DE112010004145B4

DE112010004145B4 - Vorrichtung zur Abtastung mit einem geladenen Teilchenstrahl und Vefahren zur Korrektur der chromatischen und sphärischen Aberration in Kombination

Info

Publication number: DE112010004145B4
Application number: DE112010004145.8T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Nakano; Takeshi Kawasaki; Kotoko Hirose
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: DE112010004145T5; US20120199739A1; JP5331893B2; WO2011052333A1; JPWO2011052333A1; US8772732B2

Abstract

Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung eines geladenen Teilchenstrahls miteinem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird;einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen; undeinem Deflektor (8), der über dem Aberrationskorrektor angebracht ist und der den primären Strahl ablenkt,wobei die Vorrichtung umfasst:ein optisches Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt;einen Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst;eine Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt; undeine Steuervorrichtung (103), die eine Steuerung zu einer Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durchführt, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden,wobei die Steuervorrichtung eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Aberration, die im nicht-gekippten Zustand proportional zur ersten Ordnung eines Aperturwinkels und zur ersten Ordnung einer Energie ist, umfasst und mittels der Steuerfunktion die chromatische Aberration so steuert, dass diese nicht bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung und dem axial gegenüberliegenden Kippwinkel zu beseitigen. Es wird eine mit einem Aberrationskorrektor versehene Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl beschrieben, die dafür vorgesehen ist, eine Auflösungsverschlechterung bei einer gekippten Betrachtung aufgrund einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung zu beseitigen, ohne daß dafür ein besonderes optisches System erforderlich ist. Die Steuervorrichtung der Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl führt ein für die gekippte Betrachtung einer Probe relevantes Meßverfahren für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung durch. Die Steuervorrichtung umfaßt dazu eine für die gekippte Betrachtung einer Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Aberration. Mittels der Steuerfunktion für die chromatische Aberration läßt die Steuervorrichtung die chromatische Aberration positiv oder negativ statt Null sein, um die Bildverzerrung zu beseitigen, die aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und der chromatischen Aberration bei dem Kippwinkel (t1) der Betrachtung und dem axial entgegengesetzten Kippwinkel (-t1) parallel zur Probenoberfläche auftritt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtastung mit einem geladenen Teilchenstrahl, die eine Probe mit einem geladenen Teilchenstrahl bestrahlt und abtastet und von der Probe Sekundärelektronen, rückgestreute Elektronen oder transmittierte Elektronen aufnimmt, und insbesondere eine Technik zum Korrigieren der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung mit einer solchen Vorrichtung.
Stand der Technik
Bei Vorrichtungen mit einem geladenen Teilchenstrahl wie Elektronenmikroskopen, etwa einem Rasterelektronenmikroskop (REM) oder einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) sind Linsen mit elektrischen oder magnetischen Feldern erforderlich, um den geladenen Teilchenstrahl zu fokussieren. Bei elektrostatischen oder magnetischen Linsen treten unvermeidlich verschiedene Arten von Abbildungsfehlern auf. Wenn ein geladener Teilchenstrahl mit einem hohen Verkleinerungsverhältnis enger gemacht werden soll, wird daher bei einem großen Abbildungsfehler der Durchmesser des Strahls im Auftreffpunkt nicht mehr kleiner, so daß es nicht möglich ist, Mikrostrukturen mit hoher Genauigkeit zu betrachten oder Abmessungen zu messen.
Bei Vorrichtungen mit einem geladenen Teilchenstrahl werden daher zur Verbesserung der Auflösung Aberrationskorrektoren eingeführt. Ein Aberrationskorrektor besteht normalerweise aus mehrstufigen Multipollinsen und erzeugt innerhalb der Multipollinsen ein elektrisches oder magnetisches Feld, um die Aberration des durch eine Öffnung in den Linsen laufenden geladenen Teilchenstrahls zu korrigieren.
In der Nicht-Patent-Druckschrift 1 ist ein Aberrationskorrektor mit vier Stufen von Multipollinsen beschrieben.
Bei einer Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl wird eine Aberration dadurch verursacht, daß die Beschleunigungsspannung nicht hundertprozentig konstant ist und einen Energiebereich umfaßt. Typisch für eine solche Aberration ist die chromatische Aberration bzw. die chromatische Vergrößerungsaberration. In der vorliegenden Beschreibung wird das Ausmaß der Streuung (Unschärfe), die von der chromatischen Vergrößerungsaberration verursacht wird, auch als chromatische Dispersionsaberration bezeichnet. Der Aberrationskorrektor der Nicht-Patent-Druckschrift 1 umfaßt eine Technik zur Korrektur der chromatischen Aberration. Der Nicht-Patent-Druckschrift 1 ist jedoch keine Beschreibung einer Messung einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung oder einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung oder einer Technik zum Korrigieren einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung zu entnehmen.
Mit der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung während der Aberrationskorrektur befaßt sich die Nicht-Patent-Druckschrift 2. Die Nicht-Patent-Druckschrift 2 beschreibt die Bedingungen, unter denen die Auflösung von einer Zunahme der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und einer sphärischen Aberration fünfter Ordnung als Ergebnis einer Aberrationskorrektur begrenzt wird, wobei beschrieben wird, daß als Gegenmaßnahme der effektive Abstand zwischen dem Aberrationskorrektor und der Objektivlinse verkürzt werden sollte. Der Nicht-Patent-Druckschrift 2 ist jedoch kein Verfahren zum Messen der tatsächlichen chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und kein Verfahren zum Ausgleichen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung oder einer anderen Aberration bei einer gekippten Betrachtung zu entnehmen.
In der Patent-Druckschrift 1 ist eine Technik zur gekippten Betrachtung unter Berücksichtigung der Aberrationskorrektur bei einer Vorrichtung für einen geladenen Teilchenstrahl beschrieben. Diese Technik wird als Vorgehensweise zum Verbessern der Auflösung durch das Ausführen einer Aberrationskorrektur bei einer gekippten Betrachtung beschrieben. Es gibt jedoch keine Beschreibung einer Messung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung oder einer Technik zur Korrektur der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung.
Die Patent-Druckschrift 2 beschreibt die Erfassung der chromatischen Dispersionsaberration bei einer Vorrichtung für einen geladenen Teilchenstrahl und deren Korrektur. Diese Technik ist für eine Korrektur des Strahlversatzes aus der Achse bei einer Änderung der Beschleunigungsspannung vorgesehen. Es gibt jedoch keine Beschreibung eines Aberrationskorrektors oder einer Technik für eine gekippte Betrachtung mit einem Aberrationskorrektor.
Liste der zitierten Literatur
Patentliteratur

Patent-Druckschrift 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer JP 2006 - 054074 A
Patent-Druckschrift 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer JP 2008-181778 A

Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patent-Druckschrift 1: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A363 (1995), Seiten 316-325
Nicht-Patent-Druckschrift 2: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A519 (2004), Seiten 264-279

Eine Übersicht über die Mess- und Korrekturmöglichkeiten verschiedener Aperturaberrationsterme in Elektronenmikroskopen, insbesondere mit Hilfe von Spiegelkorrektoren, findet sich in der Dissertationsschrift P. Hartel, „Aufbau und Erprobung eines Spiegelkorrektors für Niederspannungs-Elektronenmikroskope“, Dissertation, Hessische Landes- und Hochschulbibliothek Darmstadt, 2001. Korrekturmöglichkeiten für weitere spezielle sphärische und chromatische Aberrationsterme werden in M.
Haider et al., „Correction of the spherical aberration of a 200 kV TEM by means of a hexapole-corrector", Optik 1995(99), S. 167-179 sowie H. Rose, „Theory of electronoptical achromats and apochromats", Ultramicroscopy 2002(93), S. 293-303.
Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Das Problem bei der Ausführung einer gekippten Betrachtung nach einer Korrektur der Abbildungsfehler mit dem in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen Verfahren liegt darin, dass bei der Korrektur die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung nicht berücksichtigt wird und daher die Auflösung von dieser chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung begrenzt wird. Das Problem bei der Ausführung einer gekippten Betrachtung mit einer Abschwächung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung mit dem in der Nicht-Patent-Druckschrift 2 beschriebenen Verfahren besteht darin, dass es keine Technik zum Messen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung gibt, die zur Optimierung dieser Aberration erforderlich ist. Außerdem bringt die Optimierung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung mit dem Verfahren der Nicht-Patent-Druckschrift 2 eine Vergrößerungsänderung des optischen Systems mit sich, was zur Folge hat, dass sich auch alle anderen Abbildungsfehler verändern. Das Problem ist dann, dass für eine vollständige Einstellung viel Zeit und Mühe erforderlich sind, so dass in der Praxis die Aberrationen meist nicht vollständig korrigiert werden und einige Abbildungsfehler unkorrigiert bleiben. Ohne Korrektur der chromatischen Aberration und der sphärischen Aberration ist jedoch keine Korrektur der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung möglich, da die Auflösung bei einer gekippten Betrachtung durch die sphärische Aberration und insbesondere die chromatische Aberration schlechter wird. Bei dem in der Nicht-Patent-Druckschrift 2 beschriebenen Verfahren stehen außerdem die optischen Bedingungen fest, woraus sich die folgenden Probleme ergeben: Eine Abnahme im Freiheitsgrad des optischen Systems; eine schlechte Anwendbarkeit bei der gekippten Betrachtung; und es liegen nicht immer die optimalen Bedingungen für die Auflösung vor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl zu schaffen, bei der die Auflösung bei einer gekippten Betrachtung durch einen Aberrationskorrektor und eine Korrektur der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung verbessert ist.
Lösung der Probleme
Zur Lösung der Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Vorrichtungen zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung eines geladenen Teilchenstrahls und Verfahren zum Messen und Korrigieren der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung. Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß erfolgt bei einer Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, die mit einer Aberrationskorrekturfunktion (einer Aberrationskorrektureinrichtung) versehen ist, bei einer gekippten Betrachtung für eine Anzahl von verschiedenen Kippwinkeln eine stufenweise Änderung der Beschleunigungsspannung, wobei anhand der Strahlverschiebung oder der Defokussierung bei der Änderung das Ausmaß der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung gemessen wird. Bei einer gekippten Betrachtung wird die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung bei dem gegebenen Winkel (Kippwinkel) der Betrachtung dadurch kompensiert, dass das Ausmaß der Korrektur der chromatischen Aberration oder das Ausmaß der Korrektur der chromatischen Dispersionsaberration oder das Ausmaß der Korrektur der sphärischen Aberration entsprechend gesteuert wird, wodurch die Auflösung verbessert wird.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Meßverfahren für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung und ein Verfahren zum Ausgleichen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und anderer Aberrationen bei einer gekippten Betrachtung. Dabei brauchen die optischen Bedingungen nicht festzustehen und können genau eingestellt werden, ohne daß dazu viel Zeit erforderlich ist, so daß bei der gekippten Betrachtung eine hohe Auflösung erhalten werden kann. Die Einstellung des Aberrationskorrektors beim Umschalten zwischen einem Nicht-Kipp-Modus und einem Modus mit einer gekippten Betrachtung kann daher in kurzer Zeit erfolgen, und es ist möglich, die Auflösung bei der Betrachtung der Seitenwände einer dreidimensionalen Struktur zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Rasterelektronenmikroskops bei den beispielhaften Ausführungsformen.
2 ist eine Darstellung eines Flußdiagramms für eine Messung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
3 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen der Änderung der Beschleunigungsenergie und der Bildverschiebung bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
4 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Kippwinkel und der Bildverschiebung pro Energieeinheit bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
5 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Kippwinkel und der Bildverschiebung pro Energieeinheit bei einer Steuerung der chromatischen Aberration bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
6 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Kippwinkel und der Bildverschiebung pro Energieeinheit bei einer Steuerung der chromatischen Dispersionsaberration bei einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
7 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Kippwinkel und der Bildverschiebung pro Energieeinheit bei einer Steuerung der sphärischen Aberration bei einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
8 ist eine Darstellung eines Flußdiagramms für eine Messung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer vierten beispielhaften Ausführungsform.
9 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen der Änderung der Beschleunigungsenergie und dem Ausmaß der Defokussierung bei der vierten beispielhaften Ausführungsform.
10 ist eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Kippwinkel und dem Ausmaß der Defokussierung pro Energieeinheit bei der vierten beispielhaften Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Ausführungsformen der Anwendung bei einem Rasterelektronenmikroskop (REM) beschrieben. Bei anderen Arten von Vorrichtungen mit einem Elektronenstrahl und anderen Arten von Vorrichtungen mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung von Photonen, Ionen und dergleichen kann ein Verfahren angewendet werden, das im Grunde das gleiche ist wie bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen, auch wenn der Aufbau der Linsen und der Aberrationskorrektoren entsprechend der Art der Vorrichtung variiert. Von einem Aberrationskorrektor wird angenommen, daß er in der Lage ist, geometrische Aberrationen bis hin zur dritten Ordnung einschließlich der sphärischen Aberration, der chromatischen Aberration erster Ordnung und der chromatischen Dispersion nullter Ordnung zu korrigieren. Unter einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung wird hier eine Kombination aus einer chromatischen Aberration und einer sphärischen Aberration verstanden, die proportional zur ersten Ordnung der Energie und der dritten Ordnung des Aperturwinkels ist.
Erste Ausführungsform
Mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird folgendes erläutert: Ein Meßverfahren für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung bei einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und ein Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung durch die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung während einer gekippten Betrachtung nach einer Aberrationskorrektur.
Zuerst wird der Aufbau der Vorrichtung beschrieben, dann der Ablauf einer Messung und schließlich das Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung beim Kippen. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung gemessen durch eine Steuerung der Änderung des Winkels und der Richtung der Bestrahlung einer Probe mit einem Elektronenstrahl mittels eines Deflektors des Rasterelektronenmikroskops (REM) und Ändern der Beschleunigungsspannung, die an die Elektronenstrahlquelle angelegt wird. Für die Messung der Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung erfolgt bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform bei der Änderung der Beschleunigungsspannung für die Elektronenstrahlquelle durch die Funktion dafür eine Berechnung der dabei auftretenden Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit. Bei der Berechnung der Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit erfolgt eine Messung des Kippwinkels des Elektronenstrahls für wenigstens drei verschiedene Winkel in der gleichen Richtung hinsichtlich der Kippachse. Die Bildverschiebung pro Spannungseinheit mit einer Variablen für die Kippwinkel wird als Polynom angenähert, und die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung wird aus dem Koeffizienten dritter Ordnung dieses Polynoms berechnet.
In der 1 ist schematisch der Aufbau des Rasterelektronenmikroskops (REM) bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Dieser Aufbau des Rasterelektronenmikroskops (REM) wird nicht nur bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verwendet, sondern auch für die anderen beispielhaften Ausführungsformen. Das Rasterelektronenmikroskop umfaßt eine REM-Säule 101 zur Bestrahlung und zum Abtasten einer Probe mit dem Elektronenstrahl, eine Probenkammer 102 mit einem Probentisch und eine Steuereinheit 103 als Steuervorrichtung zum Steuern, neben anderem, aller Komponenten der REM-Säule 101 und der Probenkammer 102. Die Steuereinheit 103 enthält als Steuervorrichtung einen Steuercomputer 30, eine Stromversorgung 20 für die Elektronenkanone und die Stromversorgungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 32, 33, 74 und 75 für die anderen Komponenten sowie einen Probentisch-Steuermechanismus 81.
Mit der Steuereinheit 103 sind ein Datenspeicher 76 zum Speichern und Festhalten eingegebener Informationen und Programme und dergleichen für den Betrieb des Steuercomputers 103, ein Monitor 77 als Anzeigeeinheit zur Anzeige der erhaltenen Abbildung, eine Bedienungskonsole 78 als Mensch-Maschine-Interface zwischen der Vorrichtung und ihrem Benutzer und eine Vorrichtung 79 zur Berechnung der Aberration verbunden. Die Bedienungskonsole 78 enthält eine Informationseingabeeinheit mit z.B. einer Tastatur, einer Maus usw. Die Vorrichtung 79 zur Berechnung der Aberration ist eine Berechnungsvorrichtung, die die verschiedenen Aberrationen berechnet, die später noch beschrieben werden, wobei das Ergebnis der Berechnungen im Datenspeicher 76 gespeichert wird. Die Aberrationsberechnungsfunktion kann von einem Programm durchgeführt werden, das von einer Zentraleinheit (CPU) im Steuercomputer 30 als Verarbeitungseinheit ausgeführt wird und die nicht dargestellt ist. Der Steuercomputer speichert dabei die berechnete chromatische Aperturaberration dritter Ordnung und anderes im Datenspeicher 76. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist damit die Funktion der Vorrichtung 79 zur Berechnung der Aberration in der Steuereinheit enthalten.
