DE112020006696T5

DE112020006696T5 - Ladungsträgerstrahleinrichtung und verfahren zum steuern einer ladungsträgerstrahleinrichtung

Info

Publication number: DE112020006696T5
Application number: DE112020006696.7T
Authority: DE
Inventors: Shingo Hayashi; Hideyuki Kazumi; Zhaohui Cheng; Hideto Dohi
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-12-01
Also published as: US20230113759A1; JPWO2021229732A1; JP7361213B2; WO2021229732A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht und ihre Aufgabe ist, eine Ladungsträgerstrahleinrichtung zu schaffen, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort einer Magnetfeldlinse verbessern und eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung in kurzer Zeit realisieren kann. Eine Ladungsträgerstrahleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt einen Erregungsstrom einer Magnetfeldlinse durch Kombinieren eines Gleichstroms mit einem Wechselstrom (siehe Fig. 6A).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladungsträgerstrahleinrichtung.
Technischer Hintergrund
Der Bedarf an einer Miniaturisierung von Halbleitereinrichtungen nimmt zu, da AI-Einrichtungen, loT-Einrichtungen und fahrzeuginterne Einrichtungen schnell komplex werden. Insbesondere beginnend mit dem Fortschritt der Extremultraviolettbelichtungstechnologie wurde die Entwicklung miniaturisierter Einrichtungen und neuer Materialien, die eine Größe von 10 nm oder weniger besitzen, beschleunigt. Mit diesen Änderungen des Halbleitermarkts wird ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) als eine Ladungsträgerstrahleinrichtung zum Untersuchen und Messen einer Probe in Herstellungsprozessen zunehmend wichtig. Insbesondere ist der Bedarf an der Verbesserung der Messgenauigkeit und der Kurzzeitmessung hoch und ist eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung zur Realisierung wichtig.
Patentliteratur 1 offenbart als ein Verfahren zur Relaxation der Hysterese einer Magnetfeldlinse „ein Verfahren zum Einstellen eines optischen Ladungsträgersystems zum Leiten eines Ladungsträgerstrahls, der von einer Ladungsträgerstrahlquelle auf eine vorgegebene Probe abgestrahlt wird, unter Verwendung einer Magnetfeldlinse, wobei eine stabilisierte Hystereseschleife in einer Hauptschleife in einer Hysteresekurve der Magnetfeldlinse durch Anlegen eines Erregungswechselstroms, der eine einzelne Amplitude besitzt, an die Magnetfeldlinse in einem Nichtbestrahlungszustand des Ladungsträgerstrahls“ gebildet wird (Anspruch 1).
Patentliteratur 2 offenbart, dass als Verfahren zum Einstellen des Profils von Elektronen, die von einer Probe abgestrahlt werden, „ein E × B-Deflektor 101 geschaffen wird, der 8 oder mehr Pole von Deflektoren des Typs für elektrische Felder und Deflektoren des Typs für magnetische Felder, ein erstes Anteil- und Stärkeeinstellmittel 110 und ein zweites Anteil- und Stärkeeinstellmittel 111 besitzt. Das erste Anteil- und Stärkeeinstellmittel 110 stellt den Anteil und die Stärke eines elektrischen Dipolfelds und eines magnetischen Dipolfelds, die durch den E × B-Deflektor 101 erzeugt werden, ein und das zweite Anteil- und Stärkeeinstellmittel 111 stellt den Anteil und die Stärke eines elektrischen Quadrupolfelds und eines magnetischen Quadrupolfelds, die durch den E × B-Deflektor 101 erzeugt werden, ein“
(Zusammenfassung).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-065484
Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-239329

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren zum Speichern einer Magnetfeldantwort auf Strompfade in einem großen Bereich durch Anlegen eines Hochlastwechselstroms an eine Magnetfeldlinse. Die Genauigkeit einer Fokuseinstellung kann durch Anwenden derselben Technik auf eine runde Linse verbessert werden und die Genauigkeit einer Sichtfeldbewegung kann durch Anwenden derselben Technik auf eine Ablenklinse verbessert werden. Diese verbessern die Messgenauigkeit. Andererseits ist, falls ein Erregungsstrom in der Richtung, die dem gespeicherten Strompfad entgegengesetzt ist, angelegt wird, eine Stromsteuerung zum Zirkulieren des Strompfads in einem großen Bereich erforderlich und tritt das neue Problem auf, dass vor der Messung Zeit erforderlich ist.
Patentliteratur 2 offenbart ein Verfahren zum Korrigieren des Profils von Elektronen, die von einer Probe abgestrahlt werden, unter Verwendung unterteilter Linsen. Entsprechend kann ein Weichzeichnen eines Beobachtungsbilds korrigiert werden und wird die Messgenauigkeit verbessert. Andererseits tritt, da die unterteilten Linsen verschiedene magnetische Eigenschaften aufweisen, das neue Problem auf, dass die Steuerung schwierig ist und Zeit vor der Messung erforderlich ist. Zusätzlich tritt, da die Linsen magnetisch aneinandergekoppelt sind, wenn der Abstand zwischen den Linsen schmal ist, das neue Problem auf, dass die Steuerung schwierig ist und Zeit vor der Messung erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht und ihre Aufgabe ist, eine Ladungsträgerstrahleinrichtung zu schaffen, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort einer Magnetfeldlinse verbessern und eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung in kurzer Zeit realisieren kann.
Lösung des Problems
Eine Ladungsträgerstrahleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt einen Erregungsstrom einer Magnetfeldlinse durch Kombinieren eines Gleichstroms mit einem Wechselstrom.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Ladungsträgerstrahleinrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Technik zu schaffen, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort einer Magnetfeldlinse verbessern und eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung in kurzer Zeit realisieren kann. Probleme, Konfigurationen und Wirkungen außer den oben beschriebenen werden durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Rasterelektronenmikroskops.
2 ist ein Beispiel der Magnetfeldantwort einer Magnetfeldlinse.
3 ist ein Diagramm zum Zeigen eines Beispiels einer Fokuseinstellung unter Verwendung einer Objektivlinse 112.
4 ist ein Diagramm zum Zeigen eines Beispiels eines Problems der Fokuseinstellung unter Verwendung der Objektivlinse 112.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Amplitude eines Wechselstroms und dem Ausgangsversatz 211.
6A ist ein Beispiel eines Stromsteuerverfahrens zur Relaxation der Hysterese der Magnetfeldantwort der Objektivlinse 112.
6B ist ein Beispiel der Magnetfeldantwort unter Verwendung einer Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese der Objektivlinse 112.
7 ist ein Beispiel, in dem die Fokuseinstellung unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese auf die Objektivlinse 112 angewendet wird.
8 ist ein Ablaufplan einer Fokuseinstellung durch die Objektivlinse 112, die durch eine Steuereinheit 126 ausgeführt wird.
9 ist ein Beispiel einer Sichtfeldbewegung unter Verwendung eines Bildverschiebungsdeflektors 128.
10 ist ein Beispiel eines Problems der Sichtfeldbewegung unter Verwendung des Bildverschiebungsdeflektors 128.
11 ist ein Ablaufplan der Sichtfeldbewegung durch den Bildverschiebungsdeflektor 128, die durch die Steuereinheit 126 ausgeführt wird.
12 ist ein Beispiel einer E × B-Linse 123.
13 ist ein Beispiel eines Problems der E × B-Linse 123, die unter Verwendung von 8 Polen konfiguriert ist.
14 ist ein Ablaufplan einer Astigmatismuseinstellung unter Verwendung der E × B-Linse 123.
15 ist ein Beispiel, in dem ein oberer Deflektor 901 und ein unterer Deflektor 902, die den Bildverschiebungsdeflektor 128 konfigurieren, magnetisch gekoppelt sind.
16 ist ein Beispiel eines Problems in der Magnetfeldantwort im Bildverschiebungsdeflektor 128.
17 ist ein Ablaufplan einer Sichtfeldbewegung unter Verwendung des Bildverschiebungsdeflektors 128.
18A zeigt ein erstes Beispiel einer Hystereserelaxationsstromsteuerung. 18B zeigt ein zweites Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung.
18C zeigt ein drittes Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung.
18D zeigt ein viertes Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung.
19A ist ein Beispiel von drei Zeitabläufen zum Ansteuern eines Gleichstroms in der Wellenform eines Wechselstroms.
19B zeigt eine Stromwellenform, falls ein Gleichstrom in einem ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird.
19C zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom in einem ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird.
19D zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom in einem zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird.
19E zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird.
19F zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird.
19G zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird.
20A ist ein Diagramm zum Erläutern der Magnetfeldantwort durch die Stromsteuerung, die in 19B bis 19G gezeigt ist.
20B ist ein Diagramm zum Erläutern der Magnetfeldantwort durch die Stromsteuerung, die in 19B bis 19G gezeigt ist.
