zeilen deutlich werden. Auch ist der Zeitpunkt für die Zeilenerfassung nicht der Zeitpunkt der Messung der Sichtfeldverschiebung, so daß die gemessene Sichtfeldverschiebung von der Sichtfeldverschiebung bei der Aufnahme der Zeilen abweicht. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß die Sichtfeldverschiebung unter Verwendung der Näherungsfunktion kompensiert wird.
Da es möglich ist, die Sichtfeldverschiebung für jedes Pixel und nicht nur für jede aufgenommene Zeile zu berechnen, tritt der Verbindungsabschnitt der Zeilen nicht in Erscheinung. Die Kompensation kann unter Berücksichtigung des Unterschieds zwischen den Zeitpunkten für die Messung der Sichtfeldverschiebung und der Erfassung der einzelnen Pixel erfolgen.
Es ist daher möglich, auch dann die von der Probendrift verursachte Bildverzerrung mit hoher Genauigkeit zu kompensieren, wenn das Umschaltintervall zwischen der Zeilenerfassung und der Messung der Sichtfeldverschiebung lang ist. Wenn das Umschaltintervall lang ist, kann die zum Kompensieren der Sichtfeldverschiebung erforderliche Zeit erheblich verringert werden. Das Aufnahme-TAT wird dadurch besser.
Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein RTEM/REM und ein Meßverfahren dafür zu erhalten, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, auch wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung nur etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Vierte Ausführungsform:
Die vierte Ausführungsform umfaßt die Probendriftkompensation bei einem REM. Der grundlegende Aufbau eines REMs für diese Ausführungsform ist in der 14 dargestellt. Das REM umfaßt eine Elektronenkanone 11, die einen primären Elektronenstrahl 31 erzeugt, und eine Steuereinheit 11 zur Steuerung der Beschleunigungsspannung und der Extraktionsspannung für den Elektronenstrahl 31, Kondensorlinsen 12-1 und 12-2, die die Konvergenzbedingungen für den primären Elektronenstrahl 31 einstellen, und eine Steuereinheit 12' zur Steuerung der Einstellwerte dafür, eine Kondensorblende 13, die den Ausbreitungswinkel des primären Elektronenstrahls 31 kontrolliert, und eine Steuereinheit 13' zur Steuerung der Position der Kondensorblende, einen Ausrichtdeflektor 14, der den Einfallswinkel des primären Elektronenstrahls 31 auf eine Probe 30 kontrolliert, und eine Steuereinheit 14' zur Steuerung des Einstellwertes dafür, einen Stigmator 15, der die Strahlform des auf die Probe 30 einfallenden primären Elektronenstrahls 31 einstellt, und eine Steuereinheit 15' zur Steuerung des Einstellwertes dafür, einen Bildverschiebungsdeflektor 16, der den Einstrahlungsbereich des primären Elektronenstrahls 31 auf der Probe 30 einstellt, und eine Steuereinheit 16' zur Steuerung des Einstellwerts dafür, einen Abtastdeflektor 17, der den primären Elektronenstrahl 31 rasterförmig über die Probe 30 führt, und eine Steuereinheit 17' zur Steuerung des Einstellwerts dafür, eine Objektivlinse 18, die den Brennpunkt des primären Elektronenstrahls 31 bezüglich der Probe 30 einstellt, und eine Steuereinheit 18' zur Steuerung des Einstellwerts dafür, einen Probentisch 19, mit dem die Position der Probe 30 in einem Probenraum festgelegt wird, und eine Steuerschaltung 19' zur Steuerung der Position, einen ExB-Deflektor 27, der den von der Oberfläche der Probe in einer vorgegebenen Richtung abgegebenen Elektronenstrahl 32 ablenkt, und eine Steuerschaltung 27' zur Steuerung des Einstellwertes davon, einen Reflektor 28, auf den der abgelenkte Elektronenstrahl 32 auftrifft, einen Elektronendetektor 20, der den vom Reflektor 28 emittierten Elektronenstrahl erfaßt, und eine Steuereinheit 20' zur Steuerung der Verstärkung und des Offsets davon, einen Probenhöhensensor 34 mit einem Laserstrahl 33 dafür, und eine Steuerschaltung 34' zur Steuerung des Sensors, und einen Computer 29 mit einem Steuerprogramm für das REM und einem Bildbearbeitungsprogramm. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet ein Gehäuse.