Zuerst werden nun die Komponenten der REM-Säule 101 beschrieben. Als Elektronenquelle wird eine Schottky-Elektronenquelle 1 verwendet, die den Schottky-Effekt ausnutzt und bei der Sauerstoff und Zirkonium oder eine ähnliche Substanz in einem Wolfram-Einkristall verteilt sind. In der Nähe der Elektronenquelle sind eine Unterdrückungselektrode 2 und eine Extraktionselektrode 3 angeordnet. Durch Aufheizen der Schottky-Elektronenquelle 1 und Anlegen einer Spannung von etwa +2 kV zwischen der Elektronenquelle und der Extraktionselektrode 3 werden Schottky-Elektronen emittiert. An die Unterdrückungselektrode 2 wird eine negative Spannung angelegt und dadurch verhindert, daß Elektronen von anderen Stellen außerhalb der Spitze der Schottky-Elektronenquelle 1 emittiert werden. Die durch eine Öffnung in der Extraktionselektrode 3 laufenden Elektronen werden beschleunigt und von einer elektrostatischen Linse aus einer ersten Anode 4 und einer zweiten Anode 5 gebündelt und bewegen sich längs der optischen Achse 60 in die nachfolgenden Komponenten. Der Elektronenstrahl wird von einer ersten Kondensorlinse 6 weiter gebündelt, von einer beweglichen Blende 9 begrenzt und durchläuft eine zweite Kondensorlinse 7 und einen Deflektor 8 und gelangt schließlich in einen Aberrationskorrektor 10.
In der Kondensorlinse 7 wird der zum Aberrationskorrektor 10 weiterlaufende Strahl zu einem parallelen Strahl. Die Trajektorie des Elektronenstrahls ohne Kippung wird von dem Deflektor 8 so eingestellt, daß sie in der Achse des Aberrationskorrektors 10 liegt. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird ein Aberrationskorrektor 10 vom Quadrupol-Oktupoltyp verwendet.
In den einzelnen Stufen des Aberrationskorrektors 10 werden ein Quadrupol und ein Oktupol ausgebildet. Wenn zwölf Elektrodenpole (die auch als Magnetpole dienen können) verwendet werden, können neben dem Quadrupol und Oktupol ein Dipol, ein Hexapol und ein Dodekapol ausgebildet und dazu verwendet werden, die von einem Fehler in der Anordnung der Elektroden oder Magnetpole oder von einer Nichtgleichförmigkeit eines magnetischen Materials verursachte Feldverzerrung elektrisch zu korrigieren. Der Elektronenstrahl, bei dem eine chromatische Aberration und eine sphärischer Aberration durch die vom Aberrationskorrektor 10 einer Objektivlinse 17 gegebene chromatische Aberration und sphärische Aberration ausgeglichen werden, wird von einem Objektivausrichter 12 so umgelenkt, daß er in der Achse der Objektivlinse verläuft, und von der Objektivlinse 17 auf die Probe 18 fokussiert, wobei der dabei erzeugte Punkt von einem Abtastdeflektor 15 über die Probe geführt wird.
In der Probenkammer 102 befindet sich der Probentisch 80, in dessen Probenanbringungsebene die Probe 18 angeordnet ist. Die durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugten Sekundärelektronen laufen durch die Objektivlinse 17 und treffen auf einen Reflektor 72, von dem Elektronen erzeugt werden. Die erzeugten Elektronen werden von einem Sekundärelektronendetektor 73 erfaßt, wobei die Stelle, an der die Sekundärelektronen auf den Reflektor 72 auftreffen, von einem ExB-Deflektor 71 eingestellt werden kann. Die erfaßten Sekundärelektronensignale werden synchron zur Abtastung dem Steuercomputer 30 als Helligkeitssignale eingegeben. Der Steuercomputer 30 verarbeitet die Informationen über die Helligkeitssignale, und am Monitor 77 wird ein REM-Bild angezeigt. Es ist zwar nur ein Detektor gezeigt, zur Aufnahme der Abbildung können jedoch auch mehrere Detektoren angeordnet werden und eine Auswahl in der Energie und der Winkelverteilung der rückgestreuten oder Sekundärelektronen erfolgen. Der Reflektor 72 ist nicht unbedingt erforderlich, wenn die Sekundärelektronen durch den ExB-Deflektor 71 auf den Sekundärelektronendetektor 73 gebündelt werden oder wenn der Sekundärelektronendetektor in der Form einer koaxialen Kreisplatte mit einer Öffnung in der Mitte an der optischen Achse 60 angeordnet ist.
Die Steuereinheit 103, die wie erwähnt die Steuervorrichtung ist, umfaßt die Stromversorgung 20 der Elektronenkanone, eine Steuerspannungsquelle 21, eine Beschleunigungsspannungsquelle 22, eine Stromversorgung 23 für die erste Kondensorlinse, eine Stromversorgung 24 für die zweite Kondensorlinse, eine Stromversorgung 25 für die Ablenkspule, eine Stromversorgung 26 für den Aberrationskorrektor, eine Stromversorgung 27 für die Abtastspule, eine Stromversorgung 28 für die Objektivlinse, eine Verzögerungsstromversorgung 29, den Steuercomputer 30, eine Stromversorgung 32 für die Spule zur Astigmatiskorrektur, eine Stromversorgung 33 für den Objektivausrichter, eine Stromversorgung 74 für den Sekundärelektronendetektor, eine Stromversorgung 75 für den ExB-Deflektor, den Probentisch-Steuermechanismus 81 usw., von denen jedes Teil durch eine Signalübertragungsleitung, eine elektrische Leitung und dergleichen mit der entsprechenden Komponente im REM verbunden ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Meßverfahrens für die chromatische Aperturaberration bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform. Das in der 2 dargestellte Flußdiagramm zeigt den Ablauf der Messung. Dieses Flußdiagramm stellt vor allem die Arbeitsweise der erwähnten Steuereinheit dar. Die Schritte S10 bis S19 nach dem Beginn der Messungen werden später im einzelnen erläutert. Hinsichtlich des Kippwinkels wird, auch wenn der Kippwinkel horizontal in einem vollen Kreis gedreht werden kann, bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform angenommen, daß der Kippwinkel nur kontinuierlich in einer gegebenen Richtung geändert wird. Es wird angenommen, daß der Kippwinkel im Intervall Δt 2N+1 mal geändert wird und daß die Beschleunigungsspannung im Intervall ΔE 2M+1 mal geändert wird, wobei N und M eine natürliche Zahl ab 1 oder größer ist. Es wird auch angenommen, daß der Kippwinkel t der Winkel aus der vertikalen Richtung ist, in dem der einfallende Elektronenstrahl auf die Probe 18 trifft. Der Kippwinkel t wird durch Ablenken des Elektronenstrahls im Deflektor 8 vor dessen Einlaufen in den Aberrationskorrektor 10 erzeugt. Das optische System wird dabei so eingestellt, daß sich nur der Kippwinkel t des Elektronenstrahls auf der Probe 18 ändert und nicht der Objektpunkt der Objektivlinse. Diese Einstellung erfolgt durch eine Parallelverschiebung des Elektronenstrahls, wenn der Elektronenstrahl am Deflektor 8 parallel ist. Die Startbedingungen sind: Eine Beschleunigungsspannung von E = E0, kein Verkippen, Achseneinstellung durchgeführt, chromatische, sphärische und geometrische Aberrationen dritter Ordnung sind korrigiert, und REM-Bilder können aufgenommen werden.
S10: Der Kippwinkel t wird auf -NΔt gesetzt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beträgt zur Vereinfachung der Anfangs-Kippwinkel -NΔt, es kann aber auch mit jedem anderen Winkel begonnen werden.
S11: Die Beschleunigungsspannung E wird auf E0-MΔE gesetzt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beträgt zur Vereinfachung die Beschleunigungsspannung am Anfang E0-MΔE, es kann aber auch mit jeder anderen Spannung begonnen werden.
S12: Durch Verarbeiten der Signale vom Sekundärelektronendetektor im Steuercomputer 30 wird eine Abbildung erstellt. Die erstellte Abbildung wird im Datenspeicher 76 und dergleichen gespeichert. Die so gewonnenen Abbildungen werden in der Reihenfolge, in der sie aufgenommen wurden, in der Form Bild (i) mit i = -M bis +M bezeichnet. Die Bedingungen bei der Aufnahme der Abbildung werden zusammen mit der Abbildung im Speicher 76 gespeichert, so daß später auf das Bild und die dazugehörigen Bedingungen zugegriffen werden kann.
