DE19549022C2 - Rasterelektronenmikroskop und Probenbetrachtungsverfahren mittels eines solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlvorrichtung und ein Probenbetrachtungsverfahren mittels einer solchen, und speziell betrifft sie ein Rasterelektronenmikroskop (REM), das dafür geeignet ist, ein Bild hoher Auflösung bei niedri­ ger Beschleunigungsspannung zu erhalten, wie auch ein mit diesem ausgeführtes Probenbetrachtungsverfahren.

Ein REM enthält eine Elektronenquelle, eine Kondensorlinse zum Bündeln von von dieser emittierten Elektronenstrahlen als feine Sonden auf eine Probe, ein Strahlablenksystem zum zweidimensionalen Durchrastern gebündelter Elektronenstrah­ len über die Probe und einen Sekundärelektronen-Detektor zum Erfassen von Sekundärelektronen, wie sie durch Belichtung mit dem Elektronenstrahl von der Probe emittiert werden; es ermöglicht die Betrachtung feiner Strukturen auf der Probenober­ fläche mit hoher Auflösung und hohen Vergrößerungen.

In den letzten Jahren bestand zunehmender Bedarf nach einem REM, das bei niedrigen Beschleunigungsspannungen im Bereich von 500 bis 1000 Volt betrieben werden kann, um Antistatikbedingungen zu genügen. Um bei niedrigen Beschleunigungs­ spannungen Bilder mit hoher Auflösung zu gewährleisten, ist es erforderlich, den Strahldurchmesser durch Verringern der Aberration der Objektivlinse zu verkleinern. Die Aberration der Objektivlinse kann dadurch verringert werde, daß die Unterseite des inneren Polstücks um denselben Weg wie oder einen längeren Weg als die des äußeren Polstücks vorgeschoben wird, damit das Magnet­ feld der Linse auf der Probenseite derselben erzeugt wird, was zu ver­ ringerter Brennweite der Objektivlinse führt.

Eine andere Vorgehensweise zum Verringern der Aberration der Objektivlinse ist im US-Patent Nr. 4,713,543 offenbart. Ge­ mäß der dortigen Offenbarung ist eine axialsymmetrische Elektrode auf dem Elektronenstrahlpfad von der Elektronen­ kanone zur Objektivlinse angebracht, und an diese Elektrode wird eine hohe Spannung angelegt, um die Energie des Primär­ elektronenstrahls, der durch die Objektivlinse läuft gegenüber seiner Endenergie, die dann vorliegt, wenn er die Probe erreicht (Endbeschleunigungsspannung) zu vergrößern. In diesem Fall wird die an die im Elektronenstrahlpfad angebrachte Elektro­ de angelegte Spannung normalerweise proportional zu einer festgelegten Spannung oder der Beschleunigungsspannung des Primärelektronenstrahls verändert.

Um Bilder mit hoher Auflösung unter Verringerung der Aberra­ tion der Objektivlinse zu betrachten, ist es auch möglich, an eine kombinierte Verwendung dieser zwei Verfahren zu den­ ken, wobei das Magnetfeld der Objektivlinse auf der Proben­ seite erzeugt wird und eine Elektrode im Elektronenstrahl­ pfad angeordnet wird, um für hohe Beschleunigungsenergie des Elektronenstrahls zu sorgen, der durch das Magnetfeld der Objektivlinse läuft.

Aus DE-A-37 03 028, von der jeweils der Oberbegriff der Ansprüche 1, 10 und 13 ausgeht, ist ein Rasterelektronenmi­ kroskop bekannt, das dem zuvor genannten Stand der Technik ähnelt: die Objektivlinse ist als elektrostatische Linse ausgestaltet und umschließt eine Elektrode, an die eine positive Spannung angelegt wird, um den Primärelektro­ nenstrahl von einer relativ hohen Energie auf eine niedrige Endenergie abzubremsen. Aus dieser Druckschrift ist außerdem bekannt, die Probe schrägzustellen und in geneigtem Zustand zu untersuchen.

