DE112013001373B4

DE112013001373B4 - Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112013001373B4
Application number: DE112013001373.8T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi High-Technologies Nomaguchi Tsunenori; c/o Hitachi High-Technologies Agemura Toshihide
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: WO2013150847A1; JP5909547B2; JPWO2013150847A1; CN104246966A; CN104246966B; US9355814B2; DE112013001373T5; US20150083910A1

Abstract

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist:eine Quelle (102) geladener Teilchen zum Emittieren eines Strahls geladener Teilchen,eine Linse (106) zum Fokussieren des Strahls geladener Teilchen auf eine Probe,einen Detektor (107) zum Detektieren eines von der Probe emittierten Sekundärteilchens,einen Bahnkurvensimulator (173) zum Berechnen einer Position, an der das von der Probe emittierte Sekundärteilchen ankommt,eine Einstellungsbildschirmdarstellung (401-606) zum Einstellen gewünschter Bedingungen des Sekundärteilchens undeine Anzeigevorrichtung (172) zum Anzeigen der Einstellungsbildschirmdarstellung,wobei der Bahnkurvensimulator (173) eine Bahnkurve eines Sekundärteilchens berechnet, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, und durch die Verwendung eines Signals, das an einer Position detektiert wird, an der das Sekundärteilchen, das die vorgegebene Bedingung erfüllt, ankommt, ein Probenbild erzeugt wird, undwobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung (507, 602) zur Verwendung beim Einstellen eines Verhältnisses eines solchen Sekundärteilchens versehen ist, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, in Bezug auf die Gesamtdetektionsmenge der Sekundärteilchen an einer vorgegebenen Position des Detektors.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung zum Ausführen einer Beobachtung an einer Probe unter Verwendung von Strahlen geladener Teilchen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren wurden abtastende mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtungen wegen ihrer hohen räumlichen Auflösung auf verschiedenen industriellen Gebieten, beispielsweise dem Halbleitergebiet, dem Materialgebiet, dem medizinischen Gebiet usw. weit verbreitet verwendet. Bei der Beobachtung unter Verwendung der abtastenden mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtungen wird im Allgemeinen ein Strahl geladener Teilchen auf eine Probe eingestrahlt, und Sekundärelektronen, reflektierte Elektronen usw., die von der Bestrahlungsposition emittiert werden, werden detektiert.
Wie in Patentdokument 1 offenbart ist, gibt ein Sekundärelektronenbild einen Kontrast an, der hauptsächlich die Oberflächenform einer Probe widerspiegelt. Überdies gibt ein Bild reflektierter Elektronen zusätzlich zur Oberflächenform einer Probe auch einen seine Zusammensetzung widerspiegelnden Kontrast an. Daher können durch Detektieren der Sekundärelektronen und der reflektierten Elektronen in unterscheidender Weise verschiedene Informationsbestandteile der Probe erhalten werden. Bisher wurden als Verfahren zum Unterscheiden der Sekundärelektronen und der reflektierten Elektronen Verfahren entwickelt, bei denen mehrere auf der Innenseite und der Außenseite einer Säule eines Strahls geladener Teilchen angeordnete Detektoren verwendet werden und eine Energiefilterung unter Verwendung einer Mehrporenelektrode ausgeführt wird (Patentdokument 2). Überdies ist in Patentdokument 1 ein unterscheidendes Verfahren für Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen durch die Verwendung eines positionsempfindlichen Detektors beschrieben. Vorteile dieses Verfahrens schließen ein, dass eine Energiefilterung durch die Verwendung nur des einzigen Detektors ausgeführt werden kann.
Zitatliste
Patentdokumente

004 Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2010 135072 A
Patentdokument 2: Patentveröffentlichung JP 4069624 B2

Außerdem offenbart US 2006/0016990 A1 eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit einem Bahnsimulator für den Strahl geladener Teilchen. Ein Rasterelektronenmikroskop mit Detektoren für Sekundärelektronen und für rückgestreute Elektronen ist in US 6043491 A offenbart.
KURZFASSUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das unterscheidende Verfahren für Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen eingehend untersucht und die folgenden Ergebnisse erhalten.
Patentdokument 1 hat ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein positionsempfindlicher Detektor (beispielsweise CCD-Detektor) verwendet wird. Die Ankunftsposition emittierter Elektronen hängt jedoch nicht nur von der Energie der Elektronen, sondern auch von Bedingungen einer Fokussierlinse sowie von einem Winkel, unter dem die Elektronen von einer Probe emittiert werden, ab. Daher müssen die Detektionsbedingungen des positionsempfindlichen Detektors zum genauen Unterscheiden von Elektronen mit einer gewünschten Energie oder von unter einem gewünschten Winkel emittierten Elektronen für jeden der Fälle genau festgelegt werden. Daher erfordert das Einstellen des positionsempfindlichen Detektors auf Bedingungen, die für eine Beobachtung geeignet sind, sehr komplizierte Arbeitsvorgänge.