S13: Es wird festgestellt, ob eine Bedingung zur Beendigung der Änderung der Beschleunigungsspannung erfüllt ist. Da die Beschleunigungsspannung stufenweise geändert wird, erfolgt diese Feststellung in Abhängigkeit davon, ob eine vorgegebene Spannung erreicht ist; die Feststellung kann jedoch auch unter Verwendung der Anzahl von aufgenommenen Abbildungen und deren Zählerstand erfolgen. Wenn die Bedingung zur Beendigung erfüllt ist, geht der Prozeß zum Schritt S15 weiter, wenn nicht, geht der Prozeß zum Schritt S14.
S14: Die Beschleunigungsspannung wird um das Inkrement ΔE erhöht, und der Prozeß kehrt zum Schritt S12 zurück. In diesem Schritt erfolgen keine Achsen-Neueinstellung, keine Fokussierung, keine Astigmatismuskorrektur usw.
S15: Es wird die Bildverschiebung bei der Änderung der Beschleunigungsspannung berechnet. Die Bildverschiebung wird getrennt in zwei Richtungen berechnet, etwa der Kipprichtung auf der Probenoberfläche und der Richtung senkrecht dazu. Die Bildverschiebung kann wie folgt berechnet werden: Durch ein Korrelationsverfahren und dergleichen wird der Positionsversatz zwischen den im Schritt S12 aufgenommenen Abbildungen ermittelt. In der 3 ist ein Beispiel für eine graphische Darstellung der Bildverschiebung in einer Richtung gegen die Beschleunigungsspannung dargestellt. Die Verschiebung (nm) gegenüber der mit E = E0 aufgenommene Abbildung wird auf der Ordinate angetragen und die Änderung ΔE(V) der Beschleunigungsspannung auf der Abszisse. Der Gradient dieser Kurve stellt die Verschiebung Iv(t) pro Änderung der Beschleunigungsspannung dar. Die in den beiden Richtungen erhaltenen Verschiebungen Iv(t) werden separat für jede Richtung im Datenspeicher 76 oder dergleichen gespeichert.
S16: Es wird festgestellt, ob eine Bedingung zur Beendigung der Änderung des Kippwinkels erfüllt ist. Da der Kippwinkel stufenweise geändert wird, erfolgt diese Feststellung in Abhängigkeit davon, ob ein vorgegebener Winkel erreicht ist; die Feststellung kann jedoch auch unter Verwendung der Anzahl der erhaltenen Verschiebungen Iv(t) und dem Zählerstand dafür erfolgen. Wenn die Bedingung zur Beendigung erfüllt ist, geht der Prozeß zum Schritt S18 weiter, wenn nicht, geht der Prozeß zum Schritt S17.
S17: Der Kippwinkel wird um das Inkrement Δt erhöht, und der Prozeß kehrt zum Schritt S11 zurück. In diesem Schritt erfolgt keine Achsen-Neueinstellung.
S18: Es wird die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung berechnet. Dabei wird wie folgt vorgegangen. Hinsichtlich der im Schritt S15 erhaltenen Verschiebungen Iv(t) in der Kipprichtung werden die Verschiebungen Iv(t) (nm/V) in Beziehung zu den Kippwinkeln gesetzt und das in der 4 gezeigte Diagramm erhalten. Dabei entspricht die mit der Beschleunigungsspannung E0 multiplizierte Verschiebung Iv(t) der Summe aus einer Abweichung, die proportional zur dritten Potenz des Kippwinkels t ist und einen Koeffizienten CsC (Koeffizient für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung) enthält, einer Abweichung, die proportional zum Kippwinkel t ist und einen Koeffizienten Cc (Koeffizient für die chromatische Aberration) enthält, und aus einer Abweichung, die proportional zur Energie ist und einen Koeffizienten CO (chromatische Dispersionsaberration) enthält. Dies wird durch das Polynom der folgenden Gleichung 1 ausgedrückt:
[Mathematischer Ausdruck 1] $CsC \cdot t^{3} + Cc \cdot t + CO$
Der Koeffizient dritter Ordnung CsC dieser Gleichung 1 ist der Koeffizient für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung, der Koeffizient erster Ordnung Cc der Koeffizient für die chromatische Aberration und der Konstantenterm CO die Größe der chromatischen Dispersionsaberration. Aus dem Koeffizienten dritter Ordnung dieses Polynoms kann daher die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung mit Bezug zu der Kipprichtung berechnet werden. Wie beschrieben erfolgt die Berechnung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die CPU im Steuercomputer 30 in der Steuervorrichtung oder die Vorrichtung 79 zur Berechnung der Aberration. Das gleiche gilt für die Berechnung der anderen Abbildungsfehler. Die Berechnungsergebnisse werden jeweils vom Steuercomputer 30 im Datenspeicher 76 gespeichert.
S19: Der Prozeß kehrt bei den Einstellungen zu jenen vor dem Beginn der Messungen zurück.
Durch das Ausführen der Schritte S10 bis S19 kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung gemessen werden. In dem vorstehenden Ablauf ist die Kipprichtung vorgegeben (eine positive oder negative Richtung), für die die Messung durchgeführt wird. Durch die Ausführung der Messung mit Bezug zu wenigstens zwei Richtungen, etwa zueinander senkrechten Kipprichtungen, kann eine Messung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung erfolgen, bei der eine Asymmetrie berücksichtigt wird.
Bei der Änderung des Kippwinkels und der Beschleunigungsspannung können die Änderungen auch in einer anderen Reihenfolge wie bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform erfolgen, zum Beispiel können sich eine Änderung in der positiven Richtung und eine Änderung in der negativen Richtung abwechseln, und die Änderungsschritte können ungleich sein. Vorzugsweise werden jeweils die Beschleunigungsspannung um einige Volt (V) und der Kippwinkel in einem Bereich von einigen bis zehn Grad geändert.
Es wird nun ein Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung durch die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur beschrieben.
Das Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform besteht darin, die chromatische Aberration und die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung auszugleichen. Das heißt, daß die Steuervorrichtung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Steuerfunktion für die chromatische Aberration bei der gekippten Betrachtung der Probe aufweist und mittels dieser Funktion die chromatische Aberration auf positiv oder negativ einstellt, statt sie bei Null zu belassen, um die Bildverzerrung, die aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung in der Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, durch eine chromatische Aberration bei dem jeweiligen Kippwinkel und bei dem axial entgegengesetzten Kippwinkel zu beseitigen.
Zur Erläuterung wird nun ein Zustand der Auflösungsverschlechterung durch die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung bei einer Kippung beschrieben. Nach der Aberrationskorrektur werden die chromatische Aberration und die geometrische Aberration dritter oder geringerer Ordnung korrigiert. In diesem Zustand tritt eine chromatische Aperturaberration dritter Ordnung auf, wenn der effektive Abstand zwischen dem Aberrationskorrektor und der Objektivlinse nicht Null ist. Daneben treten auch geometrische Aberrationen höherer Ordnung auf. Bei einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur nimmt dem Einfluß der Aberrationen höherer Ordnung auf die Auflösung mit zunehmendem Kippwinkel immer weiter ab. Geometrische Aberrationen können durch den Blendendurchmesser eingeschränkt werden, so daß deren Einfluß durch die Verwendung einer Blende mit einem kleinen Durchmesser unterdrückt werden kann. Der Effekt der Energiedispersion tritt jedoch unabhängig vom Blendendurchmesser auf, so daß die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung durch eine kleine Blende nicht eingeschränkt werden kann. Die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung ist daher der Hauptgrund für die Auflösungsverschlechterung bei einer gekippten Betrachtung nach einer Aberrationskorrektur.
Das Ausgleichen der chromatischen Aberration und der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung wird anhand der Gleichung 1 und der 4 beschrieben. Nach der Aberrationskorrektur mit Cc = 0 und C0 = 0 in der Gleichung 1 wird die Energieverteilung mit zunehmendem Kippwinkel immer größer, wie es in der 4 gezeigt ist. Der Aberrationskorrektor 10 korrigiert die chromatische Aberration, und es ist eine Vorrichtung, die die Zunahme oder Abnahme der Größe der chromatischen Aberration als Funktion steuert. Wenn daher der chromatische Aberrationskoeffizient Cc so eingestellt wird, daß bei einem gegebenen Kippwinkel t1 die folgende Gleichung 2 erfüllt ist, können die Auswirkungen der Energieverteilung durch die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung CsC beim Kippwinkel t1 kompensiert werden.