Der Computer 29 enthält einen Aufzeichnungsabschnitt 29-1 zur Aufzeichnung einer Anzahl von Abbildungen, einen Berechnungsabschnitt 29-2 zum Messen der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen, einen Analyseabschnitt 29-3 zum Bestimmen der Näherungsfunktion, die für die Kompensation der Sichtfeldverschiebung verwendet wird, und einen Anzeigeabschnitt 29-4 zum Anzeigen von Abbildungen, Berechnungsergebnissen und Analyseergebnissen. Die einzelnen Steuereinheiten werden durch Befehle vom Computer 29 gesteuert.
Im Vergleich zum RTEM/REM der ersten Ausführungsform kann, auch wenn sich der Aufbau bei der vorliegenden Ausführungsform von dem bei der ersten bis dritten Ausführungsform unterscheidet und zum Beispiel eine Abbildung mit hoher Auflösung dadurch erhalten werden kann, daß eine Bremselektrode (nicht gezeigt) das SN der REM-Abbildung durch den ExB-Deflektor 27 oder den Reflektor 28 auch bei niedriger Beschleunigung erhöht, das bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschriebene Probendrift-Kompensationssystem angewendet werden wie es ist. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Abbildung zu erhalten, in der die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung erheblich reduziert ist. Beim Messen der Größe eines auf der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mit der wie beschrieben erzeugten Abbildung kann daher der durch die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung verursachte Fehler von einigen nm verringert werden.
Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein RTEM/REM und ein Meßverfahren dafür zu erhalten, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Fünfte Ausführungsform:
Die fünfte Ausführungsform umfaßt die Probendriftkompensation bei einem TEM. Der grundlegende Aufbau eines TEMs für diese Ausführungsform ist in der 15 dargestellt. Das TEM umfaßt eine Elektronenkanone 11, die einen primären Elektronenstrahl 31 erzeugt, und eine Steuereinheit 11 zur Steuerung der Beschleunigungsspannung und der Extraktionsspannung für den Elektronenstrahl 31, Kondensorlinsen 12-1 und 12-2, die die Konvergenzbedingungen für den primären Elektronenstrahl 31 einstellen, und eine Steuereinheit 12' zur Steuerung der Einstellwerte dafür, eine Kondensorblende 13, die den Ausbreitungswinkel des primären Elektronenstrahls 31 kontrolliert, und eine Steuereinheit 13' zur Steuerung der Position der Kondensorblende, einen Ausrichtdeflektor 14, der den Einfallswinkel des primären Elektronenstrahls 31 auf eine Probe 30 kontrolliert, und eine Steuereinheit 14' zur Steuerung des Einstellwertes dafür, einen Stigmator 15, der die Strahlform des auf die Probe 30 einfallenden primären Elektronenstrahls 31 einstellt, und eine Steuereinheit 15' zur Steuerung des Einstellwertes dafür, eine Objektivlinse 18, die den Brennpunkt des primären Elektronenstrahls 31 bezüglich der Probe 30 einstellt, und eine Steuereinheit 18' zur Steuerung des Einstellwerts dafür, einen Probentisch 19, mit dem die Position der Probe 30 in einem Probenraum festgelegt wird, und eine Steuerschaltung 19' zur Steuerung der Position davon, eine Objektivblende 24 und eine Steuereinheit 24' dafür, eine Bereichsauswahlblende 25 und eine Steuereinheit 25' dafür, Projektionslinsen 21-1, 21-2, 21-3 und 21-4, zur Projektion des Transmissionselektronenstrahls 32, der die Probe 30 durchlaufen hat, und eine Steuereinheit 21' zur Steuerung des Einstellwertes davon, Ausrichtdeflektoren 22-1 und 22-2 zur Kompensation der axialen Abweichung des Transmissionselektronenstrahls 32 und eine Steuereinheit 22' dafür, eine Elektronenerfassungskamera 26 zum Erfassen des Transmissionselektronenstrahls 32 und eine Steuereinheit 26' zum Steuern der Verstärkung und des Offsets davon, und einen Computer 29 mit einem Steuerprogramm und einem Bildbearbeitungsprogramm. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet ein Gehäuse.
