DE112019007309T5 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die in der Lage ist, eine Positionsverschiebung zwischen Sekundärstrahlen, die in einem Strahlseparator erzeugt werden, zu verringern, bereit. Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung enthält eine Ladungsteilchenstrahlquelle, die dazu ausgebildet ist, eine Probe mit mehreren Primärstrahlen zu bestrahlen, mehrere Detektoren, die dazu ausgebildet sind, von der Probe emittierte Sekundärstrahlen in Verbindung mit den Primärstrahlen zu detektieren, und einen Strahlseparator, der dazu ausgebildet ist, die Sekundärstrahlen in eine Richtung, die sich von der der Primärstrahlen unterscheidet, abzulenken. Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung enthält ferner einen Deflektor, der zwischen dem Strahlseparator und dem Detektor vorgesehen ist, um eine Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen zu korrigieren.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und insbesondere eine Technik zum Verbessern des Durchsatzes unter Verwendung mehrerer Ladungsteilchenstrahlen.
• Hintergrund der Erfindung
• Eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist eine Vorrichtung, die sekundäre geladene Teilchen wie beispielsweise Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen, die von einer Probe emittiert werden, detektiert, indem die Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl wie beispielsweise einem Elektronenstrahl oder einem Ionenstrahl bestrahlt wird, und die ein Bild zum Betrachten einer Feinstruktur der Probe erzeugt. Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung wird in einem Herstellungsprozess eines Halbleiters oder dergleichen verwendet. Bei dem Herstellungsprozess eines Halbleiters ist eine Verbesserung des Durchsatzes erforderlich, und es kann eine Strahleinrichtung für mehrere Ladungsteilchenstrahlen, bei der die Probe mit mehreren Ladungsteilchenstrahlen bestrahlt wird und die von der Probe emittierten sekundären geladenen Teilchen durch mehrere Detektoren detektiert werden, verwendet werden.
• Um einen Primärstrahl, bei dem es sich um einen Ladungsteilchenstrahl, mit dem die Probe bestrahlt wird, handelt, und einen Sekundärstrahl, bei dem es sich um die von der Probe emittierten sekundären geladenen Teilchen handelt, zu separieren, ist die Vorrichtung für mehrere Ladungsteilchenstrahlen mit einem Strahlseparator, der den Sekundärstrahl in eine andere Richtung als den Primärstrahl ablenkt, versehen. In dem Strahlseparator tritt jedoch bei dem Sekundärstrahl eine chromatische Ablenkungsaberration auf.
• PTL 1 offenbart, dass eine Mehrstrahl-Elektronenstrahleinrichtung mit einem elektrostatischen Deflektor versehen ist, der die durch einen elektromagnetischen Deflektor, der einen Strahlseparator für den Strahl darstellt, verursachte chromatische Ablenkungsaberration korrigiert.
• Zitierliste
• Patentliteratur
• PTL 1: WO 2006/101116
• Überblick über die Erfindung
• Technisches Problem
• PTL 1 berücksichtigt jedoch nicht eine Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen. Was den Sekundärstrahl betrifft, ist eine Länge eines Abschnitts, der durch ein durch den Strahlseparator gebildetes elektrisches oder Magnetfeld beeinflusst wird, abhängig von den Positionen, an denen der Sekundärstrahl auf den Strahlseparator auftrifft, unterschiedlich, und je länger der beeinflusste Abschnitt in dem elektrischen oder magnetischen Feld ist, desto größer ist das Ausmaß der Ablenkung. Das heißt, die Positionsverschiebung tritt zwischen den Sekundärstrahlen aufgrund eines Unterschieds bei den Positionen auf, an denen der Sekundärstrahl auf den Strahlseparator trifft, und wenn die Positionsverschiebung zu groß ist, stört die Positionsverschiebung die Detektion des Sekundärstrahls.
• Daher besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Positionsverschiebung zwischen Sekundärstrahlen, die in einem Strahlseparator erzeugt werden, zu verringern.
• Lösung des Problems
• Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenstrahlquelle, die dazu ausgebildet ist, eine Probe mit mehreren Primärstrahlen zu bestrahlen, mehreren Detektoren, die dazu ausgebildet sind, von der Probe in Verbindung mit den Primärstrahlen emittierte Sekundärstrahlen zu detektieren, und einem Strahlseparator, der dazu ausgebildet ist, die Sekundärstrahlen in eine Richtung, die sich von der der Primärstrahlen unterscheidet, abzulenken, bereit. Die Vorrichtung für den Ladungsteilchenstrahl enthält ferner einen Deflektor, der zwischen dem Strahlseparator und dem Detektor vorgesehen ist, um eine Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen zu korrigieren.
• Vorteilhafter Effekt
• Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die in der Lage ist, die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen zu verringern, bereitzustellen.
• Figurenliste
• [1] 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
• [2] 2 ist eine Darstellung, die einen ExB verwendenden Strahlseparator 105 veranschaulicht.
• [3] 3 ist eine Darstellung, die Sekundärstrahlen 107 in einem elektrischen Feld E oder einem magnetischen Feld B, die durch den Strahlseparator 105 gebildet werden, veranschaulicht.
• [4] 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 in einer Ebene 302 zeigt.
• [5] 5 ist eine Darstellung, die eine Korrektur der Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 durch einen Deflektor 110 veranschaulicht.
• [6] 6 ist eine Darstellung, die einen Ablenkungswinkel der Sekundärstrahlen 107 in dem Strahlseparator 105 und dem Deflektor 110 veranschaulicht.
• [7] 7 ist eine Darstellung, die eine Korrektur der Strahlformen der Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor 110 veranschaulicht.
• [8] 8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Verarbeitungsablaufs zum Einstellen eines Verhältnisses des elektrischen Feldes zu dem magnetischen Feld des Deflektors 110 unter Verwendung des ExB zeigt.
• [9] 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Einstellprobe 901, die zum Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Feldes zu dem magnetischen Feld des Deflektors 110 unter Verwendung des ExB verwendet wird, zeigt.