[Mathematischer Ausdruck 2] $CsC \cdot {t1}^{3} + Cc \cdot t1 = 0$
Dieser Zustand ist in der 5 gezeigt. Die Kurve vor der Kompensation nach der Aberrationskorrektur nimmt als Kubikfunktion von t monoton zu, während eine andere Kurve durch Hinzufügen einer chromatischen Aberration zur Erfüllung der folgenden Gleichung 3 im Diagramm die Achse Iv = 0 beim Kippwinkel t1 schneidet.
[Mathematischer Ausdruck 3] $Cc = - CsC \cdot t 1^{2}$
Die Bedingung zur Kompensation der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung ist auch bei einem Kippwinkel von -t1 erfüllt. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist es daher möglich, sofort eine Betrachtung aus den beiden verschiedenen Winkeln t1 und -t1 durchzuführen. CsC ist eine Funktion der Größe der chromatischen Aberrationskorrektur und ändert sich bei einer Änderung von Cc, weshalb Cc nach der Einstellung keine einfache quadratische Funktion des Kippwinkels ist, es gibt jedoch eine Lösung für die Einstellung.
Es wurde damit das Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung während einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Es wurde in dieser beispielhaften Ausführungsform ein Beispiel für das Verfahren bei den gegebenen Winkeln t1 und -t1 beschrieben, durch Einstellen der Größe der chromatischen Aberration kann jedoch die Kompensation auch für andere Kippwinkel durchgeführt werden. Für eine Kompatibilität mit einer Betrachtung in der Achse bei hoher Auflösung kann der Betrieb so erfolgen, daß bei einer Kippung die chromatische Aberration auf der Basis einer vorab erstellten Tabelle geändert wird. Dadurch kann eine geringe Abweichung von der Bedingung für die Kompensation der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung relativ einfach durch eine Feineinstellung des Kippwinkels korrigiert werden.
Bei dem in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Verfahren kann eine hohe Auflösung bei einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur erhalten werden, ohne daß es erforderlich ist, die optischen Bedingungen festzulegen. Es ist auch möglich, eine Betrachtung mit einem schnellen Umschalten zwischen gekippten Ansichten aus zwei Richtungen durchzuführen.
Zweite Ausführungsform
Als zweite beispielhafte Ausführungsform wird ein Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung nach einer Aberrationskorrektur unter Verwendung der chromatischen Dispersionsaberration beschrieben. Der Aufbau der Vorrichtung ist dabei der gleiche wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist die Steuereinheit 103, die die Steuervorrichtung für das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist, eine Steuerfunktion für die chromatische Dispersionsaberration auf und kann damit die chromatische Dispersionsaberration positiv und negativ beeinflussen, statt sie bei Null zu belassen, wie es ohne Kippung der Fall ist, um die Bildverzerrung zu beseitigen, die aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und der chromatischen Aberration bei der Betrachtung unter einem Kippwinkel in der Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt.
Das Verfahren der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform besteht darin, die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung durch eine chromatische Dispersionsaberration auszugleichen. Nach der Aberrationskorrektur ist es möglich, die Auswirkungen der Energieverteilung aufgrund der chromatisehen Aperturaberration dritter Ordnung beim Kippwinkel t1 zu kompensieren, wenn die chromatische Dispersionsaberration vom Aberrationskorrektor so gesteuert wird, daß bei dem gegebenen Kippwinkel t1 der Gleichung 1 die folgende Gleichung 4 erfüllt ist. Dieser Zustand ist in der 6 dargestellt.
[Mathematischer Ausdruck 4] $CsC \cdot {t1}^{3} + CO = 0$
Wie in der 6 zu sehen ist, schneidet die Kurve nach der Kompensation die Achse Iv = 0 bei dem Kippwinkel t1, wenn eine chromatische Dispersionsaberration hinzugefügt wird, die die folgende Gleichung 5 erfüllt:
[Mathematischer Ausdruck 5] $CO = - CsC \cdot {t1}^{3}$
Der Unterschied zur ersten beispielhaften Ausführungsform liegt darin, daß die Bedingung zur Kompensation der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einem Kippwinkel -t nicht erfüllt ist. Da eine chromatische Dispersionsaberration hinzugefügt wird, tritt eine Auflösungsverschlechterung auf, wenn keine Kippung vorliegt. Da das CsC auch bei einer Änderung der chromatischen Dispersionsaberration unverändert bleibt, ist es einfach, eine Lösung vorherzusagen. Der größte Vorteil ist jedoch, daß eine Kompensation der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung unter Aufrechterhaltung der Korrektur der chromatischen Aberration erfolgen kann.
Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird das Verfahren anhand eines gegebenen Winkels erläutert. Durch Einstellen der Größe der chromatischen Dispersionsaberration kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung jedoch für davon verschiedene Kippwinkel kompensiert werden. Allerdings muß die Größe der chromatischen Dispersionsaberration proportional zur dritten Potenz des Kippwinkels verändert werden, so daß eine entsprechende kubische Veränderung der eingestellten Spannung und dergleichen erforderlich ist und der Bereich für die einstellbaren Kippwinkel wegen der Grenzen der Stromversorgung kleiner ist als bei der ersten beispielhaften Ausführungsform. Für eine Kompatibilität mit einer In-Achsen-Betrachtung bei hoher Auflösung kann derart vorgegangen werden, daß nur beim Vorhandensein einer Kippung die chromatische Dispersionsaberration auf der Basis einer vorab erstellten Tabelle gesteuert wird. Dadurch kann eine leichte Abweichung in der Kompensation der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung relativ einfach durch eine Feineinstellung des Kippwinkels ausgeglichen werden.
Bei dem in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Verfahren kann eine hohe Auflösung bei einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur erhalten werden, ohne daß es erforderlich ist, die optischen Bedingungen festzulegen.
Dritte Ausführungsform
Als dritte beispielhafte Ausführungsform wird ein Verfahren zum Beseitigen der Auflösungsverschlechterung aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einer gekippten Betrachtung nach einer Aberrationskorrektur mittels einer Steuerung der sphärischen Aberration beschrieben. Der Aufbau der Vorrichtung ist dabei der gleiche wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Die Steuervorrichtung für das Rasterelektronenmikroskop (REM) weist bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine für die gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die sphärische Aberration auf, wozu eine Steuerfunktion für den Einstrahlungswinkel verwendet wird und mittels der Steuerfunktion für die sphärische Aberration die sphärische Aberration positiv und negativ beeinflußt wird, statt sie bei Null zu belassen, um die Bildverzerrung zu beseitigen, die aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und der chromatischen Aberration bei der Betrachtung unter einem Kippwinkel in der Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt.
Da die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung eine Funktion der Größe der Korrektur der sphärischen Aberration ist, kann sie durch Ändern der Größe der Korrektur der sphärischen Aberration verringert werden. Es ist auch möglich, eine höhere Ordnung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung auszugleichen, die proportional zur ersten Ordnung der Energie und der fünften Ordnung des Aperturwinkels und der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung ist. Dieser Zustand ist in der 7 gezeigt. Durch die Anwendung des Verfahrens der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung verringert werden. Beim vorliegenden Verfahren wird nur die sphärische Aberration vergrößert oder verkleinert, die der Kipprichtung entspricht. Konkret wird in einem vierpoligen vierstufigen Aberrationskorrektor der für die Korrektur der sphärischen Aberration vorgesehene Oktupol dazu eingesetzt, die sphärische Aberration in der zu der Kipprichtung passenden Richtung zu verändern, so daß hinsichtlich der Kipprichtung nur die sphärische Aberration verändert wird. Auf diese Weise wird nur die aufgrund der Kippung auftretende Aberration korrigiert, und es wird vermieden, daß andere, irrelevante Aberrationen auftreten.