Der Computer 29 enthält einen Aufzeichnungsabschnitt 29-1 zur Aufzeichnung einer Anzahl von Abbildungen, einen Berechnungsabschnitt 29-2 zum Messen der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen, einen Analyseabschnitt 29-3 zum Bestimmen der Näherungsfunktion, die für die Kompensation der Sichtfeldverschiebung verwendet wird, und einen Anzeigeabschnitt 29-4 zum Anzeigen von Abbildungen, Berechnungsergebnissen und Analyseergebnissen. Die einzelnen Steuereinheiten werden durch Befehle vom Computer 29 gesteuert.
Wenn die Probe während der Aufnahme einer TEM-Abbildung drifted, verschiebt sich das von der Elektronenerfassungskamera 26 aufgenommene Sichtfeld allmählich. Es wird daher eine Abbildung abgespeichert, die in der Richtung der Drift verzerrt ist. Das heißt, daß das gleiche Phänomen auftritt wie beim schnellen Abtastverfahren des RTEM (2B). Um den Einfluß der Probendrift zu kompensieren, wird die Aufnahmezeit der vorläufigen Abbildung in eine Anzahl Zeiten aufgeteilt, und es werden mehrere Kurzzeit-Integrationsabbildungen gespeichert, die der Einzelbild-Integrationsabbildung der zweiten Ausführungsform entsprechen. Die Kurzzeit-Integrationsabbildungen werden zur Erzeugung einer endgültigen Abbildung mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen integriert. Bei der Probendriftkompensation ist die Vorgehensweise die gleiche wie bei der Einzelbild-Integrationsabbildung der 3, wobei nur die Einzelbild-Integrationsabbildung durch die Kurzzeitabbildung ersetzt wird. Es kann damit eine Abbildung erhalten werden, in der die Bildunschärfe oder die Bildverzerrung deutlich reduziert ist. Beim Messen der Größe eines auf der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mit der wie beschrieben erzeugten Abbildung kann daher der durch die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung verursachte Fehler von einigen nm verringert werden.
Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und ein Meßverfahren dafür zu erhalten, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung etwa 250 nm × 250 nm beträgt.
Sechste Ausführungsform:
Bei der ersten bis vierten Ausführungsform werden die Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung und die vorläufige Abbildung vom gleichen Elektronenstrahl erzeugt. Bei einem REM/RTEM, bei dem die Abbildung durch Synchronisieren des Raster-Abtastsignals für den einfallenden Elektronenstrahl mit dem Detektorsignal erzeugt wird, können die Abbildung zum Messen der Probendrift und die vorläufige Abbildung jedoch auch von verschiedenen Elektronenstrahlen erzeugt werden.
Zum Beispiel kann eine RTEM-Abbildung als Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung verwendet werden und eine EDX-Abbildung als vorläufige Abbildung. Eine RTEM-Abbildung kann als Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung verwendet werden und eine EELS-Abbildung als vorläufige Abbildung. Als Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung kann eine REM-Abbildung des reflektierten Elektronenstrahls verwendet werden und als vorläufige Abbildung eine Sekundärelektronenabbildung.
Es können auch Mehrfachkombinationen in Betracht gezogen werden. Wenn als vorläufige Abbildung eine Abbildung mit geringem SN verwendet wird, wird als Abbildung zum Messen der Drift vorzugsweise eine mit einem höheren SN verwendet. Wenn die zweite Ausführungsform auf die Kombination einer vorläufigen Abbildung mit niedrigem SN und einer Driftkompensationsabbildung mit hohem SN angewendet wird, werden die erste Einzelbild-Integrationsabbildung als vorläufige Abbildung und die aus der Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung erhaltene Ortskurve der Sichtfeldverschiebung gespeichert, die Abbildung zum Messen der Sichtfeldverschiebung braucht jedoch nicht gespeichert zu werden. Es ist daher möglich, den für den Prozeß erforderlichen Speicher zu verkleinern. Nach Beendigung der Aufnahme wird aus der ersten Einzelbild-Integrationsabbildung auf der Basis der aus der Ortskurve der Sichtfeldverschiebung erhaltenen Näherungsformel ein Zielspeicher erzeugt.