Überdies hat Patentdokument 2 ein Verfahren zum Ausführen einer Energiefilterung unter Verwendung einer Elektrode vorgeschlagen. Der Energiebereich oder Winkelbereich, der für eine Beobachtung geeignet ist, hängt jedoch stark von Proben ab. Aus diesem Grund wird es für einen mit der Beobachtung nicht vertrauten Bediener sehr schwierig, Beobachtungsbedingungen genau festzulegen. Ferner hängen die Beobachtungsergebnisse stark von der Energie eines eingestrahlten Elektronenstrahls ab. Daher stellt das Einstellen der Energie des eingestrahlten Elektronenstrahls auch einen zeitaufwendigen und schwierigen Arbeitsvorgang für den mit der Beobachtung nicht vertrauten Bediener dar.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, welche diese Probleme lösen kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die Erfindung ist in den beiliegenden Patentansprüchen 1 und 7 angegeben. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung. Solche Ausgestaltungen einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung sind versehen mit einem Bahnkurvenberechnungssimulator zum Berechnen der Position, an der ein von einer Probe emittiertes Sekundärteilchen ankommt, oder einer Datenbank, in der die Position aufgezeichnet ist, an der ein von einer Probe emittiertes Sekundärteilchen ankommt, oder einer Datenbank, in der Bedingungen eines vom Detektor zu detektierenden Sekundärteilchens aufgezeichnet sind.
Ausgestaltungen der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung sind mit zwei oder mehr Linsen zur Verwendung beim Fokussieren eines Strahls geladener Teilchen auf eine Probe, einer Steuereinrichtung zum unabhängigen Steuern der Linsen, einem Detektor zum Detektieren eines von der Probe emittierten Sekundärteilchens und einer Betriebseinheit zum Vergleichen vom Detektor erhaltener Signale miteinander für jede der Linsenbedingungen versehen.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung wird es möglich, eine Energieunterscheidung oder eine Winkelunterscheidung an von einer Probe emittierten Sekundärteilchen leicht auszuführen. Überdies wird es möglich, optimale Beobachtungsbedingungen leicht einzustellen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ein Flussdiagramm 1 eines Beispiels eines Steuerablaufs eines Detektors,
3 ein Flussdiagramm 2 eines Beispiels eines Steuerablaufs des Detektors,
4 ein Diagramm eines Beispiels einer GUI-Bildschirmdarstellung zur Verwendung beim Festlegen eines Energiebereichs oder eines Winkelbereichs eines zu detektierenden Sekundärelektrons,
5 ein Diagramm eines Beispiels einer GUI-Bildschirmdarstellung zur Verwendung beim Festlegen eines Schwellenwerts für die Detektionseffizienz,
6 ein Diagramm eines Beispiels einer GUI-Bildschirmdarstellung, welche über aktive Detektionselemente und Bedingungen zu detektierender Sekundärteilchen informiert, und
7 ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Ablaufs zur Steuerung einer Fokussierlinse.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Beschreibungen erklären die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung. Von den nachfolgend offenbarten Ausführungsformen ist die Ausführungsform 1 eine grundlegende Ausführungsform einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung und die Ausführungsformen 2 bis 4 sind Ausführungsformen der Erfindung.
Ausführungsform 1
(Vorrichtungskonfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung)
1 ist ein schematisches Diagramm einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit einer Quelle 102 geladener Teilchen zur Erzeugung eines Strahls 101 geladener Teilchen versehen und wird der von der Quelle 102 eines Strahls geladener Teilchen emittierte Strahl 101 geladener Teilchen durch eine Beschleunigungselektrode 103 beschleunigt. Eine Beschleunigungsspannung zur Verwendung beim Beschleunigen des Strahls 101 geladener Teilchen wird durch eine Beschleunigungselektrodensteuereinrichtung 153 zum Steuern der Beschleunigungselektrode 103 gesteuert.
Der Strahl 101 geladener Teilchen wird durch eine erste Sammellinse 104 und eine zweite Sammellinse 105 abgelenkt, so dass der durchgelassene Anteil des durch eine nicht dargestellte Membran hindurchtretenden Strahls 101 geladener Teilchen eingestellt wird und die Stärke des eine Probe 110 zu bestrahlenden Strahls 101 geladener Teilchen gesteuert wird. Die erste Sammellinse 104 und die zweite Sammellinse 105 werden durch eine Steuereinrichtung 154 für die erste Sammellinse bzw. eine Steuereinrichtung 155 für die zweite Sammellinse gesteuert.