Im Gegensatz zu der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform kann mit dem Verfahren der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform keine Bedingung erzeugt werden, bei der die Auswirkungen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einem gegebenen Kippwinkel innerhalb des praktischen Bereichs der an den Aberrationskorrektor angelegten Spannung oder des daran angelegten Stroms aufgehoben werden. Aus diesem Grund kann zusätzlich zu der beschriebenen Steuerung der sphärischen Aberration der bei der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Ausgleich der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die chromatische Aberration oder der bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Ausgleich der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die chromatische Dispersionsaberration erfolgen, und es können auch diese beiden Verfahren in Kombination zusammen mit dem Verfahren dritten beispielhaften Ausführungsform angewendet werden, um die Auswirkungen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung bei einem gegebenen Kippwinkel aufzuheben. Dadurch kann im Vergleich zu anderen Verfahren die für die Korrektur erforderliche Spannung oder der dafür erforderliche Strom herabgesetzt werden, es ergibt sich jedoch eine Vergrößerung der sphärischen Aberrationen. Der Einfluß der verbleibenden Komponenten der sphärischen Aberration und einer sphärischen Aberration der fünften Ordnung kann jedoch durch Hinzufügen eines Hexapols für die Korrektur der Koma-Aberration und eine Astigmatismus-Korrektur verringert werden.
In den obigen Abschnitten wurde eine beispielhafte Ausführungsform für ein Verfahren zum Verringern der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung mittels einer Steuerung der sphärischen Aberration beschrieben. Bei dem in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Verfahren kann eine hohe Auflösung bei einer gekippten Betrachtung nach der Aberrationskorrektur erhalten werden, ohne daß es erforderlich ist, die optischen Bedingungen festzulegen.
Vierte Ausführungsform
Als vierte beispielhafte Ausführungsform wird ein Meßverfahren beschrieben, das sich von dem Meßverfahren für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung der ersten Ausführungsform unterscheidet. Der Aufbau der Vorrichtung ist bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der gleiche wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform bewirkt die Steuervorrichtung für das Rasterelektronenmikroskop (REM) durch eine Steuerung der Beschleunigungsspannung eine Defokussierung, wobei das Ausmaß der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit der für die Defokussierung geänderten Beschleunigungsspannung berechnet wird. Zur Berechnung des Ausmaßes der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit mißt die Steuervorrichtung die Verkippung des primären geladenen Teilchenstrahls bezüglich der Kippachse in der gleichen Richtung für wenigstens zwei verschiedene Winkel. Die Steuervorrichtung nähert dann das Ausmaß der Defokussierung pro Spannungseinheit mit einer Variablen an, für die die Kippwinkel einem Polynom zugeordnet werden, das eine Funktion zweiter oder höherer Ordnung ist, und berechnet die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung aus dem Koeffizienten dritter Ordnung dieses Polynoms.
Anhand des Flußdiagramms der 8 wird das Meßverfahren der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung erläutert. Die Messung kann auch mit einer Änderung des Kippwinkels in verschiede Richtungen erfolgen, hier wird die Messung jedoch für eine Änderung des Kippwinkels in einer gegebenen, feststehenden Richtung durchgeführt. Es wird dabei angenommen, daß bei der Messung der Kippwinkel im Intervall Δt 2N + 1 mal geändert wird, die Beschleunigungsspannung im Intervall ΔE 2M + 1 mal geändert wird und der Fokuswert im Intervall Δf 2L + 1 mal geändert wird. Als Fokuswert kann unter anderem der der Objektivlinse 17 für die Fokussierung auf die Probe zugeführte Stromwert oder der der Verzögerungs-Stromversorgung 29 zugeführte Spannungswert verwendet werden. Der Fokuswert kann jeder Wert sein, der die Position des Brennpunktes des Elektronenstrahls verändert, und aus dem Unterschied zum anfänglichen Fokuswert kann die Größe der tatsächlichen Defokussierung auf der Probenoberfläche in einen Abstand umgewandelt werden. Es wird dabei wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform angenommen, daß der Kippwinkel t der Winkel aus der vertikalen Richtung ist, in dem der einfallende Elektronenstrahl auf die Probe 18 trifft. Der Kippwinkel wird durch Auslenken des Elektronenstrahls, der in den Aberrationskorrektor 10 einläuft, mittels des Deflektors 8 eingestellt. Dabei wird das optische System so eingestellt, daß sich ohne Veränderung des Objektpunktes nur der Kippwinkel des Elektronenstrahls auf der Probe 18 ändert. Die Bedingungen sind bei diesem Beispiel zu Beginn die folgenden: Die Beschleunigungsspannung ist E = E0, es gibt keine Verkippung (t = 0), der Fokuswert ist F = F0, die Achseneinstellung ist erfolgt, die chromatischen, sphärischen und geometrischen Aberrationen dritter Ordnung sind korrigiert, und es können REM-Abbildungen aufgenommen werden. Es ist für die Meßbedingungen nicht erforderlich, daß die Aberrationen korrigiert sind.
S20: Der Kippwinkel t wird auf -NΔt festgelegt. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist zur Vereinfachung die Anfangseinstellung für den Kippwinkel -NΔt, die Reihenfolge, in der eine Folge von Kippwinkeln festgelegt wird, ist jedoch ohne Bedeutung.
S21: Die Beschleunigungsspannung E wird auf E0-MΔE festgelegt. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist zur Vereinfachung die Anfangseinstellung für die Beschleunigungsspannung E0-MΔE, die Reihenfolge, in der eine Folge von Beschleunigungsspannungen festgelegt wird, ist jedoch ohne Bedeutung.
S22: Der Fokuswert F wird auf F0-LΔf festgelegt. Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist zur Vereinfachung die Anfangseinstellung für den Fokuswert F0-LΔF, die Reihenfolge, in der eine Folge von Fokuswerten festgelegt wird, ist jedoch ohne Bedeutung.
S23: Es wird eine Abbildung aufgenommen. Die aufgenommene Abbildung wird im Datenspeicher 76 und dergleichen gespeichert. Die aufgenommenen Abbildungen werden in der Form Bild (i) mit i = -L bis +L in der Reihenfolge bezeichnet, in der sie aufgenommen wurden. Zusammen mit der Abbildung werden auch die Bedingungen bei der Aufnahme der Abbildung im Speieher 76 gespeichert, so daß später auf die Abbildung und die dazugehörenden Bedingungen zugegriffen werden kann.
S24: Es wird festgestellt, ob eine Bedingung zur Beendigung der Änderung des Fokuswerts erfüllt ist. Da der Fokuswert stufenweise geändert wird, erfolgt diese Feststellung in Abhängigkeit davon, ob ein vorgegebener Fokuswert erreicht ist; die Feststellung kann jedoch auch unter Verwendung der Anzahl von aufgenommenen Abbildungen und deren Zählerstand erfolgen. Wenn die Bedingung zur Beendigung erfüllt ist, geht der Prozeß zum Schritt S26 weiter, wenn nicht, geht der Prozeß zum Schritt S25.
S25: Der Fokuswert wird um das Inkrement Δf erhöht, und der Prozeß kehrt zum Schritt S23 zurück. In diesem Schritt erfolgt keine Achsen-Neueinstellung, es kann jedoch eine Bildverschiebung erfolgen.
S26: Es wird die Fokusposition bei der Beschleunigungsspannung E berechnet. Die Fokuspositionen werden getrennt in zwei Richtungen berechnet, etwa der Kipprichtung auf der Probenoberfläche und der Richtung senkrecht dazu. Die Fokusposition wird bezüglich der Zielrichtung auf der Basis des Fokuswertes für die schärfste der im Schritt S23 aufgenommenen Abbildungen berechnet. Die schärfste Abbildung bezüglich der gegebenen Richtung kann durch ein konventionelles Verfahren für die Messung der Astigmatismusaberration erhalten werden, etwa durch die Differenzierung von Abbildungen. Die für die beiden Richtungen erhaltenen Fokuspositionen werden separat für jede Richtung im Datenspeicher 76 oder dergleichen gespeichert. Es wird dabei jede mit einer Beschleunigungsspannung und einem Kippwinkel verbundene Fokusposition gespeichert.
S27: Es wird festgestellt, ob eine Bedingung zur Beendigung der Änderung der Beschleunigungsspannung erfüllt ist. Da die Beschleunigungsspannung stufenweise geändert wird, erfolgt diese Feststellung in Abhängigkeit davon, ob eine vorgegebene Spannung erreicht ist; die Feststellung kann jedoch auch unter Verwendung der Anzahl der erhaltenen Abbildungen und dem Zählerstand dafür erfolgen. Wenn die Bedingung zur Beendigung erfüllt ist, geht der Prozeß zum Schritt S29 weiter, wenn nicht, geht der Prozeß zum Schritt S28.