Rasterelektronenmikroskope mit magnetischen Objektivlin­ sen in Kombination mit zusätzlichen elektrostatischen Elek­ troden zum Abbremsen des Primärelektronenstrahls oder zum Einfangen von Sekundärelektronen sind in DE-C-29 22 325 und EP-A-592 899 angegeben. DE-A-42 36 273 offenbart eine kombinierte elektrostatische und magnetische Objektivlinse über einem schwenkbaren Probentisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Raster­ elektronenmikroskop und ein mit diesem ausführbares Probenbe­ trachtungsverfahren zu schaffen, die bei niedriger Endenergie der Primärelektronen eine hohe Auflösung ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem in Anspruch 1 angegebenen Rasterelektronenmikroskop und den in den Ansprü­ chen 10 und 13 angegebenen Verfahren.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Betrachtung unter optimalen Ausrüstungseinstellungen und/oder abhängig von der Beschaf­ fenheit einer Probe, die z. B. Vorsprünge und Vertiefungen aufweist und/oder auf einer schrägen Ebene angeordnet ist oder eine schräge Oberfläche aufweist.

Die Erfindung beruht auf Erkenntnissen, die die Autoren da­ bei gewonnen haben, daß sie versuchsweise ein REM aufgebaut haben, das für den oben beschriebenen kombinierten Aufbau konzipiert war. Es hat sich gezeigt, daß eine Be­ trachtung mit hoher Auflösung möglich ist, wenn eine Probe mit ebener Oberfläche betrachtet wird und der Probentisch horizontal angeordnet ist. Eine Aberration im Probenbild tritt dagegen auf, ohne daß die erwarteten Bilder mit hoher Auflö­ sung erhalten werden, wenn die Probe schräg gestellt ist oder wenn die Probe große Vorsprünge oder Kanten an der betrachteten Oberfläche hat.

Bei der Erfindung wird eine Objektivlinse verwendet, auf deren Probenseite ein Magnetfeld erzeugt wird. Eine Elektrode ist im Elektronenstrahlpfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angeordnet, um dem durch deren Magnetfeld laufenden Elektronenstrahl hohe Beschleu­ nigungsenergie zu verleihen. Das Anlegen der Spannung an die Elektrode kann gekoppelt mit der Beschleunigungsspannung für den Primärelektronenstrahl erfolgen oder sie kann mit konstanter Spannung erfolgen, unabhängig von der Beschleuni­ gungsspannung des Primärelektronenstrahls.

In diesem Fall tritt zwischen der Objektivlinse und der Pro­ be ein starkes elektrisches Verzögerungsfeld auf. Wenn eine Probe betrachtet wird, die eine ebene, nicht schräg gestell­ te Fläche aufweist, ist diese Konfiguration optimal, um die Aberration der Objektivlinse zu minimieren, und es ist eine Betrachtung mit hoher Auflösung bei niedriger Beschleunigungsspannung möglich.

Wenn jedoch eine Probe mit ebener Fläche auf einem schräg gestellten Probentisch oder eine leitende Probe mit großen Vorsprüngen und Vertiefungen auf der Oberfläche zu betrachten ist, wird das zwischen der Objektivlinse und der Probe ausgebildete elektrische Verzö­ gerungsfeld durch die Schrägstellung des Probentischs oder die Vorsprünge und Vertiefungen an der Probenoberfläche gestört. Die Störung des elektrischen Verzögerungsfelds erhöht entgegen den Erwartungen den Astigmatismus der Objek­ tivlinse, was es unmöglich macht, eine Betrachtung mit hoher Auflösung auszuführen.

Die Erfindung ist das Ergebnis einer Analyse der Gründe für diesen Mangel. Gemäß der Erfindung wird der Mangel dadurch überwunden, daß eine optimale Einstellung der Stärke des elektrischen Felds zwischen der Probe und der Objektivlinse abhängig von einer Schrägstellung des Probentischs und Be­ dingungen an der Probenoberfläche vorgenommen wird und die Objektivlinsenaberration bei allen Betrachtungsbedingungen minimiert wird. Dies wird durch die Maßnahme gemäß dem bei­ gefügten Anspruch 1 erzielt.