• [10] 10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Einstellschirms 1001, der zum Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Feldes zu dem magnetischen Feld des Deflektors 110 unter Verwendung des ExB verwendet wird, zeigt.
• [11] 11 ist eine schematische Darstellung, die eine Modifikation der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
• [12] 12 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
• [13] 13 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
• [14] 14 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für den Deflektor 110 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist eine Vorrichtung, die es ermöglicht, eine Probe zu betrachten, indem die Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl, der durch einen Elektronenstrahl dargestellt wird, bestrahlt wird, und kann verschiedene Vorrichtungen wie beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop oder ein Rastertransmissionselektronenmikroskop enthalten. Nachfolgend wird als Beispiel der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop, das es gestattet, die Probe unter Verwendung mehrerer Elektronenstrahlen zu beobachten, beschrieben.
• [Erste Ausführungsform]
• Eine Gesamtkonfiguration des Rasterelektronenmikroskops gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Rasterelektronenmikroskop enthält eine Elektronenquelle 101, eine Mehrfachstrahlbildungseinheit 103, einen Strahlseparator 105, einen Detektor 108, einen Deflektor 110 und eine Steuereinheit 120.
• Die Elektronenquelle 101 ist eine Vorrichtung, die einen Elektronenstrahl 102 durch Emittieren und Beschleunigen von Elektronen erzeugt. Der durch die Elektronenquelle 101 erzeugte Elektronenstrahl 102 wird durch die Mehrstrahlbildungseinheit 103 in mehrere Primärstrahlen 104 aufgeteilt. 1 zeigt als Beispiel Primärstrahlen 104a, 104b und 104c, die durch Aufteilen des Elektronenstrahls 102 in drei erhalten werden. Die Primärstrahlen 104a, 104b und 104c treffen auf den Strahlseparator 105 und bewegen sich zu einer Probe 106, und die Probe 106 wird mit den Primärstrahlen 104a, 104b und 104c bestrahlt. Die Primärstrahlen 104a, 104b und 104c, mit denen die Probe 106 bestrahlt wird, werden durch eine Fokussierungslinse, eine Objektivlinse und einen Abtastdeflektor (nicht gezeigt) fokussiert und abgelenkt.
• Von der Probe 106, die mit den Primärstrahlen 104a, 104b und 104c bestrahlt wird, werden Sekundärelektronen, reflektierte Elektronen und dergleichen als Sekundärstrahlen 107a, 107b und 107c emittiert. Die Sekundärstrahlen 107a, 107b und 107c werden in Verbindung mit den Primärstrahlen 104a, 104b bzw. 104c emittiert und treffen auf den Strahlseparator 105 und werden abgelenkt.
• Ein Beispiel für den Strahlseparator 105 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist eine Darstellung des Strahlseparators 105 von der Seite der Elektronenquelle 101 aus gesehen, (a) von 2 zeigt die Wirkung auf den Primärstrahl 104, und (b) von 2 zeigt die Wirkung auf den Sekundärstrahl 107. Der Strahlseparator 105 hat eine positive Elektrode 105a, eine negative Elektrode 105b, einen positiven Magnetpol 105c und einen negativen Magnetpol 105d und bildet ein elektrisches Feld E von der positiven Elektrode 105a zu der negativen Elektrode 105b und ein Magnetfeld B von dem positiven Magnetpol 105c zu dem negativen Magnetpol 105d. Das bedeutet, dass das elektrische Feld E und das Magnetfeld B, die senkrecht zueinander stehen, in einer zu dem Primärstrahl 104 senkrechten Ebene gebildet werden. Das elektrische Feld E und das Magnetfeld B werden ExB genannt, da das elektrische Feld E und das Magnetfeld B senkrecht zueinander stehen. Wenn das elektrische Feld E und das Magnetfeld B senkrecht zueinander stehen, ist die Anzahl von Elektroden und Magnetpolen nicht auf zwei beschränkt, sondern kann acht oder zwölf betragen.
• Wie in (a) von 2 gezeigt, wirken eine durch das elektrische Feld E erzeugte Kraft 201 und eine durch das Magnetfeld B erzeugte Kraft 202 in entgegengesetzten Richtungen auf die Primärstrahlen 104, und wenn der Betrag der Kraft 201 gleich dem Betrag der Kraft 202 ist, bewegen sich die Primärstrahlen 104 gerade. Andererseits, wie in (b) von 2 gezeigt, da die durch das elektrische Feld E erzeugte Kraft 201 und die durch das Magnetfeld B erzeugte Kraft 202 auf die Sekundärstrahlen 107 in derselben Richtung wirken, werden die Sekundärstrahlen 107 aufgrund einer kombinierten Kraft der Kraft 201 und der Kraft 202 in eine Richtung, die von der der Primärstrahlen 104 verschieden ist, abgelenkt. Das heißt, die Primärstrahlen 104 und die Sekundärstrahlen 107 werden durch die Wirkung des elektrischen Feldes E und des magnetischen Feldes B, die durch den Strahlseparator 105 gebildet werden, getrennt.
• Zurückkommend auf die Darstellung in 1 treffen die Sekundärstrahlen 107a, 107b und 107c, die in der von den Primärstrahlen 104a, 104b und 104c verschiedenen Richtung abgelenkt werden, über den Deflektor 110, der später beschrieben wird, auf den Detektor 108. Der Detektor 108 ist eine Vorrichtung mit mehreren Detektionsseinheiten, die jeden der Sekundärstrahlen 107a, 107b und 107c detektieren. Ein Detektionssignal des Detektors 108 wird an die Steuereinheit 120 gesendet und wird verwendet, um ein Beobachtungsbild der Probe 106 zu erzeugen.
• Die Steuereinheit 120 ist eine Vorrichtung, die jeden Teil des Rasterelektronenmikroskops steuert, und ist zum Beispiel ein Mehrzweckcomputer. Der Computer enthält einen Prozessor wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit („central processing unit“; CPU), eine Speichervorrichtung wie beispielsweise einen Speicher und ein Festplattenlaufwerk („hard disk drive“; HDD), eine Eingabevorrichtung wie beispielsweise eine Tastatur und eine Maus, und eine Anzeigevorrichtung wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige. Die Steuereinheit 120 führt verschiedene Arten von Verarbeitung aus, indem sie ein auf dem HDD gespeichertes Programm in den Speicher lädt und die CPU veranlasst, das Programm auszuführen. Ein Teil der Steuereinheit 120 kann durch Hardware wie beispielsweise eine dedizierte Schaltung implementiert sein. Die Steuereinheit 120 erzeugt und zeigt das Beobachtungsbild basierend auf dem von dem Detektor 108 gesendeten Detektionssignal an.