S28: Die Beschleunigungsspannung wird um das Inkrement ΔE erhöht, und der Prozeß kehrt zum Schritt S22 zurück.
S29: Es wird die Größe Cv(t) der Fokusänderung pro Änderung der Beschleunigungsspannung berechnet. Die Werte für Cv(t) werden dabei getrennt für die beiden Richtungen berechnet, etwa der Kipprichtung auf der Probenoberfläche und der Richtung senkrecht dazu. In der 9 ist ein Diagramm für die Abhängigkeit der Fokusposition von der Spannung E mit der ursprünglichen Fokusposition bei E = 0 und der Änderung der Beschleunigungsspannung bezüglich einer Richtung dargestellt. Die Abweichung der Fokusspannung gegenüber E = E0 (Ausmaß der Defokussierung) ist auf der Ordinate angetragen und die Änderung der Beschleunigungsspannung an der Abszisse. Der Gradient der Kurve stellt die Größe Cv(t) der Fokusänderung in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung dar. Die Werte von Cv(t), die in den beiden Richtungen erhalten wurden, werden getrennt für jede Richtung im Datenspeicher 76 und dergleichen gespeichert.
S30: Es wird festgestellt, ob eine Bedingung zur Beendigung der Änderung des Kippwinkels erfüllt ist. Da der Kippwinkel stufenweise geändert wird, erfolgt diese Feststellung in Abhängigkeit davon, ob ein vorgegebener Winkel erreicht ist; die Feststellung kann jedoch auch unter Verwendung der Anzahl der erhaltenen Verschiebungen Iv(t) und dem Zählerstand dafür erfolgen. Wenn die Bedingung zur Beendigung erfüllt ist, geht der Prozeß zum Schritt S32 weiter, wenn nicht, geht der Prozeß zum Schritt S31.
S31: Der Kippwinkel wird um das Inkrement Δt erhöht, und der Prozeß kehrt zum Schritt S21 zurück. In diesem Schritt erfolgt keine Achsen-Neueinstellung.
S32: Es wird die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung berechnet. Dabei wird wie folgt vorgegangen. Hinsichtlich der im Schritt S29 erhaltenen Werte für Cv(t) in der Kipprichtung werden die Werte von Cv in Relation zu den Kippwinkeln wie in der 10 als Diagramm aufgetragen. Die erhaltene Kurve kann durch eine quadratische Funktion des Kippwinkels t und eine Multiplikation mit der Beschleunigungsspannung angenähert werden, was zu der folgenden Gleichung 6 führt:
[Mathematischer Ausdruck 6] $3 \cdot CsC \cdot t^{2} + Cc$
Der Koeffizient zweiter Ordnung CsC der Gleichung 6 ist der Koeffizient für die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung und der Konstantenterm Cc der Koeffizient der chromatischen Aberration. Aus dem Koeffizienten zweiter Ordnung kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung mit Bezug zu der Kipprichtung berechnet werden. Die Werte von Cv(t) in der Richtung senkrecht zur Kipprichtung wurden im Schritt S29 berechnet. Da der Kippwinkel in der senkrechten Richtung Null ist, kann Cc in der senkrechten Richtung berechnet werden.
S33: Der Prozeß kehrt bei den Einstellungen zu jenen vor dem Beginn der Messungen zurück.
Durch das Ausführen der Schritte S20 bis S33 kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung gemessen werden. Das Verfahren der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beruht auf einer Defokussierung und wird daher vom Blendendurchmesser beeinflußt. Wenn der Blendendurchmesser bezüglich des Kippwinkels nicht vernachlässigbar ist, wird bei der Berechnung der Blendendurchmesser berücksichtigt. Wenn zum Beispiel bei einer Kippung der Kippwinkel des durch die Blende laufenden Elektronenstrahls gleich α1 ist und der Kippwinkel des außerhalb der Blende verlaufenden Strahls gleich α2, wird die Größe der Defokussierung durch Lösen der folgenden Simultangleichung 7 erhalten.
[Mathematischer Ausdruck 7] $\begin{array}{l} y = Csc \cdot α 1^{2} + \frac{x}{tan α1}, y = CsC \cdot α 2^{2} + \frac{x}{tan α 2} \end{array}$
(x ist der Abstand von der Achse und y die Größe der Defokussierung).
Bei dem vorstehenden Ablauf der Messung ist die Kipprichtung die gegebene Richtung, in der die Messung erfolgt. Durch das Durchführen der Messung in wenigstens zwei Richtungen, etwa auch orthogonal zur Kipprichtung, kann bei der Messung der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung eine Asymmetrie berücksichtigt werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung gemessen werden. Der Unterschied zwischen der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform und der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, daß mit jeder der beispielhaften Ausführungsformen sowohl die chromatische Aperturaberration dritter Ordnung als auch die chromatische Aberration gemessen werden können, daß mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform jedoch die chromatische Dispersionsaberration nicht gemessen werden kann. Bei dem Verfahren der ersten beispielhaften Ausführungsform muß die Bildverschiebung erfaßt werden, und die Messungen können schwierig werden, wenn die Bildverschiebung größer ist als erwartet oder wenn die Bildverzerrung größer ist als die Bildverschiebung. Bei dem Verfahren der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird dagegen die Verzerrung selbst behandelt, und es ist nicht erforderlich, das gleiche Sichtfeld beizubehalten, so daß der Meßbereich relativ groß ist. Da der Grad der Änderung aufgrund des Unterschieds in der Größenordnung des Kippwinkels verschieden ist, ist die erste beispielhafte Ausführungsform für die Messung einer relativ kleinen chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung geeignet und die vorliegende beispielhafte Ausführungsform für die Messung einer relativ großen chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung.
Es wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel kann eine Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl so aufgebaut sein, daß die Steuervorrichtung dafür wenigstens jeweils zwei Steuerfunktionen für die chromatische Aberration, die chromatische Dispersionsaberration und/oder die sphärische Aberration bei einer gekippten Betrachtung der Probe mit einer Verwendung einer Steuerfunktion für den Einstrahlungswinkel der Vorrichtung zum Anwenden eines geladenen Teilchenstrahls aufweist, wobei die Steuervorrichtung mittels der wenigstens zwei Funktionen eine Steuerung zum Beseitigen der Bildverzerrung in der Richtung parallel zur Probenoberfläche aufgrund der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und der chromatischen Aberration bei dem betrachteten Kippwinkel ausführt und zur Betrachtung diejenige Kombination ausgewählt wird, bei der die Bildverzerrung aufgrund der durch den Eliminationsprozeß entstehenden chromatischen Aberration und sphärischen Aberration minimal ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist bei Vorrichtungen zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl wie einem Rasterelektronenmikroskop, einer Halbleiter-Untersuchungsvorrichtung, einem Rastertransmissionselektronenmikroskop und bei einer Vorrichtung mit einem konvergenten Ionenstrahl anwendbar.
Bezugszeichenliste
1 Schottky-Elektronenquelle, 2 Unterdrückungselektrode, 3 Extraktionselektrode, 4 erste Anode, 5 zweite Anode, 6 erste Kondensorlinse, 7 zweite Kondensorlinse, 8 Deflektor, 9 bewegliche Blende, 10 Aberrationskorrektor, 11 Spule zur Astigmatismuskorrektur, 12 Objektivausrichter, 15 Abtastdeflektor, 16 untere Abtastspule, 17 Objektivlinse, 18 Probe, 20 Stromversorgung für die Elektronenkanone, 21 Steuerspannungsquelle, 22 Beschleunigungsspannungsquelle, 23 Stromversorgung für die erste Kondensorlinse, 24 Stromversorgung für die zweite Kondensorlinse, 25 Stromversorgung für die Ablenkspule, 26 Stromversorgung für den Aberrationskorrektor, 27 Stromversorgung für die Abtastspule, 28 Stromversorgung für die Objektivlinse, 29 Verzögerungsstromversorgung, 30 Steuercomputer, 32 Stromversorgung für die Spule zur Astigmatismuskorrektur, 33 Stromversorgung für den Objektivausrichter, 60 optische Achse, 71 ExB-Deflektor, 72 Reflektor, 73 Sekundärelektronendetektor, 74 Stromversorgung für den Sekundärelektronendetektor, 75 Stromversorgung für den ExB-Deflektor, 76 Datenspeicher, 77 Monitor, 78 Bedienungskonsole, 79 Vorrichtung zur Berechnung der Aberration, 80 Probentisch, 81 Probentisch-Steuermechanismus, 100 Vakuumbehälter, 101 Säule, 102 Probenkammer, 103 Steuereinheit.