Der Strahl 101 geladener Teilchen wird eingestrahlt, wobei sein Brennpunkt durch eine Objektivlinse 106 auf der Oberfläche einer Probe 110 eingestellt wird, und von der Bestrahlungsposition des Strahls 101 geladener Teilchen auf der Probe 110 emittierte Sekundärteilchen (Sekundärelektronen, reflektierte Elektronen und dergleichen) werden durch einen positionsempfindlichen Detektor 107 detektiert. Die Objektivlinse 106 wird durch eine Objektivlinsensteuereinrichtung 156 gesteuert, und der positionsempfindliche Detektor 107 hat eine Konfiguration, bei der ein Element in der Art eines CCD-Elements oder dergleichen an jeder der Positionen angeordnet ist, so dass eine Detektion von Sekundärteilchen für jede der Positionen ausgeführt wird. Überdies kann das Element an jeder der Positionen aktiv/inaktiv gemacht werden. In diesem Fall bezieht sich das aktive Element auf ein solches Element, das ein durch das Element erfasstes Signal aktiv macht. Daher kann nicht nur ein System zum Ausführen eines Einschaltens/Ausschaltens der Elemente, sondern auch ein System zum Bestimmen des aktiven/inaktiven Zustands eines Signals durch einen nachgeschalteten Prozess aufgenommen werden. Der positionsempfindliche Detektor 107 wird durch eine Detektorsteuereinrichtung 157 gesteuert.
Eine erste Elektrode 108, welche den Strahl 101 geladener Teilchen veranlasst, mit hoher Energie durch die Objektivlinse 106 hindurchzutreten, kann installiert werden, und in diesem Fall wird die erste Elektrode durch eine Steuereinrichtung 158 für die erste Elektrode gesteuert. Überdies kann eine in der Nähe eines Auslasses der Objektivlinse angeordnete zweite Elektrode 109 installiert werden, und in diesem Fall wird die zweite Elektrode 109 durch eine Steuereinrichtung 159 für die zweite Elektrode gesteuert.
Die Probe 110 wird auf einem Probentisch 111 angeordnet, und der Probentisch 111 wird durch eine Tischsteuereinrichtung 161 in seiner Höhe, Neigung und dergleichen gesteuert.
Ein integrierter Computer 170 steuert Arbeitsvorgänge der gesamten Vorrichtung in der Art der jeweiligen Steuereinrichtungen und dergleichen und führt eine Konfiguration eines Bilds des Strahls geladener Teilchen aus. Unter Verwendung einer Steuereinrichtung 171 (Tastatur, Maus oder dergleichen) kann der Bediener verschiedene Befehle und dergleichen in der Art von Einstrahlungsbedingungen des Strahls 101 geladener Teilchen, Bedingungen einer Spannung und eines elektrischen Stroms, welche an die jeweiligen Elektroden und dergleichen anzulegen sind, und Tischpositionsbedingungen usw., in den integrierten Computer 170 eingeben. Das Sekundärteilchenbild und die Steuerbildschirmdarstellung, die so erhalten wurden, werden auf einer Anzeige 172 angezeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Bahnkurvensimulator 173 zum Berechnen der Bahnkurve (Flugbahn) eines von der Probe emittierten Sekundärteilchens und eine Betriebseinheit 174 zum Analysieren der Ergebnisse des Bahnkurvensimulators installiert. Zusätzlich können die Funktionen des Bahnkurvensimulators 173 und der Betriebseinheit 174 durch den integrierten Computer 170 kompatibel ausgeführt werden.
Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit allen Konfigurationen versehen, die für die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erforderlich sind, in der Art eines Ablenkungssystems oder dergleichen, welche beim rasterförmigen Ablenken und Verschieben des Strahls 101 geladener Teilchen zu verwenden sind. Überdies können die jeweiligen Steuereinrichtungen und die Betriebseinheit miteinander kommunizieren, und sie werden durch den integrierten Computer 170 gesteuert.
(Was den Bahnkurvensimulator betrifft)
Die folgende Beschreibung erklärt den Bahnkurvensimulator in Einzelheiten. Der Bahnkurvensimulator reproduziert einen Prozess zur Erzeugung von reflektierten Elektronen und Sekundärelektronen, welche von den geladenen Teilchen erzeugt werden, die auf die Probe einfallen gelassen werden, durch die Verwendung von Zufallszahlen, und er berechnet durch wiederholtes Ausführen von Berechnungen den Emissionswinkel, die Energie oder dergleichen der reflektierten Elektronen und der Sekundärelektronen. Eine Monte-Carlo-Simulation oder dergleichen wird bei den Berechnungen verwendet. Zum Ausführen der Simulation werden die Form und die Zusammensetzung der Probe 110, die Einfallsbedingungen des Strahls 101 geladener Teilchen, d.h. die Anordnungen der jeweiligen Elektroden, Detektoren oder dergleichen, und Steuerbedingungen der jeweiligen Steuereinrichtungen eingegeben.
