DE112012005293T5

DE112012005293T5 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und Anzeigeverfahren für eine geneigte Abbildung

Info

Publication number: DE112012005293T5
Application number: DE112012005293.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi High-Tech. Corp. Kotake Wataru; c/o Hitachi High-Tech. Corp. Kawamata Shigeru; c/o Hitachi High-Techno. Corp. Ito Sukehiro
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: US20150001393A1; US9012842B2; CN104040676B; DE112012005293B4; JP5698157B2; CN104040676A; JP2013143197A; WO2013103090A1

Abstract

Eine Steuervorrichtung (50) für eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (100) kippt die Einstrahlachse eines primären Elektronenstrahls (4) mittels Kippspulen (11, 12) bei jedem Abtasten der Oberfläche einer Probe (15) mit dem primären Elektronenstrahl (4) über eine einzige Abtastzeile nach links, gerade oder nach rechts. Bei der Änderung der Einstrahlachse wird der Brennpunkt des primären Elektronenstrahls (4) mit einer Brennpunkt-Einstellspule (14) auf der Basis des Kippwinkels der Einstrahlachse eingestellt, um für jede Abtastzeile eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung und eine nach rechts gekippte Abbildung aufzunehmen. Die bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen nach links gekippten Abbildungen, nicht gekippten Abbildungen und nach rechts gekippten Abbildungen der Abtastzeilen werden gleichzeitig an der gleichen Anzeigevorrichtung (31) angezeigt. Auf diese Weise können fokussierte nicht gekippte Abbildungen und fokussierte gekippte Abbildungen nahezu gleichzeitig aufgenommen und angezeigt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und ein Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung, bei der ein gekippter primärer Ladungsteilchenstrahl auf eine Probe eingestrahlt wird, um eine gekippte Abbildung zu erhalten und anzuzeigen.
STAND DER TECHNIK
Bisher wurde bei einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, zum Beispiel einem Rasterelektronenmikroskop, ein Probentisch nach rechts und links gekippt, um für das rechte Auge und das linke Auge jeweils eine gekippte Abbildung zu erhalten und eine 3D-Abbildung (stereoskopische Abbildung) nach dem Überkreuzverfahren, dem Parallelverfahren oder dem Anaglyphverfahren mit rot-blauen Gläsern anzuzeigen. Um die nach links und rechts gekippte Abbildung als Quelle für die 3D-Abbildung zu erhalten, wurde auch bereits statt der mechanischen Steuerung zum Kippen des Probentisches eine elektromagnetische Steuerung zum Kippen des auf die Probe eingestrahlten Ladungsteilchenstrahls ausgeführt.
Zum Beispiel beschreiben die Patent-Druckschriften 1 und 2 einen Prozeß zum Erhalten von Abbildungen aus unterschiedlichen Winkeln durch Kippen eines Ladungsteilchenstrahls. Das heißt, daß der Ladungsteilchenstrahl so gesteuert wird, daß er außerhalb der Achse der Objektivlinse einfällt und durch die Fokussierwirkung der Objektivlinse gekippt werden kann.
Die Patent-Druckschriften 3 und 4 beschreiben eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des optischen Systems bei einem gekippten Ladungsteilchenstrahl. Zum Beispiel beschreibt die Patent-Druckschrift 3 einen Prozeß, bei dem eine nicht gekippte Abbildung (eine Abbildung von oben) aufgenommen wird und in ein Muster umgewandelt wird; danach, wenn die gekippte Abbildung aufgenommen wird, erfolgt zwischen der gekippten Abbildung und dem Muster eine Musteranpassung, und dadurch eine Abbildungsanpassung und eine Astigmatismuskorrektur und die Fokuseinstellung auszuführen. Die Patent-Druckschrift 4 beschreibt eine Technik, bei der eine Kombination aus einer Anzahl von Linsen und das Verhalten des Ladungsteilchenstrahls bei der Einstrahlung außerhalb der Achse der Objektivlinse analytisch untersucht und die bei der gekippten Einstrahlung des Ladungsteilchenstrahl auftretende Aberration durch optische Bauteile vollständig beseitigt wird.
Die Patent-Druckschrift 5 beschreibt eine Technik, bei der das Verkippen des Ladungsteilchenstrahls zeilenweise so gesteuert wird, daß gleichzeitig die nach links gekippte und die nach rechts gekippte Abbildung erhalten wird. Die erhaltenen nach links und rechts gekippten Abbildungen werden an einer 3D-Anzeigevorrichtung angezeigt, um eine 3D-Betrachtung zu ermöglichen.
LISTE DER ZITIERTEN DRUCKSCHRIFTEN
PATENT-DRUCKSCHRIFTEN

Patent-Druckschrift 1: JP-Y-55-048610
Patent-Druckschrift 2: JP-A-02-033843
Patent-Druckschrift 3: JP-A-2005-310602
Patent-Druckschrift 4: JP-A-2006-012664
Patent-Druckschrift 5: JP-A-2010-009907

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei einem herkömmlichen Rasterelektronenmikroskop und dergleichen werden im allgemeinen ein oder zwei Anzeigebereiche der Abbildung an der Anzeigevorrichtung angezeigt. Bei zwei Anzeigebereichen wird daher bisher in den beiden Anzeigebereichen die nach links gekippte und die nach rechts gekippte Abbildung angezeigt, oder es wird eine von den nach links und rechts gekippten Abbildungen und die durch Bearbeiten der nach links und rechts gekippten Abbildungen erhaltene 3D-Abbildung (zum Beispiel eine Anaglyphabbildung) angezeigt. Bei einem Anzeigebereich wird nur eine der Abbildungen angezeigt, entweder eine der nach links und rechts gekippten Abbildungen oder die daraus erhaltene 3D-Abbildung.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß in den Patent-Druckschriften 1 bis 5 nicht genau angegeben wird, wie die nach links und rechts gekippten Abbildungen mit der daraus erhaltenen 3D-Abbildung zu kombinieren sind. Und im gesamten, nicht auf die Patent-Druckschriften 1 bis 5 beschränkten Stand der Technik ist kein Vorgang angegeben, mit dem gleichzeitig nach rechts und links gekippte Abbildungen und eine nicht gekippte Abbildung erhalten und angezeigt werden können.
Im allgemeinen ist es einfach, zuerst eine nicht gekippte Abbildung aufzunehmen und anzuzeigen und dann die nach rechts und links gekippten Abbildungen und die daraus erhaltene 3D-Abbildung anzuzeigen. Wenn es jedoch erforderlich ist, gleichzeitig eine nicht gekippte Abbildung und eine nach rechts oder links gekippte Abbildung aufzunehmen und anzuzeigen, ergibt sich das Problem, daß es herkömmlich aufgrund des Unterschieds in der Position des Brennpunkts in den beiden Abbildungen nicht möglich ist, gleichzeitig für beide Fälle eine scharfe Abbildung zu erhalten. Mit ”gleichzeitig” ist hier ”gleichzeitig” im Sinne des Betrachters gemeint, so daß zum Beispiel ein Zeitunterschied von etwa einer Sekunde auch noch als ”gleichzeitig” angesehen wird.