• Um ein geeignetes Beobachtungsbild zu erzeugen, ist es wünschenswert, dass die von der Probe 106 emittierten Sekundärstrahlen 107 vollständig durch den Detektor 108 detektiert werden. Die Positionsverschiebung zwischen den im Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 kann jedoch die durch den Detektor 108 ausgeführte Detektion der Sekundärstrahlen 107 stören. Nachfolgend wird die Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 beschrieben.
• Die Sekundärstrahlen 107 in dem elektrischen Feld E oder dem magnetischen Feld B, die durch den Strahlseparator 105 gebildet werden, werden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Da das elektrische Feld E oder das Magnetfeld B, das durch den Strahlseparator 105 gebildet wirde, eine Aufspreizung in einer Bewegungsrichtung der Sekundärstrahlen 107 aufweist, unterscheidet sich die Länge des Abschnitts, der durch das elektrischen Feld E oder das Magnetfeld B der Sekundärstrahlen 107 beeinflusst wird, abhängig von den Positionen der Sekundärstrahlen 107, die auf den Strahlseparator 105 treffen. Zum Beispiel ist ein beeinflusster Abschnitt 301a des äußeren Sekundärstrahls 107a unter den abgelenkten Sekundärstrahlen 107 länger als ein beeinflusster Abschnitt 301c des inneren Sekundärstrahls 107c. Infolgedessen wird der äußere Sekundärstrahl 107a stärker abgelenkt als der innere Sekundärstrahl 107c.
• Die Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 auf der Ebene 302 in 3 wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird als Ebene 302 eine Probenbildebene gewählt, die im Wesentlichen senkrecht zu den abgelenkten Sekundärstrahlen 107 verläuft und in der die Sekundärstrahlen 107 am stärksten fokussiert sind. 4 zeigt als Beispiel neun Sekundärstrahlen 107. Da sich die Ausmaße, auf die die Sekundärstrahlen 107 abgelenkt werden, abhängig von der Länge des beeinflussten Abschnitts 301 des elektrischen Feldes E oder des magnetischen Feldes B unterscheiden, tritt die Positionsverschiebung aufgrund des Unterschieds bei der Einfallposition auf dem Strahlseparator 105 zwischen den Sekundärstrahlen 107, die die Ebene 302 erreichen, auf. Das heißt, der äußere Sekundärstrahl 107a wird stärker abgelenkt als der innere Sekundärstrahl 107c, so dass der Strahlabstand erweitert wird. Wenn die Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 zu groß ist, werden die Sekundärstrahlen 107, die nicht auf den Detektor 108 auftreffen können, erzeugt, was die Detektion der Sekundärstrahlen 107 beeinträchtigt.
• Die Sekundärstrahlen 107 weisen eine Energiedispersion auf, und das Ausmaß der Ablenkung ist abhängig von der Energie unterschiedlich. Daher sind die Strahlformen verzerrt. Das heißt, die Sekundärstrahlen 107 mit hoher Energie werden durch das elektrische Feld E oder das Magnetfeld B weniger abgelenkt als die Sekundärstrahlen 107 mit niedriger Energie, und daher sind die Strahlformen der Sekundärstrahlen 107, wie in 4 gezeigt, verzerrt. Die Verzerrung der Strahlformen verringert die Detektionsauflösung der Sekundärstrahlen 107.
• Daher korrigiert bei der vorliegenden Ausführungsform der Deflektor 110, der zwischen dem Strahlseparator 105 und dem Detektor 108 vorgesehen ist, die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107. Der Deflektor 110 ist eine Vorrichtung, die die Sekundärstrahlen 107 in die dem Strahlseparator 105 entgegengesetzte Richtung ablenkt, und ist zum Beispiel ein elektrischer Feldsektor, der eine positive Elektrode und eine negative Elektrode enthält, oder ein magnetischer Feldsektor, der einen positiven Magnetpol und einen negativen Magnetpol enthält. Um die Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor 110 wie in 1 dargestellt abzulenken, wird ein elektrischer Feldsektor, bei dem die positive Elektrode auf der rechten Seite vorgesehen ist und die negative Elektrode auf der linken Seite vorgesehen ist, verwendet, oder es wird ein Magnetfeldsektor, bei dem der positive Magnetpol vorne und der negative Magnetpol hinten vorgesehen ist, verwendet. Das ExB, das ein elektrisches Feld und ein Magnetfeld, die senkrecht zueinander stehen, bildet, kann für den Deflektor 110 verwendet werden.
• Die Korrektur der Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. (a) von 5 zeigt die Wirkung der Ablenkung durch den Deflektor 110, und (b) von 5 zeigt die Anordnung der durch den Deflektor 110 korrigierten Sekundärstrahlen 107, wenn die Sekundärstrahlen 107 auf den Detektor 108 treffen. Der Deflektor 110 lenkt die Sekundärstrahlen 107 in die Richtung, die der des Strahlseparators 105 entgegengesetzt ist, ab, so dass in den Sekundärstrahlen 107 Positionsverschiebungen in einer Richtung entgegengesetzt zu der in 4 erzeugt werden. Infolgedessen heben sich die durch den Strahlseparator 105 erzeugte Positionsverschiebung und die durch den Deflektor 110 erzeugte Positionsverschiebung gegenseitig auf, und wie in (b) von 5 gezeigt, können die Sekundärstrahlen 107 mit den verringerten Positionsverschiebungen auf den Detektor 108 auftreffen. Bezüglich der Verzerrung der Strahlformen aufgrund der Energiedispersion der Sekundärstrahlen 107 werden die Strahlformen verbessert, da sich die Wirkung des Strahlseparators 105 und die Wirkung des Deflektors 110 gegenseitig aufheben.
• Der Ablenkungswinkel der Sekundärstrahlen 107 in dem Strahlseparator 105 und in dem Deflektor 110 wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wenn der Winkel, mit dem der Sekundärstrahl 107b, der sich in der Mitte der mehreren Sekundärstrahlen 107 befindet, durch den Strahlseparator 105 abgelenkt wird, θ1 ist, und der Winkel, mit dem der Sekundärstrahl 107b durch den Deflektor 110 abgelenkt wird, θ2 ist, sind θ1 und θ2 hinsichtlich der Richtung entgegengesetzt. Der Einfallswinkel des Sekundärstrahls 107b auf den Detektor 108 ist vorzugsweise ein rechter Winkel. Daher ist es, wenn der Neigungswinkel des Detektors 108 in Bezug auf den Strahlseparator 105 0 ist, vorzuziehen, dass der durch den Deflektor 110 erhaltene Ablenkwinkel θ2 die folgende Gleichung erfüllt.
• $$\mathrm{\theta 2=\theta }-\mathrm{\theta }1$$

  
• Die Korrektur der Strahlformen der Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt die Bahnen von Sekundärstrahlen 107b-L, 107b-M und 107b-H, die die Sekundärstrahlen 107b mit unterschiedlicher Energie sind. Der Sekundärstrahl 107b-L hat eine niedrige Energie, der Sekundärstrahl 107b-M hat eine mittlere Energie und der Sekundärstrahl 107b-H hat eine hohe Energie.
• Der Ablenkwinkel an dem Deflektor 110 variiert abhängig von der Energie des Sekundärstrahls 107b und wird kleiner, je höher die Energie ist. Daher lenkt der Deflektor 110 die Sekundärstrahlen 107 in die Richtung, die der des Strahlseparators 105 entgegengesetzt ist, ab, um die Verzerrung der Strahlformen zu verringern, und die Verzerrung der Strahlformen verschwindet insbesondere an einem Schnittpunkt 701 der Sekundärstrahlen 107b-L, 107b-M und 107b-H.
• Wenn der Deflektor 110 ein elektrischer Feldsektor oder ein Magnetfeldsektor ist, wird die Stärke des elektrischen Feldes oder des Magnetfeldes des Deflektors 110 entsprechend dem Ablenkwinkel θ2 bestimmt, und somit wird auch die Position des Schnittpunktes 701, der der Punkt ist, an dem die Verzerrung der Strahlformen verschwindet, eindeutig bestimmt. Da die höchste Detektionsauflösung durch die Detektion der Sekundärstrahlen 107, bei denen die Verzerrung der Strahlenformen verschwunden ist, erzielt wird, ist es besonders vorzuziehen, dass der Detektor 108 an der Position des Schnittpunkts 701 vorgesehen wird. Wenn jedoch die Detektionsauflösung gleich oder höher als ein vorgegebener Wert ist, kann der Detektor 108 an einer Position vorgesehen werden, an der die Größe der Strahlformen der detektierten Sekundärstrahlen 107 gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, d.h. in der Nähe des Schnittpunkts 701.
• Wenn der Deflektor 110 das ExB verwendet, kann der durch den Deflektor 110 erhaltene Ablenkwinkel θ2 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, wobei der Ablenkwinkel θ2(E2), der durch das elektrische Feld E2 des ExB erzeugt wird, und der Ablenkwinkel θ2(B2), der durch das Magnetfeld B2 des ExB erzeugt wird, verwendet werden. $$\mathrm{\theta }2=\mathrm{\theta }2\left(\text{E}2\right)+\mathrm{\theta }2\left(\text{B}2\right)$$