(Verfahren zur Steuerung eines Detektors unter Verwendung des Bahnkurvensimulators)
Mit Bezug auf 2 erklärt die folgende Beschreibung ein Verfahren zur Steuerung eines Detektors unter Verwendung eines Bahnkurvensimulators.
(Schritt 1) Die Energie des auf eine Probe einzustrahlenden Strahls 101 geladener Teilchen und Linsenbedingungen der Objektivlinse 106 werden bestimmt, und diese werden in den Bahnkurvensimulator 173 eingegeben. Beispielsweise werden die Beschleunigungsspannung, der Erregungsstrom der Objektivlinse und dergleichen darin eingegeben.
(Schritt 2) Bedingungen der Sekundärteilchen, die detektiert werden sollen, werden bestimmt und in den Bahnkurvensimulator 173 eingegeben. Beispielsweise werden der Energiebereich und der Winkelbereich der zu detektierenden Sekundärteilchen bestimmt. Dabei ist es zweckmäßig, eine GUI-Bildschirmdarstellung (4) zu verwenden, die eine Komponente 401 (beispielsweise Energiebereich und Winkelbereich von Sekundärteilchen und Arten von Sekundärteilchen, wie Sekundärionen, Sekundärelektronen und dergleichen) zur Verwendung beim Bestimmen von Signalunterscheidungsarten, ein Spektrum 402, welches die Verteilung jedes Signals angibt, und eine Komponente 403 zur Verwendung beim Auswählen des Bereichs zu detektierender Sekundärteilchen aufweist. Auf diese Weise ist es in dem Fall, in dem die Komponente 403 zur Verwendung beim Auswählen des Bereichs zu detektierender Sekundärteilchen vorbereitet wird, möglich, Sekundärteilchen genauer zu detektieren, weil nur der vom Bediener gewünschte Energiebereich detektiert werden kann.
(Schritt 3) Die Bahnkurve der gewünschten Sekundärteilchen, welche die in Schritt 2 festgelegten gewünschten Beobachtungsbedingungen erfüllt, wird durch den Bahnkurvensimulator 173 berechnet.
(Schritt 4) Der Ankunftspunkt der Sekundärteilchen im positionsempfindlichen Detektor 107 wird herausgefunden.
(Schritt 5) Das Element des positionsempfindlichen Detektors, an dem das gewünschte Sekundärteilchen ankommt, wird aktiviert.
(Schritt 6) Das Signal des aktiven Elements wird akkumuliert.
(Schritt 7) Auf der Grundlage des akkumulierten Signals wird ein Bild erzeugt.
Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Prozessablaufs detektiert der Bediener selektiv gewünschte Sekundärteilchen, und ein Sekundärteilchenbild kann durch die Verwendung der sich ergebenden Sekundärteilchen gebildet werden, so dass es möglich wird, die Probe genauer zu analysieren.
Ausführungsform 2
Das zu aktivierende Element kann auf der Grundlage des Verhältnisses festgelegt werden, bei dem die gewünschten Sekundärteilchen ankommen. Dies wird mit Bezug auf 3 erklärt. Das Steuerverfahren hat die folgenden Schritte.
(Schritt 1) Gewünschte Beobachtungsbedingungen, wie die Energie des auf eine Probe einzustrahlenden Strahls geladener Teilchen und die Linsenbedingungen der Objektivlinse werden bestimmt und in den Bahnkurvensimulator 173 eingegeben. Beispielsweise werden die Beschleunigungsspannung, der Erregungsstrom der Objektivlinse und dergleichen darin eingegeben.
(Schritt 2) Bedingungen von wünschenswerterweise zu detektierenden Sekundärteilchen werden bestimmt und in den Bahnkurvensimulator 173 eingegeben. Beispielsweise werden der Energiebereich und der Winkelbereich der zu detektierenden Sekundärteilchen bestimmt.
(Schritt 3) Die Bahnkurve des gewünschten Sekundärteilchens, das die in Schritt 2 festgelegten gewünschten Beobachtungsbedingungen erfüllt, wird durch den Bahnkurvensimulator 173 berechnet.
(Schritt 4) Der Ankunftspunkt des Sekundärteilchens im positionsempfindlichen Detektor 107 wird herausgefunden.