Hinsichtlich dieses Problems beim Stand der Technik ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und ein Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung zu schaffen, bei dem fast gleichzeitig eine scharf abgebildete nicht gekippte Abbildung und eine scharf abgebildete gekippte Abbildung erhalten und fast gleichzeitig angezeigt werden können.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Die erfindungsgemäße Ladungsteilchenstrahlvorrichtung umfaßt eine Ladungsteilchenquelle; eine Anzahl von elektronischen Linsen zum Fokussieren des primären Ladungsteilchenstrahls, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird; eine Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung zum Steuern der Auslenkung des primären Ladungsteilchenstrahls derart, daß, wenn der fokussierte primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Oberfläche einer Probe eingestrahlt wird, der Einstrahlpunkt davon die Oberfläche der Probe zweidimensional abtastet; eine Einstrahlachsen-Kippeinrichtung zum Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls beim Einstrahlen des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe; eine Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung zum Durchführen einer Einstellung derart, daß die Position des Brennpunkts beim Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls durch die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung mit der Position des Brennpunkts für eine nicht gekippte Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls übereinstimmt; einen Ladungsteilchendetektor zum Erfassen der von der Probe bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe emittierten Ladungsteilchen; und eine Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung der Oberfläche der Probe auf der Basis des vom Ladungsteilchendetektor erfaßten Signals.
Die erfindungsgemäße Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist dadurch charakterisiert, daß die Steuervorrichtung über die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls jedesmal dann nach links gekippt, nicht gekippt oder nach rechts gekippt wird, wenn die Steuervorrichtung über die Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung bewirkt, daß der primäre Ladungsteilchenstrahl die Oberfläche der Probe für eine Abtastzeile abtastet; und daß die Steuervorrichtung bei einer Änderung der Einstrahlachse über die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung die Position des Brennpunkts des primären Ladungsteilchenstrahls entsprechend dem Kippzustand der Einstrahlachse einstellt, um eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung oder eine nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe für die eine Abtastzeile zu erhalten und um gleichzeitig die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung in Verbindung mit den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Abtastzeilen an ein und derselben Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
Erfindungsgemäß wird jedesmal dann, wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl eine Abtastzeile abtastet, abwechselnd die Abbildung der einen Abtastzeile für eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung und eine nach rechts gekippte Abbildung aufgenommen und angezeigt. Der Unterschied in der Anzeigezeit zwischen der nach links gekippten Abbildung, der nicht gekippten Abbildung und der nach rechts gekippten Abbildung ist daher gleich der Abtastzeit für eine Abtastzeile, so daß zumindest für den Benutzer die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung fast gleichzeitig erhalten und fast gleichzeitig angezeigt werden.
Dabei erfolgt die Einstellung der Position des Brennpunkts für die gekippten Abbildungen und die nicht gekippte Abbildung durch die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung (Brennpunkt-Einstellspule) fast gleichzeitig. Sowohl die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung als auch die nach rechts gekippte Abbildung der einen Abtastzeile ist daher eine scharfe Abbildung.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Mit der vorliegenden Erfindung werden eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und ein Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung erhalten, mit der bzw. mit dem nahezu gleichzeitig eine scharfe nicht gekippte Abbildung und eine scharfe gekippte Abbildung erhalten werden können, die so aussehen, als ob sie fast gleichzeitig angezeigt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel für den allgemeinen Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops (einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung) bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Beispiel für die Aufteilung eines Abbildungs-Anzeigebildschirms an einer Anzeigevorrichtung des Rasterelektronenmikroskops bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt schematisch die Beziehung zwischen einer Anzahl von Brennebenen und den Strahldurchmessern in den einzelnen Brennebenen des primären Elektronenstrahls bei einer nicht gekippten Betrachtung.
4 zeigt schematisch die Beziehung zwischen einer Anzahl von Brennebenen und den Strahlumrissen in den einzelnen Brennebenen des primären Elektronenstrahls bei einer gekippten Betrachtung.
5A zeigt schematisch ein Beispiel für die Auslenkung und die Abtaststeuerung des primären Elektronenstrahls, wenn bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichzeitig eine nicht gekippte Abbildung und eine gekippte Abbildung erhalten werden. Die 5A zeigt dabei ein Beispiel für die Abtastzeilen bei der Abtastung der Oberfläche einer Probe mit dem primären Elektronenstrahl.
5B zeigt schematisch ein Beispiel für die Auslenkung und die Abtaststeuerung des primären Elektronenstrahls, wenn bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichzeitig eine nicht gekippte Abbildung und eine gekippte Abbildung erhalten werden. Die 5B zeigt dabei ein Beispiel für ein Kippspulen-Steuersignal und ein Abtastspulen-Steuersignal in jedem Betrachtungsmodus.
6 zeigt ein Beispiel für die Anzeige des Abbildungs-Einstellprozesses in einem graphischen Einstell-Benutzerinterfacebereich des Abbildungs-Anzeigebildschirms zur Einstellung durch den Benutzer.
7A zeigt ein anderes Beispiel für ein graphisches Einstell-Benutzerinterface für Steuerparameter, das im graphischen Einstell-Benutzerinterfacebereich angezeigt wird.
7B zeigt ein anderes Beispiel für ein graphisches Einstell-Benutzerinterface für Steuerparameter, das im graphischen Einstell-Benutzerinterfacebereich angezeigt wird.
8 ist ein Flußdiagramm für ein Beispiel eines Prozeßablaufs bei dem Hauptprozeß, der von der Steuervorrichtung bei der Einstellung in den Schritten S01 bis S03 des in der 6 gezeigten Abbildungseinstellungsvorgangs ausgeführt wird.
9 ist eine Darstellung eines Beispiels für eine nach links gekippte Abbildung, eine nach rechts gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung und eine 3D-Abbildung, wie sie mit einem Rasterelektronenmikroskop bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tatsächlich erhalten werden.
10 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für eine gekippte Betrachtung bei einer zweiten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für eine gekippte Betrachtung bei einer dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für eine gekippte Betrachtung bei einer vierten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
Die 1 zeigt ein Beispiel für den allgemeinen Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops (einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung) bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rasterelektronenmikroskop 100 ist ein repräsentatives Beispiel für eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung; in der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung das Rasterelektronenmikroskop 100 ist.
Bei dem Rasterelektronenmikroskop 100 bilden eine Kathode 2 und eine Anode 3 eine Elektronenkanone 1 als Ladungsteilchenquelle (Elektronenquelle). Wenn zwischen die Kathode 2 und die Anode 3 eine von einer Hochspannungsquellen-Steuerschaltung 20 gesteuerte hohe Spannung angelegt wird, wird von der Kathode 2 als primärer Ladungsteilchenstrahl ein primärer Elektronenstrahl 4 emittiert. Der von der Kathode 2 emittierte primäre Elektronenstrahl 4 wird von einer Beschleunigungsanode (nicht gezeigt) beschleunigt und in ein Linsensystem 40 mit einer ersten Fokussierlinse 5, einer zweiten Fokussierlinse 6 und einer Objektivlinse 13 eingeführt.
Der in das Linsensystem 40 eingeführte primäre Elektronenstrahl 4 wird beim Durchlaufen der ersten Fokussierlinse 5 und der zweiten Fokussierlinse 6 fokussiert. Die erste Fokussierlinse 5 und die zweite Fokussierlinse 6 werden von einer Steuerschaltung 21 für die erste Fokussierlinse und einer Steuerschaltung 22 für die zweite Fokussierlinse gesteuert. Daraufhin wird der unnötige Anteil des primären Elektronenstrahls 4 an einer Blendenplatte 7 entfernt. Anschließend wird der Strahl 4 in eine Astigmatismus-Korrekturspule 8 eingeführt, die von einer Astigmatismuskorrekturspulen-Steuerschaltung 23 gesteuert wird.