Zur Verkleinerung des Speichers kann der Prozeß zum Erhalten der endgültigen Abbildung aus der ersten Einzelbild-Integrationsabbildung und der Ortskurve der Sichtfeldverschiebung zeitlich mehrfach aufgeteilt werden. Wenn die Anzahl der Blätter für die erste Einzelbild-Integrationsabbildung größer ist als eine vorgegebene Anzahl, wird die Näherungsformel aus der Ortskurve der Sichtfeldverschiebung für die jeweilige Zeitspanne berechnet und die endgültige Abbildung erzeugt und gespeichert, und die erste Einzelbild-Integrationsabbildung wird wieder aus dem Speicher entfernt. Dieser Prozeß wird wiederholt, um mehrere vorläufige Abbildungen zu erhalten. Die endgültige Abbildung mit hohem SN wird dann durch Integrieren der mehreren vorläufigen Abbildungen mit einer Kompensation der Sichtfeldverschiebung erzeugt.
Es ist damit möglich, eine Abbildung zu erhalten, in der die Bildunschärfe oder die Bildverzerrung deutlich reduziert ist. Beim Messen der Größe eines auf der Oberfläche der Probe ausgebildeten Musters mit der wie beschrieben erzeugten Abbildung kann daher der durch die Bildunschärfe bzw. Bildverzerrung verursachte Fehler von einigen nm verringert werden.
Bei der Aufnahme einer EELS-Abbildung verschiebt sich bei einer großen Änderung der Bildverschiebung die Position des auf das Energieverlust-Elektronenspektroskops 41 einfallenden Elektronenstrahls, wodurch sich der erfaßte Absolutwert der Energie verändert. Zur Lösung dieses Problems kann eine Funktion vorgesehen werden, die automatisch die Positionsabweichung des auf das Energieverlust-Elektronenspektroskops 41 einfallenden Elektronenstrahls so kompensiert, daß sie zum Steuerwert der Bildverschiebung 16 vom Ausrichtdeflektor 21 paßt.
Der Bewegungsbereich der Bildverschiebung ist auf einen kleinen Bereich beschränkt. Wenn die Bildverschiebung den Bewegungsbereich übersteigt, kann eine Funktion zur Kompensation der Bewegung der Bildverschiebung mittels des Probentisches angewendet werden. Bei einer Vorrichtung mit einem Piezotisch kann die Driftkompensation unter Verwendung des Piezotisches und nicht der Bildverschiebung ausgeführt werden.
Bei der ersten bis fünften Ausführungsform wird jeweils ein Beispiel beschrieben, bei dem als Strahl geladener Teilchen, der auf die Probe einfällt, ein Elektronenstrahl verwendet wird. Es kann jedoch auch das gleiche Driftkompensationssystem verwendet werden, wenn die Abbildung mit einem anderen Strahl geladener Teilchen ausgebildet wird, etwa mit einem fokussierten Ionenstrahl.
Mit der Ausführungsform ist es möglich, ein Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen und ein Meßverfahren dafür zu schaffen, das von einer Probendrift überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird, wenn der Sichtfelddurchmesser bei starker Vergrößerung etwa 250 nm × 250 nm beträgt. Durch das Ausbilden der Abbildung zum Messen der Probendrift und der vorläufigen Abbildung mit verschiedenen Elektronenstrahlen kann eine endgültige Abbildung erhalten werden, die auch dann nicht oder nur wenig von der Probendrift beeinflußt ist, wenn das SN der vorläufigen Abbildung sehr klein ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf ein Mikroskop hoher Auflösung wie ein RTEM, ein REM oder ein TEM kann die Probendrift mit hoher Genauigkeit kompensiert werden, so daß sich das TAT verbessert. Mit der besseren Kompensation der Probendrift wird die Bildunschärfe oder Bildverzerrung reduziert, und der Abbildung können mehr Informationen entnommen werden. Die Effektivität von Messungen, Untersuchungen und Analysen an einem Nanoelement oder einem Nanomaterial mit einem Elektronenmikroskop wird erheblich erhöht, so daß die Entwicklung neuer Elemente beschleunigt wird.