(Schritt 5) In den Elementen des positionsempfindlichen Detektors, welche die jeweiligen Positionen aufweisen, wird das Verhältnis berechnet, mit dem das gewünschte Sekundärteilchen ankommt (das Verhältnis zwischen dem Betrag des gewünschten Sekundärteilchens und dem Gesamtbetrag der auf die jeweiligen Elemente einfallenden Sekundärsignale).
(Schritt 6) Der Schwellenwert des Verhältnisses der zu aktivierenden Elemente wird bestimmt. Dabei ist es, wie in 5 dargestellt ist, zweckmäßig, eine GUI-Bildschirmdarstellung zu verwenden, die eine Komponente 501 zur Verwendung beim Bestimmen von Signalunterscheidungsarten, ein Spektrum 502, welches die Verteilung jedes Signals angibt, eine Komponente 503 zur Verwendung beim Auswählen des Bereichs zu detektierender Sekundärteilchen und eine Komponente 504 zur Verwendung beim Bestimmen der Bedingung (des Schwellenwerts), wobei die Detektionselemente aktiviert werden, aufweist, weil die zu erhaltenden Sekundärteilchen leicht festgelegt werden können. Überdies ist es ferner zweckmäßig, eine Anzeigeeinheit 505 zur Angabe des Verhältnisses des gewünschten Signals an jeder der Positionen, eine Anzeigeeinheit 506 zur Angabe der Detektionseffizienz des gewünschten Signals, eine Anzeigeeinheit 507 zur Angabe der Detektionseffizienz in Bezug auf das Gesamtsignal und eine Anzeigeeinheit 508 zum Informieren der aktiven Elemente zu installieren, weil eine Anleitung zur Bestimmung des Schwellenwerts gegeben wird.
(Schritt 7) Das Signal des aktiven Elements wird akkumuliert.
(Schritt 8) Auf der Grundlage des akkumulierten Signals wird ein Bild erzeugt.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen wurden zwei Prozessabläufe beispielhaft dargelegt. Der Prozessablauf ist jedoch nicht spezifisch auf ein Verfahren zur Steuerung des Detektors (oder eine Betriebseinheit zur Erzeugung eines Bilds) auf der Grundlage der durch den Bahnkurvensimulator erhaltenen Ergebnisse beschränkt. Überdies kann der Detektor an Stelle des Bahnkurvensimulators durch die Verwendung einer Datenbank, in der Positionen aufgezeichnet sind, an denen Sekundärteilchen ankommen, oder unter Verwendung einer Datenbank, in der Bedingungen zu detektierender Sekundärteilchen aufgezeichnet sind, gesteuert werden.
Ausführungsform 3
Der CCD-Detektor wurde beispielhaft als der positionsempfindliche Detektor 107 erläutert, zusätzlich kann jedoch ein Verfahren zum direkten Detektieren von Elektronen durch die Verwendung eben angeordneter Halbleiterdetektoren oder ein Verfahren, bei dem die Lichtemission eines Szintillators durch eine optische Kamera oder eine Photoelektronenvervielfacherröhre über eine Linse oder eine optische Faser detektiert wird, vorgeschlagen werden. Wenngleich der positionsempfindliche Detektor verwendet wurde, können überdies auch Detektoren, die in der Art eines konzentrischen Kreises unterteilt sind, Detektoren, die radial unterteilt sind, Detektoren, die in der Art eines konzentrischen Kreises unterteilt sind und auch radial unterteilt sind, oder Detektoren, die ringförmig angeordnet sind, verwendet werden. Es ist dabei wichtig, die Detektoren für jede Position ihrer Detektionsfläche aktivieren/deaktivieren zu können.
Ferner ist der Detektor in 1 auf einer optischen Achse des Strahls 101 geladener Teilchen angeordnet, das Signal kann jedoch auch an einer Position detektiert werden, die durch die Verwendung eines orthogonalen elektromagnetischen Felds (EXB) oder dergleichen von der optischen Achse beabstandet ist, oder es kann ein Detektionssystem verwendet werden, das mit Energiefilterelektroden versehen ist. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, einen Simulationsprozess auszuführen, bei dem ein System berücksichtigt wird, das die Bahnkurve von Sekundärteilchen beeinflusst, wie EXB oder Energiefilterelektroden. Überdies können auch im Fall eines Detektionssystems, das eine Wandlerplatte verwendet (Detektionssystem, bei dem Sekundärteilchen ferner veranlasst werden, mit einer Wandlerplatte zu kollidieren, so dass von der Wandlerplatte emittierte Tertiärteilchen detektiert werden), durch Berechnen der Bahnkurve des Sekundärteilchens, das mit der Wandlerplatte kollidiert, die gleichen Effekte erhalten werden.