Nach dem Durchlaufen der von der Astigmatismuskorrekturspulen-Steuerschaltung 23 gesteuerten Astigmatismus-Korrekturspule 8 läuft der primäre Elektronenstrahl 4 weiter durch obere und untere Abtastspulen 9 und 10, die von einer Abtastspulen-Steuerschaltung 24 gesteuert werden, und durch obere und untere Kippspulen 11 und 12, die von einer Kippspulen-Steuerschaltung 25 gesteuert werden, und wird in die Objektivlinse 13 eingeführt, die von einer Objektivlinsen-Steuerschaltung 26 gesteuert wird.
Der primäre Elektronenstrahl 4 wird beim Durchlaufen der Objektivlinse 13 weiter fokussiert und auf die Oberfläche einer Probe 15 eingestrahlt, die auf einem Probentisch 16 angebracht ist. Der Probentisch 16 wird von einer Probentisch-Steuerschaltung 29 gesteuert und kann nicht nur eine Bewegung in der x-, y- und z-Richtung ausführen, sondern auch die Proben-Anbringungsfläche drehen und kippen. Dabei ist die x-y-Ebene in der Regel eine horizontale Ebene und die z-Richtung die Richtung senkrecht zu der horizontalen Ebene.
Der primäre Elektronenstrahl 4 nimmt beim Durchlaufen der Abtastspulen 9 und 10 die von Abtastspulen-Steuersignalen (einem horizontalen Auslenksignal, einem vertikalen Auslenksignal und dergleichen), die den Abtastspulen 9 und 10 zugeführt werden, erzeugten elektromagnetischen Kräfte auf und wird dadurch in der x- und der y-Richtung ausgelenkt; im Ergebnis tastet der Einstrahlpunkt des primären Elektronenstrahls 4 auf der Oberfläche der Probe 15 die Oberfläche der Probe 15 zweidimensional ab. Auch nimmt der primäre Elektronenstrahl 4 beim Durchlaufen der Kippspulen 11 und 12 die von Kippspulen-Steuersignalen, die den Kippspulen 11 und 12 zugeführt werden, erzeugten elektromagnetischen Kräfte auf und wird entsprechend ausgelenkt.
An der Objektivlinse 13 ist eine Brennpunkt-Einstellspule 14 angebracht, die von einer Brennpunkt-Einstellspulen-Steuerschaltung 27 gesteuert wird. Gewöhnlich wird die Brennpunkt-Einstellspule 14 für eine automatische Brennpunkteinstellung verwendet. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Brennpunkt-Einstellspule 14 dagegen die Funktion, die Position des Brennpunktes bei einem gekippten primären Elektronenstrahl 4 mit der Position des Brennpunktes bei einem nicht gekippten primären Elektronenstrahl 4 zusammenzubringen. Diese Funktion wird später noch genauer beschrieben.
Bei der Einstrahlung des primären Elektronenstrahls 4 auf die Oberfläche der Probe 15 werden von der Einstrahlstelle Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen emittiert. Die emittierten Sekundärelektronen und reflektierten Elektronen werden von einem Sekundärelektronendetektor 17 und einem Detektor 18 für reflektierte Elektronen erfaßt. Die Signale von den Detektoren werden in einem Signalverstärker 19 verstärkt und über eine Signaleingabeschaltung 28 von einem Computer 30 aufgenommen.
Die vom Computer 30 aufgenommenen Detektorsignale für die Sekundärelektronen und die reflektierten Elektronen werden wie erforderlich für Abbildungen bearbeitet und in einem Bildspeicher 32 als Abbildungen der Oberfläche der Probe 15 gespeichert sowie an einer Anzeigevorrichtung 31 angezeigt.
Der Computer 30 ist das zentrale Element einer Steuervorrichtung 50. Der Computer 30 ist mit der Hochspannungsquellen-Steuerschaltung 20, der Steuerschaltung 21 für die erste Fokussierlinse, der Steuerschaltung 22 für die zweite Fokussierlinse, der Astigmatismuskorrekturspulen-Steuerschaltung 23, der Abtastspulen-Steuerschaltung 24, der Kippspulen-Steuerschaltung 25, der Objektivlinsen-Steuerschaltung 26, der Brennpunkt-Einstellspulen-Steuerschaltung 27, der Signaleingabeschaltung 28 und der Probentisch-Steuerschaltung 29 verbunden, die weitere Elemente der Steuervorrichtung 50 sind, und steuert alle diese Steuerschaltungen.
Mit dem Computer 30 sind des weiteren eine Eingabevorrichtung 33 wie eine Tastatur, eine Maus oder eine Rollkugel verbunden, so daß der Benutzer über die Eingabevorrichtung 33 die Bedingungen für die Aufnahme einer Abbildung (zum Beispiel die Beschleunigungsspannung, die Abtastgeschwindigkeit und den Kippwinkel bei der Erstellung einer gekippten Abbildung mit dem primären Elektronenstrahl 4) festlegen kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine nach links gekippte oder nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe 15 nicht durch mechanisches Kippen des Probentisches 16, auf dem die Probe angebracht ist, nach links oder rechts erhalten, sondern die nach links oder rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe 15 wird dadurch erhalten, daß die Anregungsströme für die Kippspulen 11 und 12 entsprechend gesteuert werden, um den auf die Oberfläche der Probe 15 eingestrahlten primären Elektronenstrahl 4 nach links und rechts zu kippen. Die Einzelheiten darüber werden später noch beschrieben.
Die 2 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung eines Abbildungsanzeigebildschirms an der Anzeigevorrichtung 31 des Rasterelektronenmikroskops 100 bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der 2 gezeigt, umfaßt der Abbildungsanzeigebildschirm 310 der Anzeigevorrichtung 31 vier Abbildungsanzeigebereiche 311 und einen graphischen Einstellbenutzerinterfacebereich (Einstell-GUI-Bereich) 312.
In diesen vier Abbildungsanzeigebereichen 311 werden jeweils eine nach links gekippte Abbildung 311a, eine nach rechts gekippte Abbildung 311b, eine nicht gekippte Abbildung 311c und eine 3D-Abbildung 311d angezeigt. Im Einstell-GUI-Bereich 312 werden dem Benutzer verschiedene Informationen und Schaltflächen für die Einstellungen bei der Aufnahme dieser Abbildungen angezeigt, etwa für die Fokussierung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden für jede Abtastzeile die Abbildungen angezeigt, während die Abbildungsdaten für eine Zeile der nach links gekippten Abbildung 311a, der nach rechts gekippten Abbildung 311b oder der nicht gekippten Abbildung 311c aufgenommen werden. Folglich werden die die nach links gekippte Abbildung 311a, die nach rechts gekippte Abbildung 311b und die nicht gekippte Abbildung 311c fast gleichzeitig erhalten und fast gleichzeitig angezeigt. Der Zeitunterschied dazwischen entspricht der Abtastzeit für eine Zeile. Die 3D-Abbildung 311d, etwa eine Anaglyph-Abbildung, wird mit einer Verzögerung angezeigt, die ihrer Erstellungszeit entspricht; diese Erstellungszeit beträgt eine Sekunde oder weniger. Auch die 3D-Abbildung 311d wird also fast gleichzeitig angezeigt. Die Einzelheiten davon werden später noch beschrieben.
Die 3 zeigt schematisch die Beziehung zwischen einer Anzahl von Brennebenen und den Strahldurchmessern in den einzelnen Brennebenen für den primären Elektronenstrahl 4 bei einer nicht gekippten Betrachtung. Wie in der 3 gezeigt, läuft der primäre Elektronenstrahl 4 bei der nicht gekippten Betrachtung nach der Ausführung der Abtast- und Auslenksteuerung für den primären Elektronenstrahl 4 durch die Abtastspulen 9 und 10 ziemlich genau durch die Mitte der Objektivlinse 13 und wird im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche der Probe 15 eingestrahlt.