Wenn der Winkel der Probentischneigung einen vorgegebenen Wert überschreitet, kann die Steuereinrichtung für eine stufenweise Steuerung sorgen, bei der die an die Elektrode an­ gelegte Spannung auf Null oder auf einen vorgegebenen Wert umgeschaltet wird, der kleiner ist als derjenige der Span­ nung bei fehlender Proben­ tischneigung. Alternativ kann die Steuereinrichtung für eine kontinuierliche Änderung der angelegten Spannung abhängig vom Winkel der Probentischneigung sorgen.

Es ist auch möglich, die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 auszu­ bilden. Außerdem ist es möglich, für eine Steuerung zu sor­ gen, bei der die Spannungen, die an den der Probe näheren und an den von ihr entfernteren Elektroden anliegen, gekoppelt sind, wobei die Spannung an den probenfernsten Elektroden auf eine vorgegebene konstante Spannung eingestellt wird.

Ferner ist es auch möglich, eine Einrichtung zum Einstellen des Erregerstroms der Objektivlinse gekoppelt mit der an die Elektrode angelegten Spannung oder eine Ein­ richtung zum Einstellen der Abrasterbreite des Primärelek­ tronenstrahls bereitzustellen. Die Objektivlinse kann auf solche Weise kon­ zipiert sein, daß das innere Polstück mehr als das äußere Polstück auf der Probenseite vorsteht, und der Sekundärelek­ tronen-Detektor kann über der Objektivlinse angebracht sein.

Ein erfindungsgemäßes Probenbetrachtungsverfahren ist im An­ spruch 10 angegeben. Wenn der Winkel der Probentischneigung einen vorgegebenen Wert überschreitet, kann die an die Elek­ trode angelegte Spannung dadurch eingestellt werden, daß sie auf Null oder einen vorgegebenen Wert umgeschaltet wird, der kleiner als die bei fehlender Probentischneigung angelegte Spannung. Al­ ternativ kann die Steuereinrichtung für eine kontinuierliche Änderung der angelegten Spannung abhängig vom Winkel der Probentischneigung sorgen. Es ist auch möglich, einen Nei­ gungswinkelsensor auf dem Probentisch anzubringen und für automatische Einstellung mittels einer auf dem Sensoraus­ gangssignal beruhenden Steuerung zu sorgen. Diese Steuerung kann auch von Hand erfolgen.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Betrachtungsverfahren ist durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 13 gegeben. Wenn eine Objektivlinse mit kurzer Brennweite und kleiner Aberra­ tion verwendet wird, kann der Elektronenstrahlfleck-Durch­ messer verringert werden, was Bilder mit hoher Auflösung ge­ währleistet. Die Aberration der Objektivlinse kann dadurch weiter verringert werden, daß der durch den Magnetpol der Objektivlinse laufende Elektronenstrahl mittels der Elektro­ de beschleunigt wird, die innerhalb des Magnetpols der Ob­ jektivlinse angebracht ist. Das elektrische Feld, das von der innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angeordneten Elektrode herrührt, dient auch dazu, die von der Probe er­ zeugten Sekundärelektronen zum Sekundärelektronen-Detektor zu leiten. Demgemäß ermöglicht die Erfindung bei normalen Betrachtungsbedingungen ohne Schrägstellung des Probentischs die Betrachtung von Bildern hoher Auflösung bei optimalen Bedingungen und minimaler Aberration der Objektivlinse.