  
• Während eine Kombination des elektrischen Feldes E2 und des magnetischen Feldes B2, bei der θ2 zu einem vorgegebenen Wert wird, kontinuierlich vorhanden ist, bewegt sich die Position des Schnittpunktes 701 auch, wenn sich ein Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 ändert. Das heißt, durch Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 kann die Position des Schnittpunktes 701 bewegt werden und die Detektionsauflösung des an der vorgegebenen Position vorgesehenen Detektors 108 kann gesteuert werden.
• Ein Beispiel für einen Verarbeitungsablauf zum Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 des Deflektors 110 unter Verwendung des ExB wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
• (S801)
• Eine Einstellprobe 901, wie in 9 als Beispiel dargestellt, wird im Beobachtungsfeld des Rasterelektronenmikroskops positioniert. Das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 wird basierend auf der Differenz der durch die Strahlen erfassten Bilder eingestellt. Daher wird für jede Position, die mit mehreren Primärstrahlen 104 bestrahlt wird, als Einstellprobe 901 eine Probe mit einer anderen Form verwendet. 9 zeigt als Beispiel die mit neun Primärstrahlen 104 bestrahlte Einstellprobe 901, und die neun Positionen haben unterschiedliche Formen. Wenn mehrere von verschiedenen Positionen der Einstellprobe 901 emittierte Sekundärstrahlen 107 auf dieselbe Detektionseinheit in dem Detektor 108 treffen, erhält man ein REM-Bild, in dem verschiedene Formen gemischt sind. Das heißt, basierend auf einer Auswertung des REM-Bildes der Einstellprobe 901 kann ein Separationsgrad D der Sekundärstrahlen 107 berechnet werden, zum Beispiel unter Verwendung der folgenden Gleichung. $$\text{D=Si}\left(\text{i}\right)\text{/Si}$$

  
• Hier ist i eine fortlaufende Nummer der mehreren Strahlen, Si ist ein Gesamtsignalaufkommen eines i-ten REM-Bildes unter den REM-Bildern für jeden Strahl, und Si(i) ist ein Signalaufkommen eines in Si enthaltenen, i-ten Strahls. Gemäß (Gleichung 3) ist D = 1, wenn das REM-Bild für jeden Strahl das Signalaufkommen des Strahls enthält, und D = 0, wenn das REM-Bild für jeden Strahl nicht das Signalaufkommen des Strahls enthält.
• Unter Verwendung einer Probe, bei der an der mit den mehreren Primärstrahlen 104 bestrahlten Position dieselbe Strahlform gebildet wird, anstelle der Einstellprobe 901, ist es möglich, den Separationsgrad D basierend auf Formabweichungen in dem REM-Bild für jeden Strahl zu berechnen.
• (S802)
• Unter Verwendung des in 10 als Beispiel dargestellten Einstellsschirms 1001 stellt der Bediener das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 des Deflektors 110 ein. Der Einstellschirm 1001 enthält eine Verhältniseingabeeinheit 1002, eine Aufnahmestarttaste 1003, eine REM-Bild-Anzeigeeinheit 1004, eine Separationsgradanzeigeeinheit 1005 und eine OK-Taste 1006. Um das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 des Deflektors 110 einzustellen, wird die Verhältniseingabeeinheit 1002 verwendet. Das heißt, der Bediener gibt das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 in die Verhältniseingabeeinheit 1002 ein. Wenn der durch den Deflektor 110 erhaltene Ablenkwinkel θ2 bestimmt wurde (Gleichung 2), kann basierend auf dem Wert des elektrischen Feldes E2 oder des magnetischen Feldes B2 der jeweils andere Wert berechnet werden. Daher ist es ausreichend, entweder den Wert des elektrischen Feldes E2 oder den Wert des magnetischen Feldes B2 einzugeben.
• (S803)
• Wenn der Bediener die Aufnahmestarttaste 1003 anklickt, wird das REM-Bild der Einstellprobe 901 aufgenommen, und die Steuereinheit 120 wertet das REM-Bild aus, um den Separationsgrad der Sekundärstrahlen 107 zu berechnen. Zum Beispiel wird (Gleichung 3) verwendet, um den Separationsgrad zu berechnen. Das aufgenommene REM-Bild wird auf der REM-Bild-Anzeigeeinheit 1004 angezeigt, und der berechnete Separationsgrad wird auf der Separationsgradanzeigeeinheit 1005 angezeigt. Die Linse oder der Ausrichter kann in dem vorliegenden Schritt eingestellt werden.
• (S804)
• Es wird bestimmt, ob der in S803 berechnete Separationsgrad innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Wenn die Bestimmung durch den Bediener ausgeführt wird, wird, wenn der Separationsgrad innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, die OK-Taste angeklickt, um den Verarbeitungsablauf in 8 zu beenden, und wenn der Separationsgrad nicht innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kehrt die Verarbeitung zu S802 zurück und das Verhältnis wird neu eingestellt.
• Durch den oben beschriebenen Verarbeitungsablauf wird das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 des Deflektors 110 so eingestellt, dass der Separationsgrad der Sekundärstrahlen 107 innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, und die Detektionsauflösung kann somit verbessert werden. Die Steuereinheit 120 kann das Aufnehmen von REM-Bildern und die Berechnung des Separationsgrades wiederholen, während sie das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 ändert, und das Verhältnis so einstellen, dass der Separationsgrad innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt.
• Wenn die Spannung und der Strom, die dem Deflektor 110 zugeführt werden, um das elektrische Feld E2 und das Magnetfeld B2 zu bilden, V2 und 12 sind, kann der Ablenkwinkel θ2 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. $$\mathrm{\theta }2=\text{aV}2\mathrm{\phi }2+\text{bI}2\mathrm{\phi }{2}^{\mathrm{0,5}}$$

  
• Hier sind a und b Konstanten, die durch die Form und die Konfiguration, zum Beispiel die Größe oder dergleichen des Deflektors 110, bestimmt werden, und φ2 ist die Energie der Sekundärstrahlen 107.
• Eine Energiedispersion Disp2 der durch den Deflektor 110 erzeugten Sekundärstrahlen 107 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
• $$\text{Disp}2=\text{cV}\mathrm{\phi }2+\text{d}{\left(\text{I}2\mathrm{\phi }2\right)}^{0.5}$$

  
• Hier sind c und d Konstanten, die von der Form und der Konfiguration, zum Beispiel der Größe oder dergleichen des Deflektors 110, bestimmt werden. Um die Energiedispersion Displ der durch den Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor 110 aufzuheben, kann die folgende Gleichung erfüllt werden.
• $$\text{Disp}1+\text{Disp}2=0$$

  
• Wenn also die Werte des Ablenkwinkels θ2 und der Energiedispersion Displ gegeben sind, können die Spannung V2 und der Strom 12, die dem Deflektor 110 zugeführt werden, basierend auf (Gleichung 4) bis (Gleichung 6) berechnet werden. Das heißt, die Spannung V2 und der Strom 12 werden basierend auf dem durch den Deflektor 110 erhaltenen Ablenkwinkel θ2, der durch den Strahlseparator 105 erzeugten Energiedispersion Displ und der Energie φ2 der Sekundärstrahlen 107 berechnet. Das elektrische Feld E2 und das Magnetfeld B2 des Deflektors 110 können unter Verwendung der/des berechneten Spannung V2 und Stroms 12 eingestellt werden. Durch Verwenden der/des berechneten Spannung V2 und Stroms 12 kann die Einstellung des elektrischen Feldes E2 und des Magnetfeldes B2 des Deflektors 110 vereinfacht werden.
• Eine Modifikation des Rasterelektronenmikroskops gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. In 1 wurde ein Rasterelektronenmikroskop, in dem das ExB für den Strahlseparator 105 verwendet wird und die Primärstrahlen 104 gerade verlaufen, um die Probe 106 zu bestrahlen, beschrieben. In 11 ist ein Rasterelektronenmikroskop gezeigt, bei dem ein elektrischer Feldsektor oder ein magnetischer Feldsektor für den Strahlseparator 105 verwendet wird, um die Primärstrahlen 104 abzulenken und die Probe 106 zu bestrahlen. Das heißt, 11 unterscheidet sich von 1 nur durch den Strahlseparator 105, die anderen Konfigurationen sind gleich. Der Deflektor 110 lenkt die Sekundärstrahlen 107 in die Richtung, die der des Strahlseparators 105 entgegengesetzt ist, ab.
• Durch das oben beschriebene Rasterelektronenmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 verringert werden. Durch Verringern der Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 können die Sekundärstrahlen 107 auf die Detektionseinheiten des Detektors 108 auftreffen, und daher wird die Detektion der Sekundärstrahlen 107 nicht gestört. Da die Verzerrung der Strahlenformen der Sekundärstrahlen 107 ebenfalls verringert wird, wird die Detektionsauflösung verbessert.
• [Zweite Ausführungsform]
• Bei der ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem der Neigungswinkel θ des Detektors 108 in Bezug auf den Strahlseparator 105 ein beliebiger Winkel ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der Strahlseparator 105 und der Detektor 108 parallel sind. Die Komponenten, die dieselben Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform haben, sind mit denselben Bezugsziffern versehen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
• Eine Gesamtkonfiguration des Rasterelektronenmikroskops gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Strahlseparator 105 und der Detektor 108 parallel angeordnet. Das heißt, der Neigungswinkel θ des Detektors 108 in Bezug auf den Strahlseparator 105 ist Null, und der Detektor 108 ist senkrecht zu der Richtung der Schwerkraft vorgesehen. Auch in 12 wird die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 durch Ablenken der Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor 110 in eine Richtung, die der des Strahlseparators 105 entgegengesetzt ist, korrigiert. Wenn θ = 0 in (Gleichung 1) eingesetzt wird, ist θ2 = -01. Daher ist es vorzuziehen, dass der Ablenkwinkel θ1 des Strahlseparators 105 und der Ablenkwinkel θ2 des Deflektors 110 gleiche Absolutwerte sind.
• Durch das oben beschriebene Rasterelektronenmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, wie bei der ersten Ausführungsform, die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 verringert werden. Da die Verzerrung der Strahlformen der Sekundärstrahlen 107 ebenfalls verringert wird, wird die Detektionsauflösung verbessert. Da der Detektor 108 senkrecht zur Richtung der Schwerkraft vorgesehen ist, verschieben sich darüberhinaus die Sekundärstrahlen 107 selbst dann nicht in Bezug auf den Detektor 108, wenn der Detektor 108 in der Richtung der Schwerkraft schwingt, und die REM-Bilder können stabil erzeugt werden.
• [Dritte Ausführungsform]
• Bei der ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, in dem die Sekundärstrahlen 107 durch den Deflektor 110 in die Richtung, die der des Strahlseparators 105 entgegengesetzt ist, abgelenkt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem das ExB für den Deflektor 110 verwendet wird und die Sekundärstrahlen 107 gerade verlaufen. Die Komponenten, die dieselben Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform haben, sind mit denselben Bezugsziffern versehen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
• Eine Gesamtkonfiguration des Rasterelektronenmikroskops gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das ExB für den Deflektor 110 verwendet und die Sekundärstrahlen 107 laufen gerade durch den Deflektor 110. Das heißt, der durch den Deflektor 110 erhaltene Ablenkwinkel θ2 ist Null, und der Strahlseparator 105, der Deflektor 110 und der Detektor 108 sind in einer geraden Linie angeordnet. In 13 wird, während θ2 = 0 beibehalten wird, durch Einstellen des Verhältnisses des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 in dem Deflektor 110 die Größe der Strahlformen der Sekundärstrahlen 107 in dem Detektor 108 gesteuert, um die Detektionsauflösung des Detektors 108 einzustellen. Das Verhältnis des elektrischen Feldes E2 zu dem magnetischen Feld B2 wird gemäß dem in 8 dargestellten Verarbeitungsablauf eingestellt.
• Wenn der Ablenkwinkel θ2 = 0 ist, ist es etwas schwierig, die Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 zu korrigieren. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 14 gezeigt, ein Deflektor 110, der ein in Bezug auf die Sekundärstrahlen 107 asymmetrisches elektromagnetisches Feld bildet, verwendet werden. Der in 14 gezeigte Deflektor 110 weist mehrere Elektroden oder Magnetpole 1401 bis 1405, die entlang der Sekundärstrahlen 107 angeordnet sind, auf.
• Die Elektroden oder Magnetpole 1401 bis 1405 sind teilweise auf einer Seite eingeschaltet, auf der die Spreizung des durch den Deflektor 110 gebildeten elektrischen Feldes oder magnetischen Feldes gesteuert wird, und alle Elektroden oder Magnetpole sind auf der anderen Seite eingeschaltet. 14 verabschaulicht als Beispiel einen Fall, in dem die Elektroden oder Magnetpole 1403a und 1401b bis 1405b eingeschaltet sind und die Elektroden oder Magnetpole 1401a, 1402a, 1404a und 1405a ausgeschaltet sind. Durch Betreiben der Elektroden oder Magnetpole 1401 bis 1405 auf diese Weise wird das elektromagnetische Feld in Bezug auf die Sekundärstrahlen 107 asymmetrisch gebildet, und in 14 wird der von dem asymmetrischen elektromagnetischen Feld beeinflusste Abschnitt bei dem Sekundärstrahl 107c länger und bei dem Sekundärstrahl 107a kürzer. Durch Einstellen des von dem asymmetrischen elektromagnetischen Feld beeinflussten Abschnitts wird die Positionsverschiebung zwischen den Sekundärstrahlen 107 korrigiert.
• Durch das oben beschriebene Rasterelektronenmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann mit der Ausbildung des asymmetrischen elektromagnetischen Feldes die Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator 105 erzeugten Sekundärstrahlen 107 verringert werden. Da auch die Verzerrung der Strahlformen der Sekundärstrahlen 107 verringert wird, wird die Detektionsauflösung verbessert. Außerdem laufen die Sekundärstrahlen 107 gerade durch den Deflektor 110. Daher sind der Strahlseparator 105, der Deflektor 110 und der Detektor 108 in einer geraden Linie angeordnet, was die Herstellung des Rasterelektronenmikroskops einfacher gestaltet.
• Wie oben beschrieben, wurden mehrere Ausführungsformen der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und Bestandteile können modifiziert und verkörpert werden, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Mehrere der in den obigen Ausführungsformen offenbarten Bestandteile können in geeigneter Weise kombiniert werden. Ferner können einige Bestandteile aus all den in den obigen Ausführungsformen gezeigten Bestandteilen entfernt werden.
• Bezugszeichenliste