Bei einer Korrektur des Astigmatismus wird in der Brennebene 41 die Strahlform 44 ausgebildet, die die höchste Auflösung ergibt.
Der Strahldurchmesser der Strahlform 45 in der Brennebene 42, die näher an der Objektivlinse 13 liegt als die Brennebene 41, ist größer als der Strahldurchmesser der Strahlform 44. Der Strahldurchmesser der Strahlform 46 in der Brennebene 43, die noch näher an der Objektivlinse 13 liegt als die Brennebene 42, ist noch größer als der Strahldurchmesser der Strahlform 45. Mit größer werdendem Strahldurchmesser verringert sich die Auflösung der erhaltenen Abbildung entsprechend.
Die 4 zeigt schematisch die Beziehung zwischen einer Anzahl von Brennebenen und den Strahlumrissen in den einzelnen Brennebenen für den primären Elektronenstrahl 4 bei einer gekippten Betrachtung. Wie in der 4 gezeigt, erfolgt bei einer gekippten Betrachtung die Abtast- und Auslenksteuerung für den primären Elektronenstrahl 4 durch die Abtastspulen 9 und 10, und außerdem erfolgt für den primären Elektronenstrahl 4 die Kippsteuerung durch die Kippspulen 11 und 12. Als Folge davon läuft der primäre Elektronenstrahl 4 außerhalb der Mittelachse durch die Objektivlinse 13 und wird schräg von oben links oder oben rechts auf die Oberfläche (zum Beispiel die Brennebenen 41, 42, 43) der Probe 15 eingestrahlt.
Im allgemeinen erfolgt, nachdem die Brennpunkteinstellung bei der nicht gekippten Betrachtung durchgeführt wurde, die nach links gekippte oder nach rechts gekippte Betrachtung, ohne daß die Betriebsbedingungen (etwa der Anregungsstrom) für die Objektivlinse 13 und die Brennpunkt-Einstellspule 14 geändert werden. Die Position des Brennpunkts des von der Objektivlinse 13 fokussierten primären Elektronenstrahls 4 verschiebt sich dabei relativ zur Brennebene 41 bei der nicht gekippten Betrachtung (siehe die 3) zur Seite der Objektivlinse 13.
Bei einer gekippten Betrachtung wird in der Brennebene 42 die Strahlform 48 ausgebildet, während in den Brennebenen 41 und 43 (siehe die 3) die Strahlformen 47 und 49 ausgebildet werden. Die Auflösung der erhaltenen Abbildung ist für die Strahlform 48 hoch und für die Strahlformen 47 und 49 niedrig.
Aus der Beschreibung der 3 und 4 ergibt sich, wenn die gekippte Betrachtung nach der nicht gekippten Betrachtung erfolgt oder wenn die nicht gekippte Betrachtung nach der gekippten Betrachtung erfolgt, daß es zum Erhalten einer Abbildung mit möglichst hoher Auflösung erforderlich ist, bei der Modenumschaltung zwischen der nicht gekippten Betrachtung und der gekippten Betrachtung die Steuerparameter für das Linsensystem 40, etwa die Brennpunkteinstellung, zu verändern.
Die 5A und 5B zeigen schematisch ein Beispiel für die Auslenk- und Abtaststeuerung des primären Elektronenstrahls 4, wenn bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichzeitig eine nicht gekippte Abbildung und eine gekippte Abbildung erhalten werden. Die 5A zeigt ein Beispiel für die Abtastzeilen, wenn der primäre Elektronenstrahl 4 die Oberfläche einer Probe 15 abtastet, und die 5B zeigt ein Beispiel für das Kippspulen-Steuersignal und das Abtastspulen-Steuersignal in jedem Betrachtungsmodus. Bei der Beschreibung der 5A und 5B und in der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet das Symbol L einen Linkskipp-Betrachtungsmodus zum Erhalten einer nach links gekippten Abbildung, das Symbol T einen nicht gekippten Betrachtungsmodus zum Erhalten einer nicht gekippten Abbildung und das Symbol R einen Rechtskipp-Betrachtungsmodus zum Erhalten einer nach rechts gekippten Abbildung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Steuervorrichtung 50 (siehe die 1) die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung unter Änderung des Betrachtungsmodus jedesmal dann auf, wenn sie den primären Elektronenstrahl 4 veranlaßt, eine Abtastzeile abzutasten. Das heißt, daß wie in der 5A gezeigt bei der Änderung des Betrachtungsmodus von L → T → R eine Abtastzeile einmal in jedem Betrachtungsmodus abgetastet wird und dreimal insgesamt. Diese Abtastung wird wiederholt unter zeilenweisem Vorrücken für alle Abtastzeilen eines Bildes ausgeführt. In der 5A werden die drei Abtastvorgänge für eine Abtastzeile durch drei horizontal verlaufende Pfeile angezeigt, die etwas voneinander entfernt sind.
Zur Durchführung der Abtastung durch den primären Elektronenstrahl 4 wie in der 5A gezeigt führt die Steuervorrichtung 50 ein Kippspulen-Steuersignal 251 (siehe 5B), das sich synchron zur Änderung des Betrachtungsmodus 250 (L, T, R) verändert, über die Kippspulen-Steuerschaltung 25 den Kippspulen 11 und 12 zu. Synchron zur Änderung des Betrachtungsmodus 250 (L, T, R) führt die Steuervorrichtung 50 außerdem ein Abtastspulen-Steuersignal 241 für die horizontale Auslenksteuerung über die Abtastspulen-Steuerschaltung 24 den Abtastspulen 9 und 10 zu; darüberhinaus führt sie synchron zur Änderung des Betrachtungsmodus 250 von R nach L (das heißt zur Beendigung der drei Abtastvorgänge) ein Abtastspulen-Steuersignal 242 (siehe die 5B) für die vertikale Auslenksteuerung zu.
Um gleichzeitig die nicht gekippte Abbildung und die gekippte Abbildung zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Steuervorrichtung 50 neben der oben beschriebenen Steuerung der Kippspulen 11 und 12 und der Abtastspulen 9 und 10 auch noch eine Steuerung zur Änderung der Position des Brennpunkts ausführt. Wie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben, unterscheidet sich die Position des Brennpunkts im nicht gekippten Betrachtungsmodus und im gekippten Betrachtungsmodus, wenn die Steuerparameter (Anregungsströme) für die Objektivlinse 13 und die Brennpunkt-Einstellspule 14 gleich bleiben. Um in beiden Moden Abbildungen mit einer besseren Auflösung zu erhalten, müssen die Positionen der Brennpunkte in jeder der beiden Moden gleich sein.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform eine nicht gekippte Abbildung aufgenommen wird (im folgenden als nicht gekippter Betrachtungsmodus bezeichnet), erfolgt die Fokussierung durch die Objektivlinse 13; wenn eine gekippte Abbildung aufgenommen wird (im folgenden als gekippter Betrachtungsmodus bezeichnet), wird bei unveränderter Position der Probe 15 und unverändertem Anregungsstrom der Objektivlinse 13 der Anregungsstrom für die Brennpunkt-Einstellspule 14 verändert, damit die Position des Brennpunkts im gekippten Betrachtungsmodus die gleiche ist wie im nicht gekippten Betrachtungsmodus.