Claims

Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung eines geladenen Teilchenstrahls mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird; einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen; und einem Deflektor (8), der über dem Aberrationskorrektor angebracht ist und der den primären Strahl ablenkt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein optisches Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt; einen Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst; eine Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt; und eine Steuervorrichtung (103), die eine Steuerung zu einer Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durchführt, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, wobei die Steuervorrichtung eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Aberration, die im nicht-gekippten Zustand proportional zur ersten Ordnung eines Aperturwinkels und zur ersten Ordnung einer Energie ist, umfasst und mittels der Steuerfunktion die chromatische Aberration so steuert, dass diese nicht bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung und dem axial gegenüberliegenden Kippwinkel zu beseitigen.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung eines geladenen Teilchenstrahls mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird; einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen; und einem Deflektor (8), der über dem Aberrationskorrektor angebracht ist und der den primären Strahl ablenkt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein optisches Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt; einen Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst; eine Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt; und eine Steuervorrichtung (103), die eine Steuerung zu einer Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durchführt, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, wobei die Steuervorrichtung eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Dispersionsaberration umfasst und mittels der Steuerfunktion für die chromatische Dispersionsaberration die chromatische Dispersionsaberration so steuert, dass diese nicht wie ohne Verkippung bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung zu beseitigen.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung eines geladenen Teilchenstrahls mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird; einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen; und einem Deflektor (8), der über dem Aberrationskorrektor angebracht ist und der den primären Strahl ablenkt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein optisches Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt; einen Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst; eine Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt; und eine Steuervorrichtung (103), die eine Steuerung zu einer Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durchführt, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, wobei die Steuervorrichtung eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die sphärische Aberration umfasst und mittels der Steuerfunktion für die sphärische Aberration die sphärische Aberration so steuert, dass diese nicht bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung zu beseitigen.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (103) beim Messen der Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung hinsichtlich der bei einer Änderung der Beschleunigungsspannung auftretenden Bildverschiebung die Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit der Beschleunigungsspannung berechnet; wobei bei der Berechnung der Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit die Steuervorrichtung die Verkippung des primären Strahls für wenigstens drei verschiedene Winkel in der gleichen Richtung bezüglich der Kippachse misst, die Bildverschiebung pro Spannungseinheit mit einer Variablen annähert, für die die Kippwinkel als Polynom ausgedrückt werden, und die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung aus dem Koeffizienten dritter Ordnung des Polynoms berechnet.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (103) beim Messen der Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch eine Änderung der Beschleunigungsspannung eine Defokussierung veranlasst und das Ausmaß der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit der für die Defokussierung veränderten Beschleunigungsspannung berechnet; wobei bei der Berechnung der Größe der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit die Steuervorrichtung die Verkippung des primären Strahls für wenigstens zwei verschiedene Winkel in der gleichen Richtung bezüglich der Kippachse misst, die Größe der Defokussierung pro Spannungseinheit mit einer Variablen annähert, für die die Kippwinkel als Polynom ausgedrückt werden, und die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung aus dem Koeffizienten zweiter Ordnung des Polynoms berechnet.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (103) wenigstens zwei für eine gekippte Betrachtung der Probe (18) relevante Steuerfunktionen für die chromatische Aberration, die chromatische Dispersionsaberration und/oder die sphärische Aberration mit einer Steuerfunktion für den Bestrahlungswinkel umfasst und mittels der wenigstens zwei Funktionen eine Steuerung ausführt, um die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung zu beseitigen und um eine Betrachtung durchzuführen, für die diejenige Kombination ausgewählt wird, bei der die im Eliminationsprozess auftretenden Bildverzerrungen durch die chromatische Aberration und die sphärische Aberration minimal sind.
Vorrichtung zum Abtasten mit einem geladenen Teilchenstrahl nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ferner mit einer Speichereinheit (76), die mit der Steuervorrichtung (103) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung in der Speichereinheit die Größe der über die Messung erhaltenen chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung speichert.
Verfahren zum Messen und Korrigieren der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die Steuervorrichtung einer Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird, mit einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen, mit einem Deflektor (8), der den primären Strahl ablenkt, mit einem optischen Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt, mit einem Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst, und mit einer Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt, wobei das Verfahren die Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung umfasst, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, und wobei das Verfahren eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Aberration, die im nicht-gekippten Zustand proportional zur ersten Ordnung eines Aperturwinkels und zur ersten Ordnung einer Energie ist, umfasst und mittels der Steuerfunktion die chromatische Aberration so gesteuert wird, dass diese nicht bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung und dem axial gegenüberliegenden Kippwinkel zu beseitigen.
Verfahren zum Messen und Korrigieren der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die Steuervorrichtung einer Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird, mit einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen, mit einem Deflektor (8), der den primären Strahl ablenkt, mit einem optischen Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt, mit einem Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst, und mit einer Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt, wobei das Verfahren die Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung umfasst, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, und wobei das Verfahren eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die chromatische Dispersionsaberration umfasst und mittels der Steuerfunktion für die chromatische Dispersionsaberration die chromatische Dispersionsaberration so steuert, dass diese nicht wie ohne Verkippung bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung zu beseitigen.
Verfahren zum Messen und Korrigieren der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung durch die Steuervorrichtung einer Vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl mit einem Probentisch (80), auf dem eine Probe (18) angebracht wird, mit einem Aberrationskorrektor (10) zum Korrigieren der Aberration eines einfallenden primären Strahls geladener Teilchen, mit einem Deflektor (8), der den primären Strahl ablenkt, mit einem optischen Bestrahlungssystem, das den primären Strahl über die auf dem Probentisch angebrachte Probe führt, mit einem Detektor (73), der die bei der Abtastung mit dem geladenen Teilchenstrahl erzeugten geladenen Sekundärteilchen erfasst, und mit einer Anzeigeeinheit (77), die eine aus dem Ausgangssignal des Detektors erhaltene Abbildung anzeigt, wobei das Verfahren die Messung der Größe einer chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung umfasst, wobei für die Messung einerseits Winkel und Richtung der Bestrahlung der Probe mit dem primären Strahl mittels des Deflektors und andererseits die Beschleunigungsspannung für den primären Strahl geändert werden, und wobei das Verfahren eine für eine gekippte Betrachtung der Probe relevante Steuerfunktion für die sphärische Aberration umfasst und mittels der Steuerfunktion für die sphärische Aberration die sphärische Aberration so steuert, dass diese nicht bei Null bleibt, sondern positiv oder negativ ist, um dadurch die Bildverzerrung, die aufgrund einer chromatischen Aberration dritter Ordnung und einer chromatischen Aberration in einer Richtung parallel zur Probenoberfläche auftritt, bei dem Kippwinkel für die Betrachtung zu beseitigen.
Verfahren zum Messen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Messung der Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung hinsichtlich der bei einer Änderung der Beschleunigungsspannung auftretenden Bildverschiebung eine Berechnung der Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit der Beschleunigungsspannung umfasst; wobei bei der Berechnung der Bildverschiebung und deren Richtung pro Spannungseinheit die Verkippung des primären geladenen Teilchenstrahls für wenigstens drei verschiedene Winkel in der gleichen Richtung bezüglich der Kippachse gemessen wird und die Bildverschiebung pro Spannungseinheit mit einer Variablen angenähert wird, für die die Kippwinkel als Polynom ausgedrückt werden, und die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung aus dem Koeffizienten dritter Ordnung des Polynoms berechnet wird.
Verfahren zum Messen der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Messung der Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung eine Defokussierung durch eine Änderung der Beschleunigungsspannung und eine Berechnung der Größe der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit der für die Defokussierung veränderten Beschleunigungsspannung umfasst; wobei bei der Berechnung der Größe der Defokussierung und deren Richtung pro Spannungseinheit die Verkippung des primären geladenen Teilchenstrahls für wenigstens zwei verschiedene Winkel in der gleichen Richtung bezüglich der Kippachse gemessen wird und die Größe der Defokussierung pro Spannungseinheit mit einer Variablen angenähert wird, für die die Kippwinkel als Polynom ausgedrückt werden, und die Größe der chromatischen Aperturaberration dritter Ordnung aus dem Koeffizienten zweiter Ordnung des Polynoms berechnet wird.