101

Elektronenquelle,

102

Elektronenstrahl,

103

Mehrstrahlbildungseinheit,

104

Primärstrahl,

105

Strahlseparator,

105a

positive Elektrode,

105b

negative Elektrode,

105c

positiver Magnetpol,

105d

negativer Magnetpol,

106

Probe,

107

Sekundärstrahl,

108

Detektor,

110

Deflektor,

120

Steuereinheit,

201

Kraft, die durch das elektrische Feld E erzeugt wird,

202

Kraft, die durch das Magnetfeld B erzeugt wird,

301

beeinflusster Abschnitt,

302

Ebene,

701

Schnittpunkt,

901

Einstellprobe,

1001

Einstellschirm,

1002

Verhältniseingabeeinheit,

1003

Aufnahmestarttaste,

1004

REM-Bild-Anzeigeeinheit,

1005

Strahlseparationsgradanzeigeeinheit,

1006

OK-Taste,

1401 bis 1405

mehrere Elektroden oder Magnetpole

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2006/101116 [0005]

Claims (10)

1. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenstrahlquelle, die dazu ausgebildet ist, eine Probe mit mehreren Primärstrahlen zu bestrahlen, mehreren Detektoren, die dazu ausgebildet sind, in Verbindung mit den Primärstrahlen von der Probe emittierte Sekundärstrahlen zu detektieren, und einem Strahlseparator, der dazu ausgebildet ist, die Sekundärstrahlen in eine Richtung, die sich von der der Primärstrahlen unterscheidet, abzulenken, wobei die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ferner einen Deflektor, der zwischen dem Strahlseparator und dem Detektor vorgesehen ist, aufweist, um eine Positionsverschiebung zwischen den in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen zu korrigieren.
2. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Deflektor eine Verzerrung der Strahlformen der in dem Strahlseparator erzeugten Sekundärstrahlen zusammen mit der Positionsverschiebung korrigiert.
3. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Strahlseparator ein erstes elektrisches Feld und ein erstes Magnetfeld, die in einer zu den Primärstrahlen senkrechten Ebene senkrecht zueinander stehen, bildet und bewirkt, dass sich die Primärstrahlen gerade bewegen, um die Sekundärstrahlen abzulenken, der Deflektor ein zweites elektrisches Feld und ein zweites Magnetfeld, die senkrecht zueinander stehen, bildet, und die Stärke des zweiten elektrischen Feldes und die Stärke des zweiten Magnetfeldes basierend auf Beobachtungsbildern, die für jede mit den Primärstrahlen bestrahlte Position unterschiedlich sind, eingestellt werden.
4. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Strahlseparator ein erstes elektrisches Feld und ein erstes Magnetfeld, die in einer zu den Primärstrahlen senkrechten Ebene senkrecht zueinander stehen, bildet und die Primärstrahlen veranlasst, gerade zu laufen, um die Sekundärstrahlen abzulenken, und der Deflektor mit einer Spannung und einem Strom zum Bilden eines zweiten elektrischen Feldes und eines zweiten Magnetfeldes, die senkrecht zueinander stehen, versorgt wird, wobei Werte der Spannung und des Stroms basierend auf einem Winkel, mit dem die Sekundärstrahlen durch den Deflektor abgelenkt werden, der Energiedispersion der Sekundärstrahlen, die durch den Strahlseparator erzeugt werden, und der Energie der Sekundärstrahlen eingestellt werden.
5. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Detektor an einer Stelle, an der eine Größe der Strahlformen der Sekundärstrahlen gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, vorgesehen ist.
6. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Deflektor die Sekundärstrahlen in eine Richtung, die derjenigen des Strahlseparators entgegengesetzt ist, ablenkt.
7. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Winkel, mit dem die Sekundärstrahlen durch den Deflektor abgelenkt werden, basierend auf einem Neigungswinkel des Detektors in Bezug auf den Strahlseparator eingestellt wird.
8. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Detektor und der Strahlseparator parallel sind, und ein Winkel θ1, mit dem die Sekundärstrahlen durch den Strahlseparator abgelenkt werden, und ein Winkel θ2, unter dem die Sekundärstrahlen durch den Deflektor abgelenkt werden, die Beziehung θ2 = -θ1 aufweisen.
9. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 7, wobei wenn ein Winkel θ1, mit dem die Sekundärstrahlen durch den Strahlseparator abgelenkt werden, gleich einem Neigungswinkel θ des Detektors in Bezug auf den Strahlseparator ist, der Deflektor ein elektrisches Feld und ein Magnetfeld, die in einer zu den Sekundärstrahlen senkrechten Ebene senkrecht zueinander stehen, bildet, die Sekundärstrahlen veranlasst, sich gerade zu bewegen, und die chromatische Aberration der Sekundärstrahlen korrigiert.
10. Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Deflektor mehrere Elektroden und mehrere Magnetpole, die entlang der Sekundärstrahlen angeordnet sind, aufweist und ein elektromagnetisches Feld, das in Bezug auf die Sekundärstrahlen asymmetrisch ist, bildet.

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