Wenn der Betrachtungsmodus 250 vom gekippten Betrachtungsmodus zum nicht gekippten Betrachtungsmodus oder vom nicht gekippten Betrachtungsmodus zum gekippten Betrachtungsmodus wechselt, kann so die Steuervorrichtung 50 dafür sorgen, daß die Position des Brennpunkts im nicht gekippten Betrachtungsmodus gleich der im gekippten Betrachtungsmodus ist, wozu die Steuervorrichtung 50 nur den der Brennpunkt-Einstellspule 14 zugeführten Anregungsstrom über die Brennpunkt-Einstellspulen-Steuerschaltung 27 zu ändern braucht.
Die Position des Brennpunkts und der Anregungsstrom der Objektivlinse 13 im nicht gekippten Betrachtungsmodus und der Anregungsstrom der Brennpunkt-Einstellspule 14 im gekippten Betrachtungsmodus werden vorab eingestellt. Der Einstellvorgang wird nun als nächstes genau beschrieben.
Wie beschrieben beruht bei der vorliegenden Beschreibung die Steuerung durch die Steuervorrichtung 50 auf den Steuerparametern (den Anregungsströmen) für die Objektivlinse 13 und die Brennpunkt-Einstellspule 14 im nicht gekippten Betrachtungsmodus, und im gekippten Betrachtungsmodus werden die Steuerparameter der Brennpunkt-Einstellspule 14 verändert (dies trifft auch auf die folgende Beschreibung zu). Ohne durch die Erläuterung eingeschränkt zu sein, kann die Steuerung durch die Steuervorrichtung 50 jedoch auch auf den Steuerparametern für die Objektivlinse 13 und die Brennpunkt-Einstellspule 14 im nach links gekippten (oder nach rechts gekippten) Betrachtungsmodus beruhen, wobei dann die Steuerparameter für die Brennpunkt-Einstellspule 14 im nicht gekippten Betrachtungsmodus oder im nach links gekippten (oder nach rechts gekippten) Betrachtungsmodus geändert werden.
Die 6 zeigt ein Beispiel für eine Anzeige im Einstell-GUI-Bereich 312 des Abbildungsanzeigebildschirms 310 für den Einstellvorgang durch den Benutzer. Die 7A und 7B zeigen andere Beispiele für eine Steuerparametereinstellung im Einstell-GUI-Bereich 312.
Das in der 6 gezeigte Abbildungseinstellverfahren 3121 stellt einen Vorgang zum Einstellen der Prozesse dar und wird vorab vom Benutzer ausgeführt, damit gleichzeitig eine nicht gekippte Abbildung und eine gekippte Abbildung erhalten werden können, und soll die vom Benutzer auszuführenden Einstellvorgänge erleichtern.
Zum Beispiel wird im Abbildungseinstellverfahren 3121 der Schritt, in dem der Benutzer gerade eine Einstellung vornimmt, in einem Weiß-Schwarz-Umkehrmodus dargestellt. Im Einstell-GUI-Bereich 312 wird außerdem in der Nähe des Bereichs, in dem das Abbildungseinstellverfahren 3121 angezeigt wird, ein Benutzerunterstützungsbereich 3122 angezeigt. Im Benutzerunterstützungsbereich 3122 werden Erläuterungen über die Einstellungen in dem Schritt (der im Weiß-Schwarz-Umkehrmodus dargestellt ist) angezeigt, für den gerade die Einstellung erfolgt. Der Benutzerunterstützungsbereich 3122 enthält außerdem ein Eingabekästchen 3123, eine Eingabeschaltfläche 3124 und einen Schieber 3125, wie sie in den 7A und 7B dargestellt sind, damit der Benutzer Daten eingeben kann.
Es erfolgt nun eine Beschreibung des Inhalts des Fensters für das Abbildungseinstellverfahren 3121. Zuerst führt der Benutzer eine Brennpunkteinstellung für die nicht gekippte Abbildung aus (Schritt S01). Die Vorgänge dafür sind die gleichen wie bei der Brennpunkteinstellung für eine Abbildung, die mit einem allgemeinen Rasterelektronenmikroskop aufgenommen wird; dabei nimmt die Steuervorrichtung 50 die verschiedenen Steuerparameter (zum Beispiel die Beschleunigungsspannung und den Anregungsstrom für die Objektivlinse 13) für die Elektronenkanone 1 und das Linsensystem 40 auf, wobei die Parameter das Endergebnis der Brennpunkteinstellung durch den Benutzer darstellen.
Dann legt der Benutzer den Kippwinkel für den primären Elektronenstrahl 4 fest (Schritt S02). Dabei zeigt die Steuervorrichtung 50 im Benutzerunterstützungsbereich 3122 das Eingabekästchen 3123 und dergleichen an, damit der Benutzer einen Kippwinkel eingeben kann. Wenn der Benutzer einen Kippwinkel direkt in das Eingabekästchen 3123 eingibt oder aus einem aufklappenden Menü einen Wert auswählt und eingibt, nimmt die Steuervorrichtung 50 den in das Eingabekästchen 3123 eingegebenen numerischen Wert als Kippwinkel für den primären Elektronenstrahl 4 auf.
Der Kippwinkel ist der Winkel (ω_i; siehe die 4) zwischen dem auf die Oberfläche der Probe 15 eingestrahlten primären Elektronenstrahl 4 und der Mittelachse der Objektivlinse bei einer gekippten Betrachtung und entspricht dem Einfallswinkel bei der Einstrahlung des primären Elektronenstrahls 4 auf die Oberfläche der Probe 15. Der Einfallswinkel bei der Einstrahlung auf die Oberfläche der Probe 15 bei der nicht gekippten Betrachtung ist 0° (das heißt, daß der primäre Elektronenstrahl 4 vertikal auf die Oberfläche der Probe 15 eingestrahlt wird, die horizontal auf dem Probentisch 16 angeordnet ist). Zwischen einer nicht gekippten Betrachtung und einer gekippten Betrachtung werden die Position und der Kippwinkel der Probe 15 nicht verändert.
In der 6 wird der Kippwinkel über das Eingabekästchen 3123 in die Steuervorrichtung 50 eingegeben; er kann jedoch auch über die Schaltfläche 3124 oder den Schieber 3125, die in den 7A und 7B gezeigt sind, in die Steuervorrichtung 50 eingegeben werden. Bei der Anzeige der Schaltfläche 3124 und dergleichen ist die Einheit des Kippwinkels nicht auf 1,0° begrenzt, sondern kann auch ein kleinerer Winkel wie 0,1° oder 0,5° sein oder ein größerer Winkel wie 2°.
Die Steuervorrichtung 50 berechnet dann auf der Basis des eingegebenen Kippwinkels die Anregungsströme für die Kippspulen 11 und 12 und führt die berechneten Anregungsströme den Kippspulen 11 und 12 zu. Dadurch wird der primäre Elektronenstrahl 4 gekippt und der gekippte Betrachtungsmodus ausgeführt.
Danach führt der Benutzer die Brennpunkteinstellung für die gekippte Abbildung aus (Schritt S03). Dabei sind die vom Benutzer ausgeführten Vorgänge im wesentlichen die gleichen wie bei der Brennpunkteinstellung für die nicht gekippte Abbildung im Schritt S01. Bei der Brennpunkteinstellung im vorliegenden Schritt werden die Position und der Kippwinkel der Probe 15 nicht geändert. Die Brennpunkteinstellung im Schritt S03 ist daher eine Einstellung unter Verwendung der Brennpunkt-Einstellspule 14, und die Steuervorrichtung 50 nimmt der Anregungsstrom und dergleichen für die Brennpunkt-Einstellspule 14 auf, der bei der Brennpunkteinstellung bestimmt wurde.
In den Schritten S01 bis S03 wird die Hauptverarbeitung, die von der Steuervorrichtung 50 ausgeführt wird, das heißt der Computer 30 genauer anhand der 8 beschrieben.
Dann führt der Benutzer die Astigmatismuseinstellung der gekippten Abbildung durch (S04). Da im gekippten Betrachtungsmodus ein Astigmatismus auftritt, korrigiert der Benutzer den Astigmatismus und stellt ihn ein. Außerdem führt der Benutzer die Positionszusammenführung für die nach links gekippte und die nach rechts gekippte Abbildung durch (S05). Wenn für die 3D-Betrachtung mehrere Methoden möglich sind, wählt der Benutzer das 3D-Betrachtungsverfahren, etwa das Anaglyph-Verfahren aus (Schritt S06).
Bei dem vom Benutzer durchgeführten Abbildungseinstellverfahren der 6 müssen die Einstellungen in den Schritten S03 bis S05 nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge erfolgen, der Benutzer kann die Reihenfolge der Einstellungen auch beliebig ändern.
Schließlich speichert die Benutzer die bei dem Vorgang bis zum Schritt S06 eingestellten Bedingungen (Schritt S07). Das heißt, daß der Benutzer veranlaßt, daß die bis zu diesem Punkt eingestellten Bedingungen (die verschiedenen Steuerparameter (die verschiedenen Steuerspannungen und Steuerströme), die von der Steuervorrichtung 50 an die Elektronenkanone 1 und das Linsensystem 40 ausgegeben werden) in einer Speichervorrichtung des Computers 30 gespeichert werden.
Die 8 ist ein Flußdiagramm für ein Beispiel für den Hauptprozeß, der von der Steuervorrichtung 50 bei der Einstellung in den Schritten S01 bis S03 des Abbildungseinstellverfahrens 3121 der 6 ausgeführt wird und zeigt den Prozeßablauf bis zur Aufnahme der ersten Abbildung für die gekippte Abbildung, die erforderlich ist, damit der Benutzer mit der Brennpunkteinstellung für die gekippte Abbildung im Schritt S03 beginnen kann.
Zuerst führt der Benutzer die Brennpunkteinstellung für die nicht gekippte Abbildung aus, wobei die Steuervorrichtung 50 zur Unterstützung der Brennpunkteinstellung verschiedene Einstell-GUIs anzeigt und Informationen für die Brennpunkteinstellung zur Bestimmung des optimalen Brennpunkts für die nicht gekippte Abbildung aufnimmt (zum Beispiel verschiedene Steuerparameter wie die Beschleunigungsspannung (V₁)) (Schritt S11). Dann wird der Steuervorrichtung 50 als wichtigster Steuerparameter für die Brennpunkteinstellung der Anregungsstrom (I_obj) für die Objektivlinse 13 zugeführt (Schritt S12).
Dann berechnet die Steuervorrichtung 50 den sphärischen Aberrationskoeffizient (C_s) unter Verwendung des zugeführten Anregungsstroms (I_obj) für die Objektivlinse 13 und des folgenden Ausdrucks (1) (Schritt S13). Eine Beschreibung der Einzelheiten über den Funktionsausdruck F_l(I_obj) im Ausdruck (1) wird hier vermieden. C_s = F_l(I_obj) (1).
Der sphärische Aberrationskoeffizient (C_s) der Objektivlinse kann auch ohne den Ausdruck (1) durch Bezug auf eine Steuertabelle erhalten werden, die vorab für die jeweiigen Beschleunigungsspannungen (V₁) und Anregungsströme (I_obj) aufgenommen wurde.
Dann legt der Benutzer den Kippwinkel über das Eingabekästchen 3123 (6; siehe den Benutzerunterstützungsbereich 3122) fest, und die Steuervorrichtung 50 nimmt den eingegebenen Kippwinkel auf (ω_i; Schritt S14).
Dann berechnet die Steuervorrichtung 50 die Anregungsströme der Kippspulen 11 und 12 für den eingegebenen Kippwinkel (ω_i; Schritt S14) und führt bei der gekippten Betrachtung die berechneten Anregungsströme den Kippspulen 11 und 12 zu (Schritt S16). Bei der gekippten Betrachtung ist die Mittelachse des eingestrahlten primären Elektronenstrahls 4 entsprechend aus der Mittelachse der Objektivlinse 13 gekippt.
Dann berechnet die Steuervorrichtung 50 die Brennebenen-Änderungsgröße (ΔZ_f, Schritt S17). Die Brennebenen-Änderungsgröße (ΔZ_f) ist, wie anhand der 3 und 4 beschrieben wurde, das Ausmaß der Verschiebung bei der Verschiebung der optimalen Brennebene zwischen der nicht gekippten Betrachtung und der gekippten Betrachtung; sie wird im allgemeinen von dem Ausdruck (2) angegeben, der den sphärischen Aberrationskoeffizient (C_s) der Objektivlinse 13 und den Winkel zwischen dem primären Elektronenstrahl 4 und der Mittelachse der Objektivlinse 13, das heißt den Kippwinkel auf der Probe (ω_i) enthält: ΔZ_f = C_s × ω (2).
Die Steuervorrichtung 50 berechnet dann den Anregungsstrom (I_f) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 anhand des Ausdrucks (5), der weiter unten angegeben ist (Schritt S18).
Die Anregungseinstellgröße (ΔE_xf) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 wird unter Verwendung der Brennebenen-Änderungsgröße (ΔZ_f) durch den Ausdruck (3) angegeben. Eine Beschreibung des Funktionsausdrucks G(ΔZ_f) im Ausdruck (3) wird hier vermieden. ΔE_xf = G(ΔZ_f) (3).
Die Anregungseinstellgröße (ΔE_xf) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 wird unter Verwendung der Anregungseinstellgröße (ΔE_xf), der Anzahl von Windungen (N_f) und der Beschleunigungsspannung (V₁) der Brennpunkt-Einstellspule 14 auch durch den folgenden Ausdruck (4) angegeben:
Auf der Basis der Ausdrücke (3) und (4) wird der Anregungsstrom (I_f) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 durch den folgenden Ausdruck (5) angegeben:
Der Anregungsstrom (I_f) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 wird hier aus dem Ausdruck (5) berechnet; der Anregungsstrom (I_f) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 kann jedoch auch durch Bezug auf eine Steuertabelle erhalten werden, die vorab für die Beschleunigungsspannung (V₁) und die Brennebenen-Änderungsgröße (ΔZ_f) erstellt wurde.
Dann führt die Steuervorrichtung 50 der Brennpunkt-Einstellspule 14 den aus dem Ausdruck (5) berechneten Anregungsstrom (I_f) für die Brennpunkt-Einstellspule 14 bei gekippter Betrachtung zu (Schritt S19).
Durch den obigen Vorgang wird die Brennpunkteinstellung für die gekippte Betrachtung automatisch vom Computer 30 durchgeführt. Da die Brennpunkteinstellung automatisch erfolgte, ist der Benutzer nicht notwendigerweise damit zufrieden; die unter dieser Bedingung erhaltene gekippte Abbildung wird daher als erste Abbildung für die Brennpunkteinstellung bei der gekippten Abbildung verwendet, die daraufhin vom Benutzer durchgeführt wird.