Überdies wurden die Sekundärteilchen, die von einer Probe emittiert wurden, als Beispiel verwendet. Die vorliegende Vorrichtung kann jedoch effektiv als eine Vorrichtung verwendet werden, bei der ein durchgelassenes geladenes Teilchen als ein Signal verwendet wird, wie ein Transmissionselektronenmikroskop, einen Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM) und dergleichen. Beispielsweise wird es möglich, auf einfache Weise Einstellungen des Detektors beim Extrahieren eines spezifischen Punkts in einem Beugungsmuster oder wenn ein ringförmiges Dunkelfeldbild (ADF-Bild) erhalten wird, auszuführen.
Wenngleich die Beschreibung von der Steuerung des Detektors abgeschweift hat, wird die vorliegende Erfindung effektiv verwendet, wenn es eine Indikation zum Informieren einer Energieverteilung oder einer Winkelverteilung von Sekundärteilchen gibt, wenn diese Teilchen detektiert werden, wenn jedes der Detektionselemente oder der Bereich davon ausgewählt wird, nachdem das sich ergebende Bild analysiert wurde oder seine Beobachtungsbedingungen untersucht wurden. Beispielsweise ist es, wie in 6 dargestellt ist, zweckmäßig, eine GUI-Bildschirmdarstellung bereitzustellen, welche eine Anzeigeeinheit 601 zur Verwendung beim Festlegen von jedem der Elemente oder des Bereichs des Detektors, eine Detektionseffizienzanzeigeeinheit 602, eine Spektrumanzeigeeinheit 604 zum Angeben der Energieverteilung und der Winkelverteilung von zu detektierenden Sekundärteilchen, eine Anzeigeeinheit 605 zum Angeben des Verhältnisses eines gewünschten zu detektierenden Signals und eine Komponente 606 zur Verwendung beim Festlegen des gewünschten Signals aufweist.
Ausführungsform 4
(Verfahren zur Steuerung von zwei oder mehr unabhängig steuerbaren Fokussierlinsen)
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine elektrostatische Linse zwischen einer ersten Elektrode 108 und einer zweiten Elektrode 109 ausgebildet. Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine durch die elektrostatische Linse und die Objektivlinse 106 gebildete Magnetfeldlinse als eine Linse zum Fokussieren eines Strahls auf eine Probe präpariert ist. In diesem Fall wird ein Verfahren zur Steuerung einer Fokussierlinse gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung dieses Fokussierlinsensystems erklärt.
Wenn sich die Intensitäten der Magnetfeldlinse und der elektrostatischen Linse ändern, ändern sich auch die Bahnkurven der von der Probe zu emittierenden Sekundärteilchen. Daher ändern sich auch die detektierten Sekundärteilchen. Mit anderen Worten wird auch der sich ergebende Kontrast geändert. Folglich ist es wünschenswert, optimale Bedingungen der Objektivlinse und der elektrostatischen Linse, abhängig von einem zu beobachtenden Objekt, einzustellen. Daher erklärt die folgende Beschreibung mit Bezug auf 7 ein Beispiel eines Steuerprozessablaufs zum Finden für die Beobachtung optimaler Linsenbedingungen.
(Schritt 1) Fokussieren eines Strahls auf eine Probe.
(Schritt 2) Die Objektivlinse und die elektrostatische Linse werden in Kooperation miteinander geändert, um den Brennpunkt nicht zu ändern. In diesem Fall wird die Bahnkurve eines von der Probe zu emittierenden Sekundärteilchens geändert, weil die Intensitäten der Objektivlinse 106 und der elektrostatischen Linse geändert werden, obgleich der Brennpunkt nicht geändert wird. Das heißt, dass das erhaltene Bild geändert wird.
(Schritt 3) Ein Bild wird unter jeder der Bedingungen erhalten.
(Schritt 4) Die erhaltenen Bilder werden miteinander verglichen. Beispielsweise wird eine Erfassungsbedingung zum Erhalten des hellsten Bilds aufgefunden.
(Schritt 5) Die aufgefundene Bedingung wird als die Beobachtungsbedingung festgelegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das hellste Bild als ein Bestimmungskriterium verwendet, es kann jedoch auch ein Bild mit der höchsten Kontraständerung als Kriterium verwendet werden, oder es kann nur die Gradierung in einem spezifischen Bereich berücksichtigt werden. In einem Versuch, die Erfassungsbedingung eines Bilds zu bestimmen, ist das Vergleichskriterium nicht speziell eingeschränkt. Überdies kann der vorliegende Steuerablauf unabhängig von den Detektorarten ausgeführt werden. Das heißt, dass er unter Verwendung eines beliebigen Systems, einschließlich eines Systems, das mit einem Element versehen ist, eines Systems, das aus mehreren Detektoren besteht, und eines Systems, das aus Detektoren mit unterteilten Elementen besteht, ausgeführt werden kann.
Überdies wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die durch die erste Elektrode 108 und die zweite Elektrode 109 gebildete elektrostatische Linse verwendet, um eine Transmission mit hoher Energie durch die Objektivlinse 106 zu ermöglichen, es kann jedoch auch eine für die vorliegende Aufgabe speziell präparierte elektrostatische Linse verwendet werden. Ferner kann der gleiche Steuerablauf selbst bei der Kombination der Objektivlinse 106 und der zweiten Sammellinse 105 ausgeführt werden. In diesem Fall können in Bezug auf die Kombination von Linsen beide Linsen als Magnetfeldlinsen oder als elektrostatische Linsen präpariert werden, oder es kann eine gemischte Kombination einer Magnetfeldlinse und einer elektrostatischen Linse verwendet werden. In Bezug auf die Anzahl der Fokussierlinsen können zwei von ihnen in der gleichen Weise wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, oder es können drei oder mehr von ihnen verwendet werden.
Überdies wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Beobachtungsbedingung durch Vergleichen der tatsächlich erhaltenen Bilder bestimmt, jedoch durch Berechnen von Detektionseffizienzen bei den jeweiligen Beobachtungsbedingungen bei der Verwendung eines Bahnkurvensimulators, und die Beobachtungsbedingungen können auf der Grundlage der Ergebnisse bestimmt werden. In diesem Fall können die Detektionseffizienzen berechnet werden, wobei die Energie und der Emissionswinkel der Sekundärteilchen begrenzt sind.
Ferner kann auf der Grundlage der Kombination der Objektivlinsenbedingung und der Beschleunigungsspannungsbedingung die Bahnkurve der Sekundärteilchen geändert werden, ohne den Brennpunkt zu ändern. Daher können durch Ausführen des gleichen Ablaufs wie der vorstehend erwähnte Ablauf die Objektivlinsenbedingung und die Beschleunigungsspannungsbedingung, die für die Beobachtung geeignet sind, aufgefunden werden.
Überdies kann durch Verschieben der Probenposition zum Brennpunkt der Objektivlinse auch die Verteilung der Sekundärteilchen geändert werden. Im Fall des Installierens zweier Säulen für einen Strahl geladener Teilchen, wie im Fall einer FIB-SEM-Vorrichtung oder dergleichen, wird die Probe jedoch wünschenswerterweise an einer Position angeordnet, wo die optischen Achsen der beiden Säulen für einen Strahl geladener Teilchen einander kreuzen. Daher wird der Brennpunkt wünschenswerterweise auf einen konstanten Punkt gelegt.
Durch die in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen vorliegenden Erfindungen ist es möglich, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, welche leicht einen Energieunterscheidungsprozess oder einen Winkelunterscheidungsprozess für von einer Probe emittierte Sekundärteilchen ausführen kann. Überdies ist es auch möglich, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, optische Beobachtungsbedingungen einfach festzulegen. Demgemäß wird es möglich, die Effizienz der Verarbeitungs- und Beobachtungsvorgänge bei Verwendung eines Strahls geladener Teilchen zu verbessern und auch die Bedienbarkeit davon zu verbessern.
Bezugszeichenliste

101: Strahl geladener Teilchen
102: Quelle für einen Strahl geladener Teilchen
103: Beschleunigungselektrode
104: Erste Sammellinse
105: Zweite Sammellinse
106: Objektivlinse
107: Positionsempfindlicher Detektor
108: Erste Elektrode
109: Zweite Elektrode
110: Probe
111: Probentisch
153: Beschleunigungselektrodensteuereinrichtung
154: Steuereinrichtung für die erste Sammellinse
155: Steuereinrichtung für die zweite Sammellinse
156: Objektivlinsensteuereinrichtung
157: Detektorsteuereinrichtung
158: Steuereinrichtung für die erste Elektrode
159: Steuereinrichtung für die zweite Elektrode
161: Tischsteuereinrichtung
170: Integrierter Computer
171: Steuereinrichtung
172: Anzeige
173: Bahnkurvensimulator
174: Betriebseinheit
401, 501: Komponente zur Verwendung beim Bestimmen von Signalunterscheidungsarten
402, 502: Spektrum, das die Verteilung jedes Signals angibt
403, 503: Komponente zur Verwendung beim Auswählen eines Bereichs zu detektierender Sekundärteilchen
504: Komponente zur Verwendung beim Bestimmen einer Bedingung (Schwellenwert), bei der Detektionselemente aktiviert werden
505: Anzeigeeinheit zum Angeben eines Verhältnisses eines gewünschten Signals
506: Anzeigeeinheit zum Angeben einer Detektionseffizienz eines gewünschten Signals
507: Anzeigeeinheit zum Angeben einer Detektionseffizienz in Bezug auf die Gesamtsignale
508: Anzeigeeinheit zum Informieren aktiver Elemente
601: Anzeigeeinheit zur Verwendung beim Einstellen jedes Elements oder Bereichs eines Detektors
602: Detektionseffizienzanzeigeeinheit
603: Komponente zur Verwendung beim Einstellen der Abszissenachse beim Anzeigen des Spektrums
604: Spektrumanzeigeeinheit zur Angabe einer Energieverteilung und einer Winkelverteilung zu detektierender Sekundärteilchen
605: Anzeigeeinheit zur Angabe eines Verhältnisses eines zu detektierenden gewünschten Signals
606: Komponente zur Verwendung beim Festlegen eines gewünschten Signals

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine Quelle (102) geladener Teilchen zum Emittieren eines Strahls geladener Teilchen, eine Linse (106) zum Fokussieren des Strahls geladener Teilchen auf eine Probe, einen Detektor (107) zum Detektieren eines von der Probe emittierten Sekundärteilchens, einen Bahnkurvensimulator (173) zum Berechnen einer Position, an der das von der Probe emittierte Sekundärteilchen ankommt, eine Einstellungsbildschirmdarstellung (401-606) zum Einstellen gewünschter Bedingungen des Sekundärteilchens und eine Anzeigevorrichtung (172) zum Anzeigen der Einstellungsbildschirmdarstellung, wobei der Bahnkurvensimulator (173) eine Bahnkurve eines Sekundärteilchens berechnet, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, und durch die Verwendung eines Signals, das an einer Position detektiert wird, an der das Sekundärteilchen, das die vorgegebene Bedingung erfüllt, ankommt, ein Probenbild erzeugt wird, und wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung (507, 602) zur Verwendung beim Einstellen eines Verhältnisses eines solchen Sekundärteilchens versehen ist, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, in Bezug auf die Gesamtdetektionsmenge der Sekundärteilchen an einer vorgegebenen Position des Detektors.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche Folgendes aufweist: eine Einstellungsbildschirmdarstellung (501-606) zum Einstellen einer gültigen Detektionsfläche des Detektors, wobei auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses des Bahnkurvensimulators eine Verteilung der für die gültige Detektionsfläche emittierten Sekundärteilchen angezeigt wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektor (107) ein positionsempfindlicher Detektor ist, in dem für die jeweiligen Positionen einer Detektionsfläche Elemente angeordnet sind.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektor (107) ein unterteilter Detektor ist, in dem eine Detektionsfläche unterteilt ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung (403, 503, 606) zur Verwendung beim Einstellen der Energie des Sekundärteilchens versehen ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung zur Verwendung beim Einstellen eines WLnkelbereichs eines Emissionswinkels des Sekundärteilchens versehen ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine Quelle (102) geladener Teilchen zum Emittieren eines Strahls geladener Teilchen, eine Linse (106) zum Fokussieren des Strahls geladener Teilchen auf eine Probe, einen Detektor (107) zum Detektieren eines von der Probe emittierten Sekundärteilchens, eine Datenbank, welche eine Bedingung des durch den Detektor zu detektierenden Sekundärteilchens aufzeichnet, eine Einstellungsbildschirmdarstellung (401-606) zum Einstellen einer Bedingung eines gewünschten Sekundärteilchens und eine Anzeigevorrichtung (172) zum Anzeigen der Einstellungsbildschirmdarstellung, wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung (507, 602) zur Verwendung beim Einstellen eines Verhältnisses eines solchen Sekundärteilchens versehen ist, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, in Bezug auf die Gesamtdetektionsmenge der Sekundärteilchen an einer vorgegebenen Position des Detektors.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Datenbank die Position aufzeichnet, an der das Sekundärteilchen, das die vorgegebene Bedingung erfüllt, ankommt, und wobei durch die Verwendung eines an der Ankunftsposition detektierten Signals ein Probenbild erzeugt wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Datenbank ferner für jede der Positionen des Detektors die Bedingung eines zu detektierenden Sekundärteilchens verzeichnet und ein Probenbild durch die Verwendung eines Signals erzeugt wird, das an einer Position detektiert wird, an der die Bedingung des gewünschten Sekundärteilchens und die Bedingung des detektierten Sekundärteilchens miteinander übereinstimmen.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung (403, 503, 606) zur Verwendung beim Einstellen der Energie des Sekundärteilchens versehen ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Einstellungsbildschirmdarstellung mit einer Einstellungsbildschirmdarstellung zur Verwendung beim Einstellen eines WLnkelbereichs eines Emissionswinkels des Sekundärteilchens versehen ist.