21 ist ein Beispiel einer Stromsteuerung, falls das Stromvorzeichen des Gleichstroms umgekehrt ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
< Erste Ausführungsform>
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Technik beschrieben, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort einer runden Linse verbessern und eine hochgenaue Fokuseinstellung in kurzer Zeit realisieren kann. Ein Rasterelektronenmikroskop wird als Beispiel einer Ladungsträgerstrahleinrichtung beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Rasterelektronenmikroskops. Eine Kathode 101, eine erste Anode 102 und eine zweite Anode 103 konfigurieren eine Ladungsträgerquelle (eine Elektronenkanone) und werden durch eine Elektronenkanonensteuereinheit 104 gesteuert. Wenn die Elektronenkanonensteuereinheit 104 eine Entnahmespannung zwischen der Kathode 101 und der ersten Anode 102 anlegt, werden Primärelektronen von der Kathode 101 bei einer vorgegebenen Stromdichte abgestrahlt. Ferner werden die Primärelektronen durch eine Beschleunigungsspannung, die zwischen der Kathode 101 und der zweiten Anode 103 angelegt wird, beschleunigt und zum nachfolgenden Gestell abgestrahlt.
Die abgestrahlten Primärelektronen werden durch eine erste Kondensorlinse 106 fokussiert. Der Erregungsstrom der ersten Kondensorlinse 106 wird durch eine erste Kondensorlinsensteuereinheit 105 gesteuert. Die Primärelektronen, die durch die erste Kondensorlinse 106 fokussiert werden, sind auf einen vorgegebenen Strombetrag bei einer Öffnung einer beweglichen Objektivblende 107 beschränkt. Die Primärelektronen, die die bewegliche Objektivblende 107 durchlaufen haben, werden durch eine zweite Kondensorlinse 109 zu einer geeigneten Position auf einer optischen Achse 110 fokussiert. Der Erregungsstrom der zweiten Kondensorlinse 109 wird durch eine zweite Kondensorlinsensteuereinheit 108 gesteuert. Die Primärelektronen, die durch die zweite Kondensorlinse 109 fokussiert werden, werden durch eine Objektivlinse 112 auf eine Probe 114 fokussiert, die an einem Gestell 113 angeordnet ist. Der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 wird durch eine Objektivlinsensteuereinheit 111 gesteuert. Der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 wird auf der Grundlage des Arbeitsabstands, der durch eine Probenhöhenmessvorrichtung 116 gemessen wird, eingestellt. Die Probenhöhenmessvorrichtung 116 wird durch eine Gestellsteuereinheit 115 gesteuert. Ein Verzögerungsstromversorgung 118, die durch eine Verzögerungsspannungssteuereinheit 117 gesteuert wird, ist mit dem Gestell 113 verbunden. Die Primärelektronen werden durch Erzeugen einer Spannung zwischen der Objektivlinse 112 und der Probe 114 durch die Verzögerungsstromversorgung 118 verzögert.
Ein erster Abtastdeflektor 120 tastet die Primärelektronen an der Probe 114 zweidimensional ab. Der erste Abtastdeflektor 120 wird durch eine erste Deflektorsteuereinheit 119 gesteuert. Sekundärelektronen werden durch die Interaktion zwischen den Primärelektronen und der Probe 114 erzeugt. Die erzeugten Sekundärelektronen durchlaufen die Objektivlinse 112, um einen Punkt zu bilden, der an einer Sekundärelektronenumsetzplatte 121 verteilt wird. Der erste Abtastdeflektor 120 tastet die Sekundärelektronen an der Sekundärelektronenumsetzplatte 121 ab und durch die Interaktion mit der Sekundärelektronenumsetzplatte 121 werden Tertiärelektronen erzeugt. Die Tertiärelektronen werden in Richtung eines Detektors 125, der durch eine Detektorsteuereinheit 124 gesteuert wird, durch eine E × B-Linse 123, deren angelegte Spannung und Erregungsstrom durch eine E × B-Steuereinheit 122 gesteuert werden, abgelenkt und werden durch den Detektor 125 detektiert. Die detektierten Tertiärelektronen werden in elektrische Signale umgesetzt, die durch eine Steuereinheit 126 verarbeitet und als SEM-Bilder an einer Anzeigeeinrichtung 127 angezeigt werden. Durch Herstellen der E × B-Linse 123 als eine Multipolstruktur kann die Steuereinheit 126 die Aberration (Astigmatismus, chromatische Aberration, Ablenkverzerrung und dergleichen), die erzeugt wird, wenn die Elektronen von der optischen Achse 110 abgelenkt werden, korrigieren. Die Details werden später beschrieben. Falls das Sichtfeld des SEM-Bilds bewegt wird, bewegt die Gestellsteuereinheit 115 das Gestell 113 oder bewegt ein Bildverschiebungsdeflektor 128 die Bestrahlungsposition der Primärelektronen an der Probe 114. Der Bildverschiebungsdeflektor 128 wird durch die erste Deflektorsteuereinheit 119 gesteuert. Eine Astigmatismuskorrektureinrichtung 130 korrigiert den parasitären Astigmatismus des optischen Elektronensystems. Die Astigmatismuskorrektureinrichtung 130 wird durch eine Astigmatismuskorrektureinrichtungs-Steuereinheit 129 gesteuert.
2 ist ein Beispiel der Magnetfeldantwort einer Magnetfeldlinse. Die Magnetfeldantwort ist die Beziehung zwischen einem Stromwert und einer Magnetfeldstärke. Die Magnetfeldlinse ist ein Elektromagnet, der die Magnetfeldstärke durch einen Erregungsstrom ändert, z. B. eine runde Linse wie z. B. eine Kondensorlinse oder eine Objektivlinse, eine Ablenklinse wie z. B. ein Deflektor oder ein Bildverschiebungsdeflektor, eine E × B-Linse, eine Multipollinse zur Stigmaanpassung oder dergleichen.
Der Erregungsstrom der Magnetfeldlinse wird entlang eines Strompfads 201 von einem Startpunkt 202 des Erregungsstroms zu einem Endpunkt 203 des Erregungsstroms angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt folgt die Magnetfeldstärke der Magnetfeldlinse einer Anfangsmagnetisierungskurve 205, die durch eine gepunktete Linie gezeigt ist, von einem Startpunkt 204 der Magnetfeldstärke und folgt dann einem ersten Erregungspfad 206, der durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist. Als nächstes folgt die Magnetfeldstärke, nach einem Folgen eines zweiten Erregungspfads 207, der durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, wieder dem ersten Erregungspfad 206, um einen Endpunkt 208 der Erregungsstärke zu erreichen. Wenn die Differenz zwischen dem maximalen Erregungsstrom 209 und dem minimalen Erregungsstrom 210 im Erregungspfad 201 groß ist und die Magnetfeldlinse stark geladen ist, ist die Magnetfeldantwort zwischen dann, wenn (erster Erregungspfad 206) der Erregungsstrom verringert wird, und dann, wenn (zweiter Erregungspfad 207) der Erregungsstrom erhöht wird, verschieden. Als Ergebnis tritt die Abweichung (der sogenannte Ausgangsversatz 211) der Magnetfeldstärken der beiden auf. Der maximale Erregungsstrom 209 und der minimale Erregungsstrom 210 werden im Allgemeinen in einem größeren Bereich als der Zielstrom zum Ausgeben der gewünschten Magnetfeldstärke eingestellt, nachdem eine Fokuseinstellung, eine Sichtfeldbewegung oder dergleichen durchgeführt worden ist.
3 ist ein Diagramm zum Zeigen eines Beispiels einer Fokuseinstellung unter Verwendung der Objektivlinse 112. Bei der Fokuseinstellung unter Verwendung der Objektivlinse 112 wird der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 derart angepasst, dass das Beobachtungsbild die höchste Schärfe erreicht. Zunächst wird der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 zu i0 bis i4 durchgestimmt. Zum jetzigen Zeitpunkt wird das Beobachtungsbild mit jedem Erregungsstrom fotografiert. Als nächstes wird ein Fokusbewertungsfilter (Differenzial, zweites Differenzial, Sobel, Laplace, Fourier-Transformation oder dergleichen) auf jedes fotografiertes SEM-Bild angewendet, um ein Fokusbewertungsbild zu erstellen, und wird ein Fokusbewertungswert (der auch als Schärfe bezeichnet wird) berechnet. Als der Fokusbewertungswert können die Summe aller Pixelwerte des Fokusbewertungsbilds, der Durchschnittswert aller Pixelwerte, der Streuungswert aller Pixelwerte und dergleichen verwendet werden. Schließlich wird der Erregungsstrom zum Erregungsstrom i2 des maximalen Fokusbewertungswerts 301 geändert.
4 ist ein Diagramm zum Zeigen eines Beispiels eines Problems der Fokuseinstellung unter Verwendung der Objektivlinse 112. Bei der Fokuseinstellung wird im Allgemeinen eine Prozedur zum Stabilisieren der Magnetfeldantwort der Objektivlinse 112 und dann Suchen einer optimalen Fokusposition durchgeführt.
Zunächst wird, um die Magnetfeldantwort der Objektivlinse 112 zu stabilisieren, ein Wechselstrom von einem Startpunkt 402 des Erregungsstroms zu einem Endpunkt 403 des Erregungsstroms entlang eines Wechselstrompfads 401 angelegt, wobei der Erregungsstrom durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Die Amplitude des Wechselstroms wird im Allgemeinen derart eingestellt, dass sie ausreichend größer ist als der Zielstrom, der die optimale Fokusposition werden soll. Zum jetzigen Zeitpunkt folgt die Magnetfeldstärke der Objektivlinse 112 einer Anfangsmagnetisierungskurve 405 von einem Startpunkt 404 der Magnetfeldstärke und folgt dann einem ersten Erregungspfad 406. Als nächstes folgt die Magnetfeldstärke nach dem Folgen eines zweiten Erregungspfads 407 wieder dem ersten Erregungspfad 406, um einen Endpunkt 408 der Erregungsstärke zu erreichen. Als Ergebnis ist die Beziehung zwischen dem Strompfad, der in der Vergangenheit angelegt worden ist, und der Magnetfeldstärke gespeichert und wird die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort verbessert. Das heißt, dieser Zustand wird als die stabilisierte Magnetfeldantwort bezeichnet.
Als nächstes werden, um die optimale Fokusposition zu suchen, mehrere Beobachtungsbilder in der Mitte fotografiert, während der Wert des Erregungsstroms vom Endpunkt 403 des Erregungsstroms zu einem Endpunkt 409 der Fokuseinstellung linear durchgestimmt wird, und wird der Fokusbewertungswert jedes fotografierten SEM-Bilds gemessen. Falls die Magnetfeldstärke, die den höchsten Fokusbewertungswert besitzt, die Magnetfeldstärke 410 ist, wird der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 zum endgültigen Erregungsstrom 412 entlang eines Strompfads 411, der durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, geändert.
Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn ein Wechselstrom, der eine Amplitude besitzt, die größer als der Zielstrom ist, an die Objektivlinse 112 angelegt wird, die Beziehung zwischen dem Erregungsstrompfad, der in der Vergangenheit angelegt worden ist, und der Magnetfeldstärke nachgebildet, derart, dass die Genauigkeit der Fokuseinstellung verbessert wird. Während dieser Vorteil geschaffen wird, ist dann, wenn der Zielstrom überschritten wird, wenn auf dem gespeicherten Strompfad durchgestimmt wird, eine Stromsteuerung zum Zirkulieren des Strompfads in einem großen Bereich erforderlich, und somit tritt das neue Problem, dass Zeit zur Einstellung erforderlich ist, auf. Das heißt, obwohl die optimale Magnetfeldstärke 410 zwischen dem Endpunkt 403 des Erregungsstroms und dem Endpunkt 409 der Fokuseinstellung erhalten wird, wird der Strompfad von dem Endpunkt 409 zum endgültigen Erregungsstrom 412 nachgezeichnet, derart, dass eine zusätzliche Einstellzeit erforderlich ist.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Amplitude des Wechselstroms und dem Ausgangsversatz unter Bezugnahme auf 2 und 5 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, tritt dann, wenn ein Wechselstrom an die Magnetfeldlinse angelegt wird, ein Ausgangsversatz 211 auf. Die Magnitude des Ausgangsversatzes 211 ändert sich gemäß der Amplitude des Wechselstroms.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Amplitude des Wechselstroms und dem Ausgangsversatz 211. Wie in einer Charakteristik 501 von 5 gezeigt ist, wird der Ausgangsversatz 211 klein, wenn die Amplitude des Wechselstroms verringert wird. Deshalb wird dann, wenn die Beziehung zwischen dem Strompfad und der Magnetfeldstärke mit der Amplitude (a0 << la) des Wechselstroms gespeichert ist, bei der der Ausgangsversatz minimiert ist (BO << Ba), die Abweichung zwischen dem ersten Erregungspfad 206 und dem zweiten Erregungspfad 207 verhindert und kann der Ausgangsversatz 211 zu einem vernachlässigbaren Umfang minimiert werden.
Die Amplitude des Wechselstroms, bei dem der Ausgangsversatz 211 minimiert wird, unterscheidet sich für jede Magnetfeldlinse. Zum Beispiel ist im Falle einer runden Linse wie z. B. einer Kondensorlinse oder einer Objektivlinse bevorzugt, die Amplitude derart einzustellen, dass eine Änderung der Schärfe des Beobachtungsbilds, die vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms auftritt, vernachlässigt werden kann. Im Falle einer axial asymmetrischen Linse wie z. B. einer Ablenklinse oder einer Multipollinse wie z. B. eines Stigma ist bevorzugt, die Amplitude derart einzustellen, dass die Beobachtungsbildverschiebung, die vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms auftritt, vernachlässigt werden kann. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Beobachtungsbildverschiebung, die vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms auftritt, unter Verwendung eines Analyseverfahrens wie z. B. eines Vorlagenabgleichs gemessen wird und die Beobachtungsbildverschiebung in ±2 pix liegt. Dieses Setzen ermöglicht, dass der Ausgangsversatz vernachlässigt werden kann.
6A ist ein Beispiel eines Stromsteuerverfahrens zur Relaxation der Hysterese der Magnetfeldantwort der Objektivlinse 112. Das Stromsteuerverfahren ist nicht auf eine Objektivlinse beschränkt, sondern kann auf eine allgemeine Magnetfeldlinse wie z. B. eine runde Linse, eine Ablenklinse und eine Multipollinse angewendet werden. Beispiele dieser Linsen werden in Ausführungsformen beschrieben, die später beschrieben werden sollen.
Zunächst wird ein Stromsteuerverfahren zum Ändern des Erregungsstroms zu einem Zielstrom durch Erhöhen des Erregungsstroms in einer Richtung beschrieben. Hier wird ein Gleichstrombetrag 3 × a0 angenommen zu einem ersten Zielstrom. Ein Wechselstrom, der eine Amplitude a0 besitzt, wird an einen ersten Erregungsstrom 601 der Objektivlinse 112 für einen Zyklus (Zeit t0) angelegt. Als nächstes wird ein Gleichstrom, der einen Strombetrag a1 (= a0) besitzt, angelegt (Zeit t1). Wenn dieselbe Prozedur zweimal wiederholt wird, erreicht der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 einen ersten Zielstrom 602. Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn der Wechselstrom und der Gleichstrom kombiniert und erzeugt werden, die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort verbessert. Zum jetzigen Zeitpunkt kann, wenn die Amplitude a0 des Wechselstroms ausreichend kleiner als der Zielstrom gestaltet wird, die Magnetfeldantwort, die keinen Ausgangsversatz aufweist, erhalten werden.
Als nächstes wird ein Stromsteuerverfahren zum Umkehren des Stromvorzeichens eines Gleichstroms beschrieben. Hier wird angenommen, dass ein Gleichstrombetrag-a0 ein zweiter Zielstrom ist. Nachdem der erste Zielstrom 602 angelegt worden ist, wird ein Wechselstrom, dessen Phase um 180° verschoben ist, angelegt (Zeit t2). Als nächstes wird ein Gleichstrom, der eine Amplitude -a1 (= -a0) besitzt, angelegt (Zeit t3). Wenn dieselbe Prozedur dreimal wiederholt wird, erreicht der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 einen zweiten Zielstrom 603. Wie oben beschrieben ist, folgt, falls der Strompfad des Gleichstroms umgekehrt wird, wenn der Wechselstrom und der Gleichstrom mit den Phasen, die verschoben sind, kombiniert und erzeugt werden, die Steuerung dem vergangenen Strompfad und wird die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort verbessert. Die Wellenform des Wechselstroms und der Ansteuerzeitablauf des Gleichstroms, der in 6A gezeigt ist, sind Beispiele und ein Änderungsbeispiel wird später beschrieben.
6B ist ein Beispiel der Magnetfeldantwort unter Verwendung einer Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese der Objektivlinse 112. Der obere Abschnitt von 6B zeigt schematisch die Erregungsstromwellenform (d. h. ein Wechselstrom, der eine kleine Amplitude besitzt, ist in eine Stromwellenform kombiniert, die insgesamt auf und ab fluktuiert), die in 6A gezeigt ist. Der Erregungsstrom der Objektivlinse 112 wird von einem Startpunkt 605 des Erregungsstroms zu einem Endpunkt 606 des Erregungsstroms entlang eines Strompfads 604 unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt wird der Ausgangsversatz, der durch die Hysterese verursacht wird, verhindert und zeigt die Magnetfeldantwort der Objektivlinse 112 eine Magnetfeldantwort 607, die vom Erregungspfad unabhängig ist.
7 ist ein Beispiel, in dem die Fokuseinstellung unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese auf die Objektivlinse 112 angewendet wird. Ein Beobachtungsbild wird während des Durchstimmen des Erregungsstroms von einem Startpunkt 701 eines Fokuseinstellstroms zu einem Endpunkt 702 des Fokuseinstellstroms unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese fotografiert und in jedem Beobachtungsbild wird ein Fokusbewertungswert gemessen. Es wird angenommen, dass die Magnetfeldstärke, die den höchsten Fokusbewertungswert besitzt, die Magnetfeldstärke 704 eines Erregungsstroms 703 ist. In diesem Fall wird der Erregungsstrom zu einem Zielstrom 706 zur Fokuseinstellung entlang eines Strompfads 705, der durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese geändert. Obwohl 7 veranschaulicht, dass sich der Erregungsstrom vom Endpunkt 702 zum Zielstrom 706 geradlinig variiert wird, wird hinzugefügt, dass sich der tatsächliche Erregungsstrom gemäß der Stromwellenform ändert, die durch Kombinieren des Gleichstroms und des Wechselstroms erhalten wird, wie in 6A gezeigt ist.
Wie oben beschrieben ist, ist selbst dann, wenn ein Strom in der Richtung, die dem Strompfad des Gleichstroms entgegengesetzt ist, angelegt wird, die Stromsteuerung zum Zirkulieren des Strompfads in einem größeren Bereich als der Zielstrom 706 unnötig und kann eine hochgenaue Fokuseinstellung in kurzer Zeit realisiert werden.