Die 9 zeigt ein Beispiel für eine nach links gekippte Abbildung 311a, eine nach rechts gekippte Abbildung 311b, eine nicht gekippte Abbildung 311c und eine 3D-Abbildung 311d, wie sie tatsächlich mit dem Rasterelektronenmikroskop 100 bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
Wie beschrieben werden bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Benutzer oder die Steuervorrichtung 50 das Brennpunkteinstellverfahren der 6 und 8 für die nicht gekippte Abbildung und die gekippte Abbildung ausführt, die nach links gekippte Abbildung 311a, die nach rechts gekippte
Abbildung 311b, die nicht gekippte Abbildung 311c und die 3D-Abbildung 311d der 9 fast gleichzeitig erhalten und fast gleichzeitig in einem Zustand angezeigt, in dem alle Abbildung scharf sind.
Dies ist möglich, weil, wenn die Steuervorrichtung 50 eine Umschaltung zwischen dem nicht gekippten Betrachtungsmodus und dem gekippten Betrachtungsmodus durchführt, auch sofort eine Brennpunkteinstellung erfolgt, wobei nur der Anregungsstrom für die Brennpunkt-Einstellspule 14 geändert wird und der Anregungsstrom für die Objektivlinse 13 unverändert bleibt. Da die Objektivlinse 13 einen Eisenkern enthält, ist die Ansprechzeit bei der Brennpunkteinstellung aufgrund der Hysterese lang, während, da die Brennpunkt-Einstellspule 14 keinen Eisenkern enthält, deren Ansprechzeit bei der Brennpunkteinstellung kurz ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann somit die Brennweite nahezu sofort dem nicht gekippten Betrachtungsmodus bzw. dem gekippten Betrachtungsmodus angepaßt werden, so daß es möglich ist, die Umschaltung zwischen dem nicht gekippten Betrachtungsmodus und dem gekippten Betrachtungsmodus bei jeder Abtastzeile durchzuführen.
(Erstes Variationsbeispiel der Ausführungsform)
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wie in den 5A und 5B gezeigt, die Betrachtungsmodusänderung von L → T → R bei jeder Abtastung einer Abtastzeile durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Änderung nicht bei jeder Abtastung einer Abtastzeile, sondern die Betrachtungsmodusänderung von L → T → R jedesmal dann durchzuführen, wenn ein Bild der Abbildung (zum Beispiel nach 512 Abtastzeilen für eine Bildschirmdarstellung) erhalten wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, jede Abtastzeile dreimal abzutasten.
(Zweites Variationsbeispiel der Ausführungsform)
Die 10 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung bei einer zweiten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Variante davon wird die Brennpunkt-Einstellspule 14 als Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung verwendet; bei der zweiten Variante sind dagegen anstatt der Brennpunkt-Einstellspule 14 wie in der 10 gezeigt elektrostatische Linsen 51 und 52 in der Nähe der Objektivlinse 13 angebracht, die als Brennpunkt-Einstelleinrichtung verwendet werden.
Auch bei dieser Anordnung kann die Betrachtungsmodusänderung von L nach T nach R jedesmal beim Abtasten einer Abtastzeile für das Bild erfolgen.
(Drittes Variationsbeispiel der Ausführungsform)
Die 11 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung bei einer dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Variante davon ist die Brennpunkt-Einstellspule 14, die als Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung verwendet wird, in der Nähe eines Magnetpols der Objektivlinse 13 angeordnet; die Position ist jedoch nicht auf die Nähe eines Magnetpols beschränkt, sondern die Brennpunkt-Einstellspule 14 kann auch wie in der 11 gezeigt in der Nähe der Unterseite der Objektivlinse 13 angeordnet sein. Hinsichtlich des zweiten Variationsbeispiels können anstatt der Brennpunkt-Einstellspule 14 die elektrostatischen Linsen 51, 52 in der Nähe der Unterseite der Objektivlinse 13 angebracht sein.
(Viertes Variationsbeispiel der Ausführungsform)
Die 12 zeigt ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau einer Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung bei einer vierten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Variante davon ist die Brennpunkt-Einstellspule 14, die als Brennpunkt-Einstelleinrichtung für die gekippte Betrachtung verwendet wird, in der Nähe eines Magnetpols der Objektivlinse 13 angeordnet; die Position ist jedoch nicht auf die Nähe eines Magnetpols beschränkt, sondern die Brennpunkt-Einstellspule 14 kann auch wie in der 12 gezeigt an einer Stelle auf der Seite der Elektronenkanone 1 an der Objektivlinse 13 angeordnet sein.
Hinsichtlich der zweiten Variante können anstatt der Brennpunkt-Einstellspule 14 die elektrostatischen Linsen 51, 52 an einer Stelle auf der Seite der Elektronenkanone 1 an der Objektivlinse 13 angebracht sein.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand einer Ausführungsform beschrieben, sie ist jedoch nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der anhängenden Patentansprüche für die vorliegende Erfindung abgeändert und modifiziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Elektronenkanone
2: Kathode
3: Anode
4: Primärer Elektronenstrahl
5: Erste Fokussierlinse
6: Zweite Fokussierlinse
7: Blendenplatte
8: Astigmatismus-Korrekturspule
9, 10: Abtastspule (Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung)
11, 12: Kippspule (Einstrahlachsen-Kippeinrichtung)
13: Objektivlinse
14: Brennpunkt-Einstellspule (Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung)
15: Probe
16: Probentisch
17: Sekundärelektronendetektor (Ladungsteilchendetektor)
18: Detektor für reflektierte Elektronen (Ladungsteilchendetektor)
19: Signalverstärker
20: Hochspannungsquellen-Steuerschaltung
21: Steuerschaltung für erste Fokussierlinse
22: Steuerschaltung für zweite Fokussierlinse
23: Astigmatismus korrekturspulen-Steuerschaltung
24: Abtastspulen-Steuerschaltung
25: Kippspulen-Steuerschaltung
26: Objektivlinsen-Steuerschaltung
27: Brennpunkt-Einstellspulen-Steuerschaltung
28: Signaleingabeschaltung
29: Probentisch-Steuerschaltung
30: Computer
31: Anzeigevorrichtung
32: Bildspeicher
33: Eingabevorrichtung
40: Linsensystem
50: Steuervorrichtung
51: Elektrostatische Linse
100: Rasterelektronenmikroskop (Ladungsteilchenstrahlvorrichtung)
241: Abtastspulen-Steuersignal (Horizontales Auslenksignal)
242: Abtastspulen-Steuersignal (Vertikales Auslenksignal)
250: Betrachtungsmodus
251: Kippspulen-Steuersignal
310: Abbildungsanzeigebildschirm
311: Abbildungsanzeigebereich
311a: Nach links gekippte Abbildung
311b: Nach rechts gekippte Abbildung
311c: Nicht gekippte Abbildung
311d: 3D-Abbildung
312: Einstell-GUI-Bereich
3121: Abbildungseinstellverfahren
3122: Benutzerunterstützungsbereich
3123: Eingabekästchen
3124: Eingabeschaltfläche
3125: Schieber

Claims

Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenquelle; mit einer Anzahl von elektronischen Linsen zum Fokussieren des primären Ladungsteilchenstrahls, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird; mit einer Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung zum Steuern der Auslenkung des primären Ladungsteilchenstrahls derart, daß, wenn der fokussierte primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Oberfläche einer Probe eingestrahlt wird, der Einstrahlpunkt davon die Oberfläche der Probe zweidimensional abtastet; mit einer Einstrahlachsen-Kippeinrichtung zum Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls beim Einstrahlen des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe; mit einer Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung zum Durchführen einer Einstellung derart, daß die Position des Brennpunkts beim Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls durch die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung mit der Position des Brennpunkts für eine nicht gekippte Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls übereinstimmt; mit einem Ladungsteilchendetektor zum Erfassen der von der Probe bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe emittierten Ladungsteilchen; und mit einer Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung der Oberfläche der Probe auf der Basis des vom Ladungsteilchendetektor erfaßten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung über die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls jedesmal dann nach links gekippt, nicht gekippt oder nach rechts gekippt wird, wenn die Steuervorrichtung über die Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung bewirkt, daß der primäre Ladungsteilchenstrahl die Oberfläche der Probe für eine Abtastzeile abtastet; und daß die Steuervorrichtung bei einer Änderung der Einstrahlachse über die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung die Position des Brennpunkts des primären Ladungsteilchenstrahls entsprechend dem Kippzustand der Einstrahlachse einstellt, um eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung oder eine nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe für die eine Abtastzeile zu erhalten und um gleichzeitig die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung in Verbindung mit den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Abtastzeilen an ein und derselben Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung über die Abtast-Steuereinrichtung für den primären Ladungsteilchenstrahl die Steuerung für ein und dieselbe Abtastzeile drei Mal ausführt und bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls in der Abfolge der drei Abtastungen nach links gekippt, nicht gekippt und nach rechts gekippt wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung unter Verwendung der nach links gekippten Abbildung und der nach rechts gekippten Abbildung eine 3D-Abbildung erzeugt und gleichzeitig an ein und derselben Anzeigevorrichtung die erzeugte 3D-Abbildung, die nach links gekippte Abbildung, die nach rechts gekippte Abbildung und die nicht gekippte Abbildung anzeigt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung eine Spule enthält, die keinen Metallkern aus einem magnetischen Material enthält.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenquelle; mit einer Anzahl von elektronischen Linsen zum Fokussieren des primären Ladungsteilchenstrahls, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird; mit einer Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung zum Steuern der Auslenkung des primären Ladungsteilchenstrahls derart, daß, wenn der fokussierte primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Oberfläche einer Probe eingestrahlt wird, der Einstrahlpunkt davon die Oberfläche der Probe zweidimensional abtastet; mit einer Einstrahlachsen-Kippeinrichtung zum Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls beim Einstrahlen des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe; mit einer Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung zum Durchführen einer Einstellung derart, daß die Position des Brennpunkts beim Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls durch die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung mit der Position des Brennpunkts für eine nicht gekippte Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls übereinstimmt; mit einem Ladungsteilchendetektor zum Erfassen der von der Probe bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe emittierten Ladungsteilchen; und mit einer Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung der Oberfläche der Probe auf der Basis des vom Ladungsteilchendetektor erfaßten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung über die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls jedesmal dann nach links gekippt, nicht gekippt oder nach rechts gekippt wird, wenn die Steuervorrichtung über die Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung bewirkt, daß der primäre Ladungsteilchenstrahl die Oberfläche der Probe für ein Abtastbild abtastet; und daß die Steuervorrichtung bei einer Änderung der Einstrahlachse über die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung die Position des Brennpunkts des primären Ladungsteilchenstrahls entsprechend dem Kippzustand der Einstrahlachse einstellt, um eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung oder eine nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe für das eine Abtastbild zu erhalten und um gleichzeitig die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung in Verbindung mit den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Bildern an ein und derselben Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung für eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenquelle; mit einer Anzahl von elektronischen Linsen zum Fokussieren des primären Ladungsteilchenstrahls, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird; mit einer Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung zum Steuern der Auslenkung des primären Ladungsteilchenstrahls derart, daß, wenn der fokussierte primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Oberfläche einer Probe eingestrahlt wird, der Einstrahlpunkt davon die Oberfläche der Probe zweidimensional abtastet; mit einer Einstrahlachsen-Kippeinrichtung zum Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls beim Einstrahlen des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe; mit einer Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung zum Durchführen einer Einstellung derart, daß die Position des Brennpunkts beim Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls durch die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung mit der Position des Brennpunkts für eine nicht gekippte Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls übereinstimmt; mit einem Ladungsteilchendetektor zum Erfassen der von der Probe bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe emittierten Ladungsteilchen; und mit einer Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung der Oberfläche der Probe auf der Basis des vom Ladungsteilchendetektor erfaßten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung über die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls jedesmal dann nach links gekippt, nicht gekippt oder nach rechts gekippt wird, wenn die Steuervorrichtung über die Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung bewirkt, daß der primäre Ladungsteilchenstrahl die Oberfläche der Probe für eine Abtastzeile abtastet; und daß die Steuervorrichtung bei einer Änderung der Einstrahlachse über die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung die Position des Brennpunkts des primären Ladungsteilchenstrahls entsprechend dem Kippzustand der Einstrahlachse einstellt, um eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung oder eine nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe für die eine Abtastzeile zu erhalten und um gleichzeitig die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung in Verbindung mit den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Abtastzeilen an ein und derselben Anzeigevorrichtung anzuzeigen.
Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung unter Verwendung der nach links gekippten Abbildung und der nach rechts gekippten Abbildung eine 3D-Abbildung erzeugt und gleichzeitig an ein und derselben Anzeigevorrichtung die erzeugte 3D-Abbildung zusammen mit der nach links gekippten Abbildung, der nach rechts gekippten Abbildung und der nicht gekippten Abbildung anzeigt.
Anzeigeverfahren für eine gekippte Abbildung für eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenquelle; mit einer Anzahl von elektronischen Linsen zum Fokussieren des primären Ladungsteilchenstrahls, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird; mit einer Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung zum Steuern der Auslenkung des primären Ladungsteilchenstrahls derart, daß, wenn der fokussierte primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Oberfläche einer Probe eingestrahlt wird, der Einstrahlpunkt davon die Oberfläche der Probe zweidimensional abtastet; mit einer Einstrahlachsen-Kippeinrichtung zum Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls beim Einstrahlen des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe; mit einer Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung zum Durchführen einer Einstellung derart, daß die Position des Brennpunkts beim Kippen der Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls durch die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung mit der Position des Brennpunkts für eine nicht gekippte Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls übereinstimmt; mit einem Ladungsteilchendetektor zum Erfassen der von der Probe bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe emittierten Ladungsteilchen; und mit einer Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung der Oberfläche der Probe auf der Basis des vom Ladungsteilchendetektor erfaßten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung über die Einstrahlachsen-Kippeinrichtung bewirkt, daß die Einstrahlachse des primären Ladungsteilchenstrahls jedesmal dann nach links gekippt, nicht gekippt oder nach rechts gekippt wird, wenn die Steuervorrichtung über die Ladungsteilchenstrahl-Abtast-Steuereinrichtung bewirkt, daß der primäre Ladungsteilchenstrahl die Oberfläche der Probe für ein Abtastbild abtastet; und daß die Steuervorrichtung bei einer Änderung der Einstrahlachse über die Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung die Position des Brennpunkts des primären Ladungsteilchenstrahls entsprechend dem Kippzustand der Einstrahlachse einstellt, um eine nach links gekippte Abbildung, eine nicht gekippte Abbildung oder eine nach rechts gekippte Abbildung der Oberfläche der Probe für das eine Abtastbild zu erhalten und um gleichzeitig die nach links gekippte Abbildung, die nicht gekippte Abbildung und die nach rechts gekippte Abbildung in Verbindung mit den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Bildern an ein und derselben Anzeigevorrichtung anzuzeigen.