Bezugszeichenliste

11: Elektronenkanone
11': Steuerschaltung für Elektronenkanone
12: Kondensorlinse
12': Steuereinheit für Kondensorlinse
13: Kondensorblende
13': Steuereinheit für Kondensorblende
14: Ausrichtdeflektor
14': Steuereinheit für Ausrichtdeflektor
15: Stigmator
15': Steuereinheit für Stigmator
16: Bildverschiebungsdeflektor
16': Steuereinheit für Bildverschiebungsdeflektor
17: Abtastdeflektor
17': Steuereinheit für Abtastdeflektor
18: Objektivlinse
18': Steuereinheit für Objektivlinse
19: Probentisch
19': Steuereinheit für Probentisch
20: Projektionslinse
20': Steuereinheit für Projektionslinse
21: Ausrichtdeflektor
21': Steuereinheit für Ausrichtdeflektor
22: Elektronendetektor
22': Steuereinheit für Elektronendetektor
23: Streuwinkel-Auswahlblende
23': Steuereinheit für Streuwinkel-Auswahlblende
24: Objektivblende
24': Steuereinheit für Objektivblende
25: Bereichsauswahlblende
25': Steuereinheit für Bereichsauswahlblende
26: Elektronenstrahl-Erfassungskamera
26': Steuereinheit für Elektronenstrahl-Erfassungskamera
28: Abbildungserzeugungseinheit
29: Computer 29 mit Steuerprogramm und Bildbearbeitungsprogramm
29-1: Aufzeichnungsabschnitt
29-2: Berechnungsabschnitt
29-3: Analyseabschnitt zum Bestimmen einer Näherungsfunk tion aus mehreren Sichtfeldverschiebungen, die für die Kompensation der von der Probendrift verursachten Sichtfeldverschiebung verwendet wird.
29-4: Anzeigeabschnitt zum Anzeigen der Ortskurve, die aus den mehreren Sichtfeldverschiebungen erhalten wird, oder der Ortskurve der Sichtfeldverschiebung und der Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung.
30: Probe
31: primärer Elektronenstrahl
32-1: unter einem kleinen Winkel gestreute Elektronen
32-2: unter einem großen Winkel gestreute Elektronen
32-3: Sekundärelektronen
32-4: elastisch gestreuter Transmissionselektronenstrahl
32-5: inelastisch gestreuter Transmissionselektronenstrahl
33: Laserstrahl
34: Probenhöhensensor mit dem Laserstrahl 33
34': Steuereinheit für Probenhöhensensor
40: Energieverteilungs-Röntgenspektroskop
40': Steuereinheit für Energieverteilungs-Röntgenspektroskop
41: Energieverlust-Elektronenspektroskop
41': Steuereinheit für Energieverlust-Elektronenspektroskop
101: Näherungsfunktion, die vor einer Aufnahme aus der Ortskurve der Probendrift erhalten wird.
102: Näherungsfunktion, die vor und nach einer Aufnahme aus der Ortskurve der Probendrift erhalten wird.
103: Näherungsfunktion, die während einer Aufnahme aus der Ortskurve der Probendrift erhalten wird.
200: Gehäuse

Claims

Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen, mit einer Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einer Steuerschaltung für die Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen zur Steuerung der Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einem Probentisch zum Anbringen einer Probe, die mit den von Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen abgegebenen geladenen Teilchen bestrahlt wird; einer Probentisch-Steuerschaltung zum Steuern des Probentisches; einem Detektor zum Erfassen der geladenen Teilchen von der Probe; einer Detektor-Steuerschaltung zum Steuern des Detektors; einem Computer zum Steuern der Steuerschaltungen; und mit einem Anzeigeabschnitt, der mit dem Computer verbunden ist, wobei der Computer umfaßt einen Aufzeichnungsabschnitt zum Aufzeichnen einer Anzahl von Abbildungen, die mit den geladenen Teilchen zu verschiedenen Zeitpunkten von einem auf der Probe ausgebildeten vorgegebenen Muster erzeugt werden; einen Berechnungsabschnitt zum Berechnen der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen unter Verwendung des vorgegebenen Musters in der Abbildung; und eine Analyseeinheit zum Berechnen einer Näherungsfunktion aus der Größe der Sichtfeldverschiebung, die für die Kompensation der durch eine Probendrift verursachten Sichtfeldverschiebung verwendet wird.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei am Anzeigeabschnitt die Ortskurve der Probendrift, die aus der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen erhalten wird, und die Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung angezeigt werden.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei am Anzeigeabschnitt die Ortskurve der Sichtfeldverschiebung, die aus der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen erhalten wird, und die Näherungsfunktion für die Sichtfeldverschiebung angezeigt werden.