8 ist ein Ablaufplan einer Fokuseinstellung durch die Objektivlinse 112, die durch die Steuereinheit 126 ausgeführt wird. Der Zeitablauf, in dem die Fokuseinstellung gemäß diesem Ablauf ausgeführt wird, ist nicht besonders beschränkt. Der Ausführungszeitpunkt ist nicht auf den Zeitablauf vor dem Start einer Ausdehnungsmessung oder einer Fehleruntersuchung beschränkt, kann es jedoch sein, z. B. dann, wenn sich die optische Bedingung wie z. B. eine Beschleunigungsspannung ändert oder wenn sich der atmosphärische Druck oder die Lufttemperatur stark ändert. Gleiches gilt für Ablaufpläne, die später beschrieben werden sollen. Dieser Ablaufplan kann durch die Steuereinheit 126 ausgeführt werden, die jede Einheit steuert. Gleiches gilt für Ablaufpläne, die später beschrieben werden sollen.
Zunächst bewegt die Gestellsteuereinheit 115 das Gestell 113 zur Beobachtungsposition (S801). Falls eine Probe für Fokuseinstellung am Gestell 113 als eine Normprobe montiert ist, wird das Gestell 113 derart bewegt, dass die Probe zur Anpassung im Sichtfeld des SEM ist. In S802 werden optische Bedingungen zum Erfassen eines SEM-Bilds eingestellt. Die optischen Bedingungen enthalten eine Beschleunigungsspannung, die durch die Elektronenkanonensteuereinheit 104 gesteuert wird, eine Verzögerungsspannung, die durch die Verzögerungsspannungssteuereinheit 117 gesteuert wird, den Erregungsstrom der Kondensorlinse, der durch die Kondensorlinsensteuereinheit gesteuert wird, den Erregungsstrom der Objektivlinse, der durch die Objektivlinsensteuereinheit 111 gesteuert wird, die Erregungsströme von verschiedenen Deflektoren und dergleichen. In S803 wird ein Beobachtungsbild fotografiert. In S804 wird der Fokusbewertungswert des fotografierten SEM-Bilds gemessen. In S805 wird bestimmt, ob die festgelegte Anzahl von Fokussuchen erfüllt wurde, und wenn die festgelegte Anzahl von Fokussuchen erfüllt wurde, schreitet der Ablauf fort zu S807, und wenn nicht, schreitet der Ablauf fort zu S806. In S806 wird der festgelegte Erregungsstrombetrag unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese an die Objektivlinse 112 angelegt und schreitet der Ablauf fort zu S803. In S807 wird der Spitzenstrom, der den höchsten Fokusbewertungswert besitzt, aus der Beziehung zwischen dem Erregungsstrom und dem Fokusbewertungswert, der bis zu S805 gemessen wurde, berechnet. In S808 wird der Spitzenstrom (der Zielstrom) unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese an die Objektivlinse 112 angelegt und wird die Fokuseinstellung beendet.
Durch Anwenden der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese gemäß der vorliegenden Erfindung auf die erste Kondensorlinsensteuereinheit 105, die zweite Kondensorlinsensteuereinheit 108, die Objektivlinsensteuereinheit 111, die erste Deflektorsteuereinheit 119, die E × B-Steuereinheit 122 und die Astigmatismuskorrektureinrichtungs-Steuereinheit 129 wird die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort verbessert und kann eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung in kurzer Zeit realisiert werden.
<Zweite Ausführungsform>
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Technik beschrieben, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort der Ablenklinse verbessern und eine hochgenaue Sichtfeldbewegung in kurzer Zeit realisieren kann. Ein Rasterelektronenmikroskop wird als Beispiel einer Ladungsträgerstrahleinrichtung beschrieben.
9 ist ein Beispiel einer Sichtfeldbewegung unter Verwendung eines Bildverschiebungsdeflektors 128. Der Bildverschiebungsdeflektor 128 ist unter Verwendung eines oberen Deflektors 901 und eines unteren Deflektors 902 konfiguriert. Ein Elektronenstrahl 903 wird von der optischen Achse 110 durch das Ablenkfeld des oberen Deflektors 901 getrennt. Der getrennte Elektronenstrahl 903 wird durch das Ablenkfeld des unteren Deflektors 902 zu einem Fokuspunkt 904 vor der Objektivlinse 112 abgelenkt. Der Elektronenstrahl 903, der die Fokusposition 904 durchlaufen hat, durchläuft die Objektivlinse 112 und landet senkrecht zur Probe 114 von der optischen Achse 110 um einen Abstand ΔL getrennt. Wie oben beschrieben ist, werden in der Sichtfeldbewegung unter Verwendung des Bildverschiebungsdeflektors 128 die Magnetfeldstärken des oberen Deflektors 901 und des unteren Deflektors 902 geändert und wird der Einfallswinkel des Elektronenstrahls 903 in Bezug auf die Fokusposition 904 vor der Objektivlinse 112 angepasst, um die Probeneintreffposition des Elektronenstrahls 903 zu steuern.
10 ist ein Beispiel eines Problems der Sichtfeldbewegung unter Verwendung des Bildverschiebungsdeflektors 128. Hier wird ein Fall, in dem der obere Deflektor 901 und der untere Deflektor 902, die den Bildverschiebungsdeflektor 128 konfigurieren, aufgrund des Einflusses einer Hysterese nicht die gewünschten Magnetfeldstärken ausgeben, als Beispiel beschrieben. Ein Elektronenstrahl 903' wird von der optischen Achse 110 durch das Ablenkfeld des oberen Deflektors 901 getrennt. Dann wird der Elektronenstrahl 903 durch das Ablenkfeld des unteren Deflektors 902 zu einer Position abgelenkt, die vom Fokuspunkt 904 vor der Objektivlinse 112 verschieden ist. Der Elektronenstrahl 903 wird zu der Position abgelenkt, die von der Fokusposition 904 vor der Objektivlinse 112 verschieden ist, durchläuft die Objektivlinse 112 und tritt von der optischen Achse 110 um einen Abstand ΔL+ΔL' getrennt bei einem Neigungswinkel Δθ in die Probe 114 ein. Wie oben beschrieben ist, kann, falls der obere Deflektor 901 und der untere Deflektor 902, die den Bildverschiebungsdeflektor 128 konfigurieren, die gewünschten Magnetfeldstärken aufgrund des Einflusses einer Hysterese nicht ausgeben, das Sichtfeld nicht zur gewünschten Position bewegt werden. Zusätzlich wird, wenn der Elektronenstrahl 903 bei dem Neigungswinkel Δθ in die Probe eintritt, eine Aberration aufgrund des Neigungswinkels erzeugt und wird die Auflösung nachteilig verschlechtert. Zusätzlich kann, wenn ein Strom eines theoretischen Werts an den Deflektor angelegt wird, dann, wenn die Form des Ablenkfelds durch den Einfluss der Hysterese verzerrt wird, das Sichtfeld nicht in Übereinstimmung mit der Theorie bewegt werden.
11 ist ein Ablaufplan der Sichtfeldbewegung durch den Bildverschiebungsdeflektor 128, die durch die Steuereinheit 126 ausgeführt wird. Zunächst bewegt die Gestellsteuereinheit 115 das Gestell 113 zur Beobachtungsposition (S1101). In S1102 werden optische Bedingungen zum Erfassen eines SEM-Bilds eingestellt. Die optischen Bedingungen enthalten eine Beschleunigungsspannung, die durch die Elektronenkanonensteuereinheit 104 gesteuert wird, eine Verzögerungsspannung, die durch die Verzögerungsspannungssteuereinheit 117 gesteuert wird, den Erregungsstrom der Kondensorlinse, der durch die Kondensorlinsensteuereinheit gesteuert wird, den Erregungsstrom der Objektivlinse, der durch die Objektivlinsensteuereinheit 111 gesteuert wird, die Erregungsströme von verschiedenen Deflektoren und dergleichen. In S1103 wird ein Sichtfeld gewählt. Bei der Auswahl des Sichtfelds kann der Anwender beliebige Koordinaten oder voreingestellte Koordinaten festlegen. In S1104 wird der Betrag einer Sichtfeldbewegung aus den aktuellen Koordinaten und den festgelegten Koordinaten berechnet. In S1105 wird der Erregungsstrombetrag, der an den oberen Deflektor 901 und den unteren Deflektor 902, die den Bildverschiebungsdeflektor 128 konfigurieren, angelegt werden soll, aus dem berechneten Betrag einer Sichtfeldbewegung berechnet. In S1106 wird der Erregungsstrom (der Zielstrom), der unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese berechnet wird, an den oberen Deflektor 901 und den unteren Deflektor 902 angelegt.
Während der Untersuchung und der Messung der Probe ist es nötig, Aufwärts-, Abwärts-, Links- und Rechtsbewegungen des Sichtfelds häufig durchzuführen. Durch Anwenden der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Ablenklinse ist selbst dann, wenn ein Strom in der Richtung, die dem Strompfad des Gleichstroms entgegengesetzt ist, angelegt wird, die Stromsteuerung zum Zirkulieren des Strompfads in einem größeren Bereich als der Zielstrom unnötig und kann eine hochgenaue Sichtfeldbewegung in kurzer Zeit realisiert werden.
<Dritte Ausführungsform>
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Technik beschrieben, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort der E × B-Linse verbessern und eine hochgenauen Aberrationskorrektur in kurzer Zeit realisieren kann. Ein Rasterelektronenmikroskop wird als Beispiel einer Ladungsträgerstrahleinrichtung beschrieben.
12 ist ein Beispiel der E × B-Linse 123. Die E × B-Linse 123 ist unter Verwendung z. B. von Deflektoren des Typs für elektrische Felder (die V1 bis V8 entsprechen) von 8 Polen und Deflektoren des Typs für magnetische Felder (II bis 18) von 8 Polen konfiguriert. Die dritte Ausführungsform ist nicht auf 8 Pole beschränkt und ist auf Multipollinsen wie z. B. 4 Pole, 6 Pole, 10 Pole und 12 Pole anwendbar. Die E × B-Linse 123, die unter Verwendung von 8 Polen konfiguriert ist, kann ein vorgegebenes Multipolfeld erzeugen, wenn ein elektrisches Feld oder ein Erregungsstrom jedes Pols in einem vorgegebenen Verhältnis angelegt werden. Beispiele des Multipolfelds enthalten z. B. ein Dipolfeld, ein Quadrupolfeld, ein Hexapolefeld, ein Oktupolfeld und dergleichen. Die E × B-Linse 123 besitzt eine Rolle des Ablenkens von Elektronen von der optischen Achse 110 zum Detektor 125 unter Verwendung eines Dipolfelds und eine Rolle des Korrigierens der Aberration (des Astigmatismus, der chromatische Aberration, der Ablenkverzerrung und dergleichen), die erzeugt wird, wenn die Elektronen von der optischen Achse 110 abgelenkt werden. Ein Verfahren zum Ausgeben eines Multipolfelds und ein Verfahrens zum Korrigieren einer Aberration werden in Patentliteratur 2 beschrieben.
13 ist ein Beispiel eines Problems der E × B-Linse 123, die unter Verwendung von 8 Polen konfiguriert ist. Hier wird ein Fall, in dem ein Astigmatismus, der erzeugt wird, wenn Elektronen von der optischen Achse 110 abgelenkt werden, durch Überlagern eines Quadrupolfelds des Magnetfeldtyps auf die E × B-Linse 123, an die ein Dipolfeld des Magnetfeldtyps angelegt ist, korrigiert wird, als Beispiel beschrieben. Es wird angenommen, dass jeder Pol der E × B-Linse 123 eine Magnetfeldantwort 1301 zeigt. Wenn ein Dipolfeld des Magnetfeldtyps an die E × B-Linse 123 angelegt wird, unterscheidet sich der Erregungsstrombetrag für jeden Pol. Zum Beispiel ist der Erregungsstrom eines Pols I1 ein Erregungsstrom A1 und ist der Erregungsstrom eines Pols I2 ein Erregungsstrom A2. Wenn ein Quadrupolfeld des Magnetfeldtyps erhöht oder verringert wird, um den Astigmatismus aus diesem Zustand zu korrigieren, unterscheidet sich die Magnetfeldantwort für jeden Pol. Zum Beispiel zeigt der Pol I1 eine Magnetfeldantwort 1302 und zeigt der Pol I2 eine Magnetfeldantwort 1303. Der Grund dafür, dass sich die Magnetfeldantwort für jeden Pol unterscheidet, ist, dass sich die magnetische Permeabilität des Magnetkörpers gemäß dem Erregungsstrombetrag ändert. Obwohl 13 die Magnetfeldantworten des Pols I1 und des Pols I2 zeigt, zeigen auch die weiteren Pole verschiedene Magnetfeldantworte, ähnlich den Magnetfeldantworten 1302 und 1303. Zusätzlich tritt, obwohl der Quadrupolfeld des Magnetfeldtyps hier als Beispiel beschrieben wurde, dasselbe Problem für die weiteren Multipolfelder auf. Die weiteren Multipolfelder enthalten ein Dipolfeld, ein Quadrupolfeld, ein Hexapolefeld, ein Oktupolfeld, ein Dodekapolfeld und dergleichen, die jeweils Komponenten (eine X-Richtung und eine Y-Richtung) in zwei Richtungen besitzen.
Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn ein vorgegebenes Multipolfeld durch einen Erregungsstrom in Übereinstimmung mit der Theorie unter Verwendung der Pole, die verschiedene Magnetfeldantworten besitzen, erzeugt wird, keine gewünschte Multipolfeldform erhalten. Wenn eine gewünschte Multipolfeldform nicht erhalten wird, kann die Korrektur gemäß der Theorie nicht genau durchgeführt werden. Zum Beispiel treten neue Probleme derart auf, dass die Auflösung sich aufgrund der Erzeugung einer parasitären Aberration wie z. B. einer Koma-Aberration verschlechtert ist und die optische Achse aufgrund der Erzeugung eines parasitären Dipolfelds abweicht. Zusätzlich wird, falls die Magnetfeldantwort jedes Pols instabil ist, eine parasitäre Aberration, die durch Abweichung von der idealen Form verursacht wird, nichtlinear erzeugt. Wenn eine parasitäre Aberration nichtlinear erzeugt wird, kann die parasitäre Aberration nicht vorgesteuert werden und die benötigt Steuerung nachteilig Zeit.
14 ist ein Ablaufplan einer Astigmatismuseinstellung unter Verwendung der E × B-Linse 123. Zunächst bewegt die Gestellsteuereinheit 115 das Gestell 113 zur Beobachtungsposition (S1402). Falls eine Probe zur Astigmatismuseinstellung am Gestell 113 als eine Normprobe montiert ist, wird das Gestell 113 derart bewegt, dass die Probe zur Anpassung im Sichtfeld des SEM ist. In S1403 werden optische Bedingungen zum Erfassen eines SEM-Bilds eingestellt. Die optischen Bedingungen enthalten eine Beschleunigungsspannung, die durch die Elektronenkanonensteuereinheit 104 gesteuert wird, eine Verzögerungsspannung, die durch die Verzögerungsspannungssteuereinheit 117 gesteuert wird, den Erregungsstrom der Kondensorlinse, der durch die Kondensorlinsensteuereinheit gesteuert wird, den Erregungsstrom der Objektivlinse, der durch die Objektivlinsensteuereinheit 111 gesteuert wird, die Erregungsströme von verschiedenen Deflektoren und dergleichen. In S404 wird ein Beobachtungsbild fotografiert. In S1405 wird der Astigmatismusbewertungswert des fotografierten SEM-Bilds gemessen. Der Astigmatismusbewertungswert ist ein Zahlenwert, der durch Berechnen der Schärfe jeder Orientierung des SEM-Bilds und unter Verwendung der Differenz, Verhältnis oder dergleichen der Schärfe erhalten wird. In S1406 wird bestimmt, ob die festgelegte Anzahl von Astigmatismussuchen erfüllt wurde, und dann, wenn die festgelegte Anzahl von Astigmatismussuchen erfüllt wurde, schreitet der Ablauf fort zu S1408 und dann, wenn nicht, schreitet der Ablauf fort zu S1407. In S1407 wird der festgelegte Erregungsstrombetrag auf die E × B-Linse 123 unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese angelegt und schreitet der Ablauf fort zu S1404. In S1408 wird der Spitzenstrom, der den höchsten Astigmatismusbewertungswert besitzt, aus der Beziehung zwischen dem Erregungsstrom und dem Astigmatismusbewertungswert, der bis zu S1406 gemessen wurde, berechnet. In S1409 wird der Spitzenstrom (der Zielstrom) unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese an die E × B-Linse 123 angelegt und wird die Astigmatismuseinstellung beendet.
Durch Anwenden der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Multipollinse ist selbst dann, wenn ein Strom in der Richtung angelegt wird, die dem Strompfad des Gleichstroms entgegengesetzt ist, die Stromsteuerung zum Zirkulieren des Strompfads in einem größeren Bereich als der Zielstrom unnötig und kann eine hochgenaue Aberrationskorrektur in kurzer Zeit realisiert werden.
<Vierte Ausführungsform>
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Technik beschrieben, die die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort einer magnetisch gekoppelten Linsengruppe verbessern und eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung realisieren kann. Ein Rasterelektronenmikroskop wird als Beispiel einer Ladungsträgerstrahleinrichtung beschrieben.
15 ist ein Beispiel, in dem der obere Deflektor 901 und der untere Deflektor 902, die den Bildverschiebungsdeflektor 128 konfigurieren, magnetisch gekoppelt sind. Falls eine Abstand ΔH zwischen dem oberen Deflektor 901 und dem unteren Deflektor 902 des Bildverschiebungsdeflektors 128 eng ist, wenn ein Ablenkfeld 1501 durch den oberen Deflektor 901 erzeugt wird, wird durch den Magnetfeldaustritt zum unteren Deflektor 901 ein Ablenkfeld 1502 erzeugt. Dieser Magnetfeldaustritt ist nicht auf den Bildverschiebungsdeflektor 128 beschränkt und tritt auch in weiteren Linsen auf, wenn der Abstand zwischen den Linsen, die in der Ebene aufgeteilt sind, der Abstand zwischen den weiteren Linsen, der Abstand zwischen magnetisierten Komponenten wie z. B. magnetischen Schirmen oder dergleichen eng ist.
16 ist ein Beispiel eines Problems in der Magnetfeldantwort im Bildverschiebungsdeflektor 128. Hier wird die Magnetfeldantwort des unteren Deflektors 902 beschrieben, falls das Magnetfeld aus dem oberen Deflektor 901 austritt.
Der untere Deflektor 902 zeigt eine Magnetfeldantwort 1601 auf einen Erregungspfad im Uhrzeigersinn. Der Deflektor 902 gibt bei einem Erregungsstrom LO eine Magnetfeldstärke BO aus und gibt bei L1, der durch Erhöhen des Erregungsstroms LO um ΔI erhalten wird, eine Magnetfeldstärke B1 aus. Wenn der untere Deflektor 902 die Magnetfeldstärke B0 bei dem Erregungsstrom LO ausgibt und das Magnetfeld in der Richtung, die dem Erregungspfad entgegengesetzt ist, aufgrund des Magnetfeldaustritts vom oberen Deflektor 901 empfangen wird, folgt die Magnetfeldstärke des unteren Deflektors 902 einen instabilen Pfad, der durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, und erreicht eine Magnetfeldstärke BO' (den Scheinerregungsstrom LO'). Zum jetzigen Zeitpunkt folgt dann, wenn der Erregungsstrom des unteren Deflektors 902 um ΔI erhöht wird, die Magnetfeldstärke des unteren Deflektors 902 einem instabilen Pfad, der durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, und erreicht eine Magnetfeldstärke B1'. Wie oben beschrieben ist, tritt in der magnetisch gekoppelten Linsengruppe dann, wenn das Magnetfeld in der Richtung, die dem Erregungspfad, der gespeichert ist, entgegengesetzt ist, durch den Magnetfeldaustritt empfangen wird, ein Problem neu auf, dass die gespeicherte Magnetfeldantwort verloren wird. Zusätzlich liegt auch ein Problem vor, dass dann, wenn eine Verzerrung der Form des Ausgabefelds aufgrund des Magnetfeldaustritts auftritt, eine gewünschte Korrekturfunktion unvollständig wird und eine Korrektur gemäß der Theorie nicht durchgeführt werden kann.
17 ist ein Ablaufplan einer Sichtfeldbewegung unter Verwendung des Bildverschiebungsdeflektors 128. Ein Beispiel eines Magnetfeldeinstellungsablaufs in der magnetisch gekoppelten Linsengruppe wird unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Zunächst bewegt die Gestellsteuereinheit 115 das Gestell 113 zur Beobachtungsposition (S1701). In S1702 werden optische Bedingungen zum Erfassen eines SEM-Bilds eingestellt. Die optischen Bedingungen enthalten eine Beschleunigungsspannung, die durch die Elektronenkanonensteuereinheit 104 gesteuert wird, eine Verzögerungsspannung, die durch die Verzögerungsspannungssteuereinheit 117 gesteuert wird, den Erregungsstrom der Kondensorlinse, der durch die Kondensorlinsensteuereinheit gesteuert wird, den Erregungsstrom der Objektivlinse, der durch die Objektivlinsensteuereinheit 111 gesteuert wird, die Erregungsströme von verschiedenen Deflektoren und dergleichen. In S1703 wird ein Sichtfeld gewählt. Der Anwender kann beliebige Koordinaten oder voreingestellte Koordinaten in der Auswahl des Sichtfelds festlegen. In S1704 wird der Betrag einer Sichtfeldbewegung aus den aktuellen Koordinaten und den festgelegten Koordinaten berechnet. In S1705 wird ein Gestell zum Ändern des Erregungsstroms gewählt. In S1706 wird der Erregungsstrombetrag des festgelegten Gestells auf der Grundlage des berechneten Betrags einer Sichtfeldbewegung berechnet. In S1707 wird ein festgelegter Erregungsstrom (ein Zielstrom) an ein festgelegtes Gestell unter Verwendung der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese angelegt. In S1708 schreitet dann, wenn die Erregungsströme aller Gestelle nicht geändert werden, der Ablauf fort zu S1705 und wird dann, wenn die Erregungsströme aller Gestelle geändert werden, die Sichtfeldbewegung beendet.
In 17 wird der Erregungsstrom für jedes Linsengestell geändert, kann jedoch für jedes Linsengestell gleichzeitig geändert werden, um die Einstellzeit zu verkürzen. Es ist bevorzugt, dass die Amplitude a0 des Wechselstroms, der für die Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese verwendet wird, derart eingestellt wird, dass die Magnetfeldantwort einer vorgegebenen Linse sich nicht ändert, selbst wenn der Wechselstrom, der die Amplitude a0 besitzt, an die Linse angelegt wird, die am nächsten bei der vorgegebenen Linse in der magnetisch gekoppelten Linsengruppe liegt.
Durch Anwenden der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese gemäß der vorliegenden Erfindung auf die magnetisch gekoppelte Linsengruppe wird eine Änderung der Magnetfeldantwort der benachbarten Linse aufgrund des Magnetfeldaustritts verhindert und kann eine hochgenaue Elektronenbahnsteuerung in kurzer Zeit realisiert werden.
<Fünfte Ausführungsform>
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Änderungsbeispiel der Stromsteuerung zur Relaxation der Hysterese der Magnetfeldlinse beschrieben.
18A zeigt ein erstes Beispiel einer Hystereserelaxationsstromsteuerung. Ein Wechselstrom, der eine Amplitude a0 besitzt, wird an eine Magnetfeldlinse, die einen vorgegebenen Anfangsstrom 1801 zur Zeit tO besitzt, angelegt. Dann wird ein Gleichstrom, der eine Amplitude a1 (< a0) besitzt, durch Ansteuern zur Zeit t1 angelegt (Erregungsstrom 1802). Dann wird ein Wechselstrom, der eine Amplitude a0 besitzt, zur Zeit t2 angelegt. Dann wird ein Gleichstrom, der eine Amplitude a1 (< aO) besitzt, durch Ansteuern zur Zeit t3 angelegt (Erregungsstrom 1803). Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn der Wechselstrom und der Gleichstrom, die wechselseitig und periodisch abgeteilt sind, kombiniert werden, um den Erregungsstrom zu erzeugen, und eine Stromsteuerung zum Zirkulieren in einem vorgegebenen Umfang angelegt wird, die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort verbessert. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass der Wechselstrom für mindestens einen Zyklus oder mehr in einem Zyklus des Gleichstroms erzeugt wird.
18B zeigt ein zweites Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung. Ein Wechselstrom, der eine Amplitude a0 besitzt, wird an eine Magnetfeldlinse angelegt, die einen vorgegebenen Anfangsstrom 1801 zur Zeit tO besitzt. Dann wird ein Gleichstrom, der eine Amplitude a1 (= a0) besitzt, durch Ansteuern zur Zeit t1 angelegt (Erregungsstrom 1804). Dann wird ein Wechselstrom, der eine Amplitude aO besitzt, zur Zeit t2 angelegt. Dann wird ein Gleichstrom, der eine Amplitude a1 (= a0) besitzt, durch Ansteuern zur Zeit t3 angelegt (Erregungsstrom 1805). Wie oben beschrieben ist, kann dann, wenn die Amplituden des Wechselstroms und des Gleichstroms gleich gestaltet werden (a1 = a0), die Stromänderung in einem großen Bereich in einer kürzeren Zeit als im ersten Beispiel realisiert werden. Allerdings folgt, falls die Amplitude des Gleichstroms größer als die Amplitude des Wechselstroms gesetzt wird (a1 > a0), die Steuerung einem Pfad, der nicht gespeichert ist, derart, dass die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort gering wird.
18C zeigt ein drittes Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung. In dem Beispiel wird die Wellenform des Wechselstroms im ersten Beispiel zu einer Sinusschwingung geändert. Wenn die Wellenform des Wechselstroms zu einer Sinusschwingung geändert wird, werden die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Erregungsstroms langsamer als die einer Rechteckschwingung und kann eine Stromversorgungsfluktuation wie z. B. ein Überschwingen und ein Klingeln verhindert werden. Entsprechend wird die Magnetfeldantwort, die der Stromversorgungsfluktuation folgt, verhindert und wird die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort im Vergleich zum ersten Beispiel verbessert. Die Form des Wechselstroms ist nicht auf eine Sinusschwingung beschränkt, sondern kann eine Trapezschwingung, eine Dreiecksschwingung oder dergleichen sein, wenn die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Erregungsstroms verzögert sind.
18D zeigt ein viertes Beispiel der Hystereserelaxationsstromsteuerung. In dem Beispiel werden ein Wechselstrom 1806 und ein Gleichstrom 1807 (1808) kontinuierlich angesteuert. In dem Beispiel wird jeder Strom gesteuert, um |a0| ≥ |a1| zu erfüllen, wenn die Amplitude des Wechselstroms a0 ist, der Zyklus t1 ist und der Betrag der Änderung des Gleichstroms während des Zyklus t1 a1 ist. Entsprechend kann die Stromänderung einem größeren Bereich in einer kürzeren Zeit als im ersten Beispiel realisiert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 19A bis 19G eine Stromwellenform für jeden Zeitablauf, in dem der Gleichstrom in der Wellenform des Wechselstroms angesteuert wird, beschrieben. Im Folgenden werden die Amplituden des Wechselstroms und des Gleichstroms als |a0| = |a1| beschrieben.
19A ist ein Beispiel von drei Zeitabläufen zum Ansteuern des Gleichstroms in der Wellenform des Wechselstroms. In der Wellenform des Wechselstroms, der in 19A gezeigt ist, liegen ein erster Anstiegszeitraum T1, ein erster Abfallzeitraum T2 und ein zweiter Anstiegszeitraum T3 vor. In jedem dieser drei Zeiträume kann der Gleichstrom mit dem Wechselstrom kombiniert werden. Beispiele des kombinierten Stroms in jedem Zeitablauf sind unten beschrieben.
19B bis 19D sind Beispiele von Stromwellenformen, falls die Anfangsamplitude des Wechselstroms und die Amplitude des Gleichstroms dasselbe Vorzeichen besitzen.
19B zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 nimmt der Erregungsstrom um 2 × a0 zu. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um 2 × a0 ab. Dann nimmt im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Erregungsstrom um a0 zu.
19C zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 nimmt der Erregungsstrom um a0 zu. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um a0 ab. Dann nimmt im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Erregungsstrom um a0 zu.
19D zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 nimmt der Erregungsstrom um a0 zu. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um 2 × a0 ab. Dann nimmt im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Erregungsstrom um 2 × a0 zu.
19E bis 19G sind Beispiele von Stromwellenformen, falls die Anfangsamplitude des Wechselstroms und die Amplitude des Gleichstroms verschiedene Vorzeichen besitzen.
19E zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 löschen der Wechselstrom und der Gleichstrom einander aus und ändert sich der Erregungsstrom nicht. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um 2 × a0 ab. Dann nimmt im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Erregungsstrom um a0 zu.
19F zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 nimmt der Erregungsstrom um a0 zu. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um 3 × a0 ab. Dann nimmt im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Erregungsstrom um a0 zu.
19G zeigt eine Stromwellenform, falls der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird. Im ersten Anstiegszeitraum T1 nimmt der Erregungsstrom um a0 zu. Dann nimmt im ersten Abfallzeitraum T2 der Erregungsstrom um 2 × a0 ab. Dann löschen im zweiten Anstiegszeitraum T3 der Wechselstrom und der Gleichstrom einander aus und ändert sich der Erregungsstrom nicht.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 20A bis 20B die Magnetfeldantwort durch die Stromsteuerung, die in 19B bis 19G gezeigt ist, beschrieben.
Ein Muster 1 in 20A ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird, wie in 19B gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2002, wobei der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird, angewendet wird, zirkuliert der Strom auf einem Erregungspfad 2003 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um eine Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen.
Ein Muster 2 in 20A ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird, wie in 19C gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2005, wobei der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird, angewendet wird, zirkuliert der Strom auf einem Erregungspfad 2006 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um die Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen.
Ein Muster 3 in 20A ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird, wie in 19D gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2007, wobei der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird, angewendet wird, zirkuliert der Strom auf einem Erregungspfad 2008 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um die Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen.
Wie in den oben beschriebenen Mustern 1 bis 3 gezeigt ist, kann dann, wenn die Anfangsamplitude des Wechselstroms und die Amplitude des Gleichstroms derart gestaltet sind, dass sie dasselbe Vorzeichen besitzen, und der Strom derart gesteuert wird, dass er auf dem Strompfad zirkuliert, eine äußerst reproduzierbare Magnetfeldantwort erhalten werden.
Ein Muster 4 in 20B ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird, wie in 19E gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2009, wobei der Gleichstrom im ersten Anstiegszeitraum T1 angesteuert wird, angewendet wird, folgt der Strom einem Erregungspfad 2010 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um eine Magnetfeldstärke 2011 zu erreichen.
Ein Muster 5 in 20B ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird, wie in 19F gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2012, wobei der Gleichstrom im ersten Abfallzeitraum T2 angesteuert wird, angewendet wird, folgt der Strom einem Erregungspfad 2013 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um die Magnetfeldstärke 2011 zu erreichen.
Ein Muster 6 in 20B ist eine Magnetfeldantwort, falls der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird, wie in 19G gezeigt ist. Wenn ein Strompfad 2014, wobei der Gleichstrom im zweiten Anstiegszeitraum T3 angesteuert wird, angewendet wird, folgt der Strom einem Erregungspfad 2015 von der Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms, um die Magnetfeldstärke 2011 zu erreichen.
Wie im oben beschriebenen Muster 4 bis 6 gezeigt ist, wird, falls die Anfangsamplitude des Wechselstroms und die Amplitude des Gleichstroms verschiedene Vorzeichen besitzen, der Strom gesteuert, um in einem Abschnitt des Strompfads zu zirkulieren.
21 ist ein Beispiel einer Stromsteuerung, falls das Stromvorzeichen des Gleichstroms umgekehrt ist. Hier werden 3 der Muster, die in 20A bis 20B beschrieben sind, aufgenommen und beschrieben.
Eine Kombination des Musters 1 und des Musters 6 wird beschrieben. Zunächst wird der Erregungsstrom im Strompfad 2002 des Musters 1 angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt zirkuliert die Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms auf dem Erregungspfad 2003, um die Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen. Als nächstes wird, falls das Stromvorzeichen des Gleichstroms entgegengesetzt ist, um von der Magnetfeldstärke 2004 zur Magnetfeldstärke 2001 zurückzukehren, der Erregungsstrom im Strompfad 2014 des Musters 6 angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt folgt die Magnetfeldstärke 2004 dem Pfad, der im Strompfad 2002 gespeichert ist, um die Magnetfeldstärke 2001 zu erreichen.
Eine Kombination des Musters 2 und eines Musters, das durch Umkehren der Phase des Musters 2 erhalten wird, wird beschrieben. Zunächst wird der Erregungsstrom im Strompfad 2005 des Musters 2 angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt zirkuliert die Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms auf dem Erregungspfad 2006, um die Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen. Als nächstes wird, falls das Stromvorzeichen des Gleichstroms entgegengesetzt ist, um von der Magnetfeldstärke 2004 zur Magnetfeldstärke 2001 zurückzukehren, der Erregungsstrom in einem Strompfad 2101, der durch Umkehren der Phase des Musters 2 erhalten wird, angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt folgt die Magnetfeldstärke 2004 dem Pfad, der im Strompfad 2005 gespeichert ist, um die Magnetfeldstärke 2001 zu erreichen.
Eine Kombination des Musters 3 und des Musters 4 wird beschrieben. Zunächst wird der Erregungsstrom im Strompfad 2007 des Musters 3 angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt zirkuliert die Magnetfeldstärke 2001 eines vorgegebenen Anfangsstroms auf dem Erregungspfad 2008, um die Magnetfeldstärke 2004 zu erreichen. Als nächstes wird, falls das Stromvorzeichen des Gleichstroms entgegengesetzt ist, um von der Magnetfeldstärke 2004 zur Magnetfeldstärke 2001 zurückzukehren, der Erregungsstrom im Strompfad 2009 des Musters 4 angelegt. Zum jetzigen Zeitpunkt folgt die Magnetfeldstärke 2004 dem Pfad, der im Strompfad 2007 gespeichert ist, um die Magnetfeldstärke 2001 zu erreichen.
Da die Magnetfeldantworten der drei Kombinationen, die in 21 gezeigt sind, in der ersten Hälfte und der zweiten Hälfte der Kombinationen demselben zirkulierenden Pfad folgen, können die Magnetfeldantworten reproduzierbar variiert werden. Deshalb sind diese drei Kombinationen wünschenswert als der Erregungsstrom.
Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn der Ansteuerzeitablauf (die Phase) des Gleichstroms oder die Phase des Wechselstroms mindestens einmal geändert, um zu steuern, um dem vergangenen Strompfad zu folgen, die Reproduzierbarkeit der Magnetfeldantwort selbst dann verbessert, wenn das Stromvorzeichen des Gleichstroms entgegengesetzt ist.
<Änderungsbeispiel der vorliegenden Erfindung>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern enthält verschiedene Änderungsbeispiele. Zum Beispiel wurden die Ausführungsformen zum Zweck des Erläuterns der vorliegenden Erfindung in einer Art, die einfach verständlich ist, genau beschrieben und sind nicht notwendigerweise auf die beschränkt, die alle Konfigurationen, die oben beschrieben sind, besitzen. Zusätzlich ist es auch möglich, einen Abschnitt der Konfiguration einer Ausführungsform mit der Konfiguration einer weiteren Ausführungsform zu ersetzen und die Konfiguration einer Ausführungsform zur Konfiguration einer weiteren Ausführungsform hinzuzufügen. Zusätzlich können einige Konfigurationen jeder Ausführungsform zu weiteren Konfigurationen hinzugefügt, daraus gelöscht und durch sie ersetzt werden.
Die Ladungsträgerstrahleinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist nicht auf das Rasterelektronenmikroskop, das in 1 gezeigt ist, beschränkt, sondern ist auch auf ein Rastertransmissionselektronenmikroskop, ein Transmissionselektronenmikroskop, ein Rasterionenmikroskop, eine Einrichtung mit fokussiertem lonenstrahl und dergleichen anwendbar.
Bezugszeichenliste

101: Kathode
102: Erste Anode
103: Zweite Anode
104: Elektronenkanonensteuereinheit
105: Erste Kondensorlinsensteuereinheit
106: Erste Kondensorlinse
107: Bewegliche Objektivblende
108: Zweite Kondensorlinsensteuereinheit
109: Zweite Kondensorlinse
110: Optische Achse
111: Objektivlinsensteuereinheit
112: Objektivlinse
113: Gestell
114: Probe
115: Gestellsteuereinheit
116: Probenhöhenmessvorrichtung
117: Verzögerungsspannungssteuereinheit
118: Verzögerungsstromversorgung
119: Erste Deflektorsteuereinheit
120: Erster Abtastdeflektor
121: Sekundärelektronenumsetzplatte
122: E × B-Steuereinheit
123: E × B-Linse
124: Detektorsteuereinheit
125: Detektor
126: Steuereinheit
127: Anzeigeeinrichtung
128: Bildverschiebungsdeflektor
129: Astigmatismuskorrektureinrichtungs-Steuereinheit
130: Astigmatismuskorrektureinrichtung

Claims

Ladungsträgerstrahleinrichtung, die eine Probe mit einem Ladungsträgerstrahl bestrahlt, wobei die Einrichtung Folgendes umfasst: eine Magnetfeldlinse, die ein Magnetfeld zum Ändern der Ausbreitungsrichtung des Ladungsträgerstrahls erzeugt; und einen Strom-Controller, der einen Erregungsstrom der Magnetfeldlinse steuert, wobei der Strom-Controller den Erregungsstrom durch Kombinieren eines Gleichstroms und eines Wechselstroms erzeugt.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Erregungsstrom, wenn das Magnetfeld, das durch die Magnetfeldlinse erzeugt wird, eine Zielmagnetfeldstärke erreicht, I1 ist und die Amplitude des Wechselstroms I2 ist, der Strom-Controller den Wechselstrom steuert, um |I1| > |I2| zu erfüllen.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom-Controller den Strompegel des Gleichstroms allmählich ändert und der Strom-Controller den Wechselstrom mit dem Gleichstrom, der sich allmählich ändert, kombiniert.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 3, wobei der Strom-Controller die Magnetfeldlinse unter Verwendung des Erregungsstroms, der durch Kombinieren des Gleichstroms und des Wechselstroms erzeugt wird, derart ansteuert, dass eine Hysterese in einem Fluktuationsprozess des Erregungsstroms und der Stärke des Magnetfelds verhindert wird.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 3, wobei dann, wenn der Erregungsstrom erhöht wird, der Strom-Controller den Strompegel des Gleichstroms allmählich erhöht und den Wechselstrom mit dem Gleichstrom kombiniert und dann, wenn der Erregungsstrom verringert wird, der Strom-Controller den Strompegel des Gleichstroms allmählich verringert und den Wechselstrom mit dem Gleichstrom kombiniert.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 5, wobei dann, wenn die Amplitude des Wechselstroms I2 ist und die Fluktuationsbreite des Strompegels des Gleichstroms I3 ist, der Strom-Controller den Gleichstrom und den Wechselstrom steuert, um |I2| ≥ |I3| zu erfüllen.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Vorzeichen der anfänglichen Amplitude des Wechselstroms gleich dem Änderungsbetrag des Gleichstroms, der zum Setzen des Magnetfelds, das durch die Magnetfeldlinse erzeugt wird, zur Zielmagnetfeldstärke nötig ist.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom-Controller die Phase des Gleichstroms und/oder die Phase des Wechselstroms beim Umkehren der Fluktuationsrichtung des Erregungsstroms von der zunehmenden Richtung zur abnehmenden Richtung oder beim Umkehren der Fluktuationsrichtung von der abnehmenden Richtung zur zunehmenden Richtung einmal oder mehrmals ändert.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Strom-Controller in einem eines ersten Anstiegszeitraums des Wechselstroms, eines Abfallzeitraums des Wechselstroms und eines zweiten Anstiegszeitraums des Wechselstroms in einem Zyklus des Wechselstroms den Gleichstrom mit dem Wechselstrom kombiniert und der Strom-Controller die Magnetfeldantwort der Magnetfeldlinse in einem vorgegebenen Umfang durch Ändern eines Zeitraums, in dem der Gleichstrom mit dem Wechselstrom kombiniert ist, oder durch Umkehren des Vorzeichens des Gleichstroms zirkuliert.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 9, wobei der Strom-Controller die Magnetfeldantwort in einem Abschnitt des vorgegebenen Umfangs fluktuiert und dann die Magnetfeldantwort im verbleibenden Abschnitt des vorgegebenen Umfangs nach dem Ändern eines Zeitraums, in dem der Gleichstrom mit dem Wechselstrom kombiniert ist, oder dem Umkehren des Vorzeichens des Gleichstroms fluktuiert, wodurch die Magnetfeldantwort im vorgegebenen Umfang zirkuliert wird, und der Strom-Controller den Erregungsstrom derart steuert, dass ein zirkulierender Pfad im Abschnitt und ein zirkulierender Pfad im verbleibenden Abschnitt demselben zirkulierenden Pfad folgen.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 10, wobei der Strom-Controller die Magnetfeldantwort im Abschnitt durch Kombinieren des Gleichstroms, der dasselbe Vorzeichen wie die Anfangsamplitude des Wechselstroms besitzt, mit dem Wechselstrom im ersten Anstiegszeitraum fluktuiert und dann die Magnetfeldantwort im verbleibenden Abschnitt durch Kombinieren des Gleichstroms, der das der anfänglichen Amplitude des Wechselstroms entgegengesetzte Vorzeichen besitzt, mit dem Wechselstrom im zweiten Anstiegszeitraum fluktuiert, und der Strom-Controller die Magnetfeldantwort im Abschnitt durch Kombinieren des Gleichstroms, der dasselbe Vorzeichen wie die Anfangsamplitude des Wechselstroms besitzt, mit dem Wechselstrom im Abfallzeitraum fluktuiert und dann die Magnetfeldantwort im verbleibenden Abschnitt durch Umkehren der Phase des zirkulierenden Pfads der Magnetfeldantwort im Abschnitt fluktuiert, oder der Strom-Controller die Magnetfeldantwort im Abschnitt durch Kombinieren des Gleichstroms, der dasselbe Vorzeichen wie die Anfangsamplitude des Wechselstroms besitzt, mit dem Wechselstrom im zweiten Anstiegszeitraum fluktuiert und dann die Magnetfeldantwort im verbleibenden Abschnitt durch Kombinieren des Gleichstroms, der das zur anfänglichen Amplitude des Wechselstroms entgegengesetzte Vorzeichen besitzt, mit dem Wechselstrom im ersten Anstiegszeitraum fluktuiert.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom-Controller ein Zeitintervall bereitstellt, in dem der Wechselstrom nicht geliefert wird, nachdem der Wechselstrom für einen Zyklus als der Erregungsstrom geliefert worden ist, bis der Wechselstrom für den nächsten Zyklus als der Erregungsstrom geliefert worden ist, und der Strom-Controller ein Zeitintervall bereitstellt, in dem der Gleichstrom nicht geliefert wird, nachdem der Gleichstrom als der Erregungsstrom geliefert worden ist, bis der Gleichstrom für das nächste Mal als der Erregungsstrom geliefert wird.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom-Controller den Wechselstrom für mindestens einen Zyklus oder mehr in einem Zyklus des Gleichstroms erzeugt.
Ladungsträgerstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetfeldlinse als eine runde Linse konfiguriert ist, die Ladungsträgerstrahleinrichtung ferner einen Controller zum Erzeugen eines Beobachtungsbilds der Probe durch Detektieren von Sekundärpartikeln, die erzeugt werden, wenn die Probe mit dem Ladungsträgerstrahl bestrahlt wird, umfasst und der Strom-Controller den Erregungsstrom derart steuert, dass eine Änderung der Schärfe des Beobachtungsbilds vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms an die Magnetfeldlinse in einen zulässigen Umfang fällt, und die Magnetfeldlinse als eine Ablenklinse oder eine Multipollinse konfiguriert ist, die Ladungsträgerstrahleinrichtung ferner einen Controller zum Erzeugen eines Beobachtungsbilds der Probe durch Detektieren von Sekundärpartikeln, die erzeugt werden, wenn die Probe mit dem Ladungsträgerstrahl bestrahlt wird, umfasst und der Strom-Controller den Erregungsstrom derart steuert, dass eine Bildverschiebung des Beobachtungsbilds vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms an die Magnetfeldlinse in einen zulässigen Umfang fällt, oder die Magnetfeldlinse unter Verwendung einer magnetisch gekoppelten Linsengruppe konfiguriert ist und der Strom-Controller den Erregungsstrom derart steuert, dass eine Änderung der Magnetfeldantwort der Magnetfeldlinse vor und nach dem Anlegen des Wechselstroms an die Magnetfeldlinse in einen zulässigen Umfang fällt.
Verfahren zum Steuern einer Ladungsträgerstrahleinrichtung zum Bestrahlen einer Probe mit einem Ladungsträgerstrahl, wobei die Ladungsträgerstrahleinrichtung eine Magnetfeldlinse enthält, die ein Magnetfeld zum Ändern der Ausbreitungsrichtung des Ladungsträgerstrahls erzeugt, und das Verfahren einen Schritt des Erzeugens eines Erregungsstroms der Magnetfeldlinse durch Kombinieren eines Gleichstroms und eines Wechselstroms enthält.