Wenn die Spannung, die an die auf dem Elektronenstrahlpfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angebrachte Elek­ trode angelegt wird, proportional zur Beschleunigungsspan­ nung des Primärelektronenstrahls eingestellt wird, ist es möglich, eine verbesserte Auflösung zu erreichen, die für verschiedene Beschleunigungsspannungen immer gleich ist. Wenn dagegen die Elektrodenspannung unabhängig von der Be­ schleunigungsspannung des Primärelektronenstrahls immer auf einen konstanten Wert eingestellt wird, kann eine bessere Auflösungswirkung bei niedrigerer Beschleunigungsspannung und allgemein verringerter Auflösung erhalten werden.

Wenn der Probentisch vorhanden ist, stört dagegen eine Schrägstellung desselben das elektrische Verzögerungsfeld, wie es zwischen der Probe und der auf dem Elektronenstrahl­ pfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angebrachten Elektrode erzeugt wird, was entgegen der Erwartung zu erhöh­ ter Aberration führt. In diesem Fall wird die Aberration der Objektivlinse dadurch verringert, daß die an die Elektrode an­ gelegte Spannung verringert wird, unter Umständen auf Null, was für Bilder mit hoher Auflösung bei optimalen Bedingungen sorgt.

Wenn mehrere Elektroden auf dem Pfad innerhalb des Magnet­ pols der Objektivlinse angebracht werden, wird die an die Elektroden näher an der Probe angelegte Spannung in Überein­ stimmung mit dem Winkel der Probentischneigung geändert, wo­ durch die Zunahme der Aberration der Objektivlinse gesteuert wird. In diesem Fall ist es möglich, den Erfassungswirkungs­ grad für Sekundärelektronen zu verbessern, ohne die Linsen­ aberration zu erhöhen, und zwar durch das Anlegen einer po­ sitiven Spannung von einigen 10 bis einigen 100 Volt an die Elektroden, die weiter weg von der Probe liegen, unabhängig vom Winkel der Probentischneigung. Der Erfassungswirkungs­ grad für Sekundärelektronen kann noch mehr verbessert wer­ den, wenn die Einstellung gekoppelt mit der Spannung er­ folgt, die an die näher an der Probe liegenden Elektroden angelegt wird, ohne daß die an die weiter von der Probe weg liegenden Elektroden angelegte konstante Spannung beibehal­ ten wird.

Die Fokussierwirkung hinsichtlich des Primärelektronen­ strahls und die Abrasterbreite desselben auf der Probe wer­ den durch Ändern der Spannung verändert, die an die Elektro­ de angelegt wird, die auf dem Elektronenstrahlpfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angeordnet ist. Demgemäß kann dann, wenn der Erregerstrom der Objektivlinse und die Abrasterlinie des Primärelektronenstrahls gekoppelt mit die­ sem gesteuert werden, der Brennpunkt immer an derselben Pro­ benposition gehalten werden, ohne daß die Vergrößerung ge­ ändert wird, und zwar selbst dann, wenn die an die Elektrode angelegte Spannung verändert wird.

Ferner wird dann, wenn die Probe Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche aufweist, z. B. bei der Betrachtung der Probenkante, und insbesondere dann, wenn die Probe elek­ trisch leitend ist, das elektrische Feld durch die Vorsprün­ ge und Vertiefungen gestört, was zu erhöhter Linsenaberra­ tion führt. Demgemäß kann die Betrachtung einer derartigen Probe unter optimalen Bedingungen für minimale Linsenaberra­ tion erfolgen, wenn die Spannung, die an die Elektrode ange­ legt wird, die auf dem Elektronenstrahlpfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angeordnet ist, auf Null oder einen Wert eingestellt wird, der kleiner als der Wert derje­ nigen Spannung ist, die an eine Probe mit ebener Fläche an­ gelegt wird.

Auch in diesem Fall kann, wenn eine niedrige Spannung von einigen 10 bis einigen 100 Volt an mehrere Elektroden, die weiter von der Probe weg liegen, angelegt wird, der Einfang­ wirkungsgrad für Sekundärelektronen verbessert werden, ohne die Wahrscheinlichkeit, daß ein gestörtes elektrisches Feld dicht an der Probe erzeugt wird, was zu erhöhter Aberration führen würde.