Verfahren zum Bestimmen eines vorgegebenen Musters in einer Abbildung, die durch Einstrahlen eines Strahls geladener Teilchen auf das vorgegebene Muster auf einer Probe mit einem Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen erhalten wird, wobei das Verfahren umfaßt einen ersten Schritt des Aufnehmens einer Anzahl von Abbildungen, die das vorgegebene Muster enthalten, zu verschiedenen Zeitpunkten; einen zweiten Schritt des Bestimmens der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen; einen dritten Schritt des Ableitens einer Näherungsfunktion aus der Größe der Sichtfeldverschiebung zwischen den Abbildungen, die für eine Kompensation der durch eine Probendrift verursachten Sichtfeldverschiebung verwendet wird; und einen vierten Schritt des Ausgleichens der Sichtfeldverschiebung auf der Basis der Näherungsfunktion.
Meßverfahren nach Anspruch 4, wobei der dritte Schritt umfaßt einen Schritt des Auswählens einer Näherungsfunktion aus einer Anzahl von Kandidaten.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen, mit einer Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einer Steuerschaltung für die Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen zur Steuerung der Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen; einem Probentisch zum Anbringen einer Probe, die mit den von Quelle zur Erzeugung der geladenen Teilchen abgegebenen geladenen Teilchen bestrahlt wird; einer Probentisch-Steuerschaltung zum Steuern des Probentisches; einem Detektor zum Erfassen der geladenen Teilchen von der Probe; einer Detektor-Steuerschaltung zum Steuern des Detektors; einem Computer zum Steuern der Steuerschaltungen; und mit einem Anzeigeabschnitt, der mit dem Computer verbunden ist und an dem folgendes ausgeführt wird: eine Auswahl der Kompensationsbedingungen zur Kompensation der Sichtfeldverschiebung in einer aufgenommenen Abbildung, die mit den geladenen Teilchen von der Probe erhalten wird; eine Auswahl einer Näherungsfunktion zur Annäherung der Ortskurve der Probendrift der Probe, die für die Kompensation der Sichtfeldverschiebung verwendet wird; und eine Auswahl der Bedingungen zur Beendigung der Aufnahmen an der Probe.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei bei der Auswahl der Kompensationsbedingungen wenigstens einer der folgenden Punkte festgelegt wird: die Anzahl der Kompensationen und das Kompensationsintervall vor der Aufnahme einer vorläufigen Abbildung der Probe; der Aufnahmezeitpunkt für die vorläufige Abbildung und des Kompensationsintervall für die vorläufige Abbildung der Probe; und die Anzahl der Kompensationen und das Kompensationsintervall nach der Aufnahme der vorläufigen Abbildung der Probe.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei bei der Auswahl der Näherungsfunktion eine Näherungsfunktion ausgewählt wird, die aus der Ortskurve der Probendrift vor der Aufnahme der vorläufigen Abbildung der Probe erhalten wird.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 8, wobei ein Kompensationskoeffizient festgelegt wird, wenn die Näherungsfunktion eine lineare Funktion ist, und eine Ordnung festgelegt wird, wenn die Näherungsfunktion eine Spline-Interpolation ist.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 9, wobei bei der Auswahl der Näherungsfunktion eine Näherungsfunktion ausgewählt wird, die aus der Ortskurve der Probendrift vor und nach der Aufnahme der vorläufigen Abbildung der Probe erhalten wird.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 10, wobei ein Kompensationskoeffizient festgelegt wird, wenn die Näherungsfunktion eine lineare Funktion ist, und eine Ordnung festgelegt wird, wenn die Näherungsfunktion eine Spline-Interpolation ist.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei bei der Auswahl der Bedingungen für die Beendigung der Aufnahmen ausgewählt wird, ob die Bestimmung, daß eine Neuaufnahme erforderlich ist, automatisch oder manuell erfolgt.
Mikroskop mit einem Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 12, wobei, wenn die Auswahl automatisch ist, des weiteren eine Auswahl des verfügbaren Bereichs der Sichtfeldverschiebung und des Maximums für die Wiederholung der Messungen erfolgt.