Gemäß der Erfindung kann die Objektivlinsenaberration da­ durch minimiert werden, daß die an die auf dem Elektronenstrahlpfad innerhalb des Magnetpols der Objektivlinse liegende Elektrode (oder an die Elektroden, die näher an der Probe liegen, wenn mehrere Elektroden vorhanden sind) angelegte Spannung erhöht wird, wenn die Probe keine großen Vor­ sprünge und Vertiefungen hat und der Winkel der Probentisch­ neigung klein ist. Wenn die Probe große Vorsprünge und Ver­ tiefungen aufweist und/oder der Winkel der Probentischnei­ gung zur Betrachtung erhöht ist, wird die Elektrodenspannung verringert, was zu verkleinertem elektrischem Feld zwischen der Objektivlinse und der Probe führt, wodurch verhindert wird, daß der Astigmatismus aufgrund der Störung des elek­ trischen Felds zunimmt. Dies ermöglicht es, die Probe immer unter Bedingungen für höchste Auflösung zu betrachten, die am besten für die jeweilige Probenoberfläche und die jeweiligen Beobach­ tungsbedingungen geeignet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 sind Zeichnungen, die jeweils ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch ein erstes Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Ein Primärelektronenstrahl 4, der von einer Kathode 1 aufgrund einer Spannung V1 (z. B. 4 kV) emittiert wird, die zwischen die Kathode 1 und eine erste Anode 2 gelegt wird, wird durch eine Beschleunigungsspannung Vacc (z. B. 1 kV) beschleunigt, die an eine zweite Anode 3 ange­ legt wird, wodurch er ein in einer späteren Stufe liegendes Linsensystem erreicht. Dieser Primärelektronenstrahl 4 wird durch eine Kondensorlinse 5 und eine Objektivlinse 6, ge­ steuert durch eine Linsensteuerungs-Spannungsversorgung 16, zu einem feinen Fleck auf einer Probe 7 gebündelt, wobei der Strahlöffnungswinkel der auf die Probe 7 gestrahlten Primärelektronen durch eine Objektivlinsenblende 14 bestimmt wird; dann wird er mittels einer Ablenkspule 8 zweidimensional über die Probe gerastert. Das Abrastersignal für die Ablenkspule 8 wird durch eine Ablenksteuerschaltung 15 abhängig von der Betrachtungsvergrößerung gesteuert.

Eine axialsymmetrische Zylinderelektrode 10 ist auf dem Elektronenstrahlpfad der Objektivlinse 6 angeordnet, und es wird eine positive Spannung Va (z. B. 500 Volt) durch eine geregelte Spannungsversorgung 11 an sie angelegt. Nachdem der Primärelektronenstrahl 4 durch die an die Elektrode 10 angelegte Spannung Va über die Beschleunigungsspannung Vacc hinaus beschleunigt wurde, wird er zwischen der Objektivlin­ se 6 und der Probe 7 auf die ursprüngliche Energie (Vacc) verzögert und auf die Probe 7 gestrahlt. Die Konstruktion ist dergestalt, daß auf der Probenseite der Objektivlinse 6 ein Magnetfeld vorliegt. Wenn an die Elektrode 10 die posi­ tive Spannung Va angelegt wird, durchläuft der Primärelek­ tronenstrahl 4 das Magnetfeld der Objektivlinse mit einer Energie über Vacc, was zu verkleinerter Linsenaberration führt. Die von der Probe 7 durch Einstrahlung des Primär­ elektronenstrahls 4 emittierten Sekundärelektronen 9 werden durch das Magnetfeld der Objektivlinse eingefangen und über die Objektivlinse einem Sekundärelektronen-Detektor 20 zuge­ führt, um von diesem gemessen zu werden. Das von ihm ausge­ gebene Signal wird in eine Bildanzeige 17 eingegeben, die ein vergrößertes Bild der Probe zeigt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Spannung Va unabhängig von der Beschleunigungsspannung Vacc auf einen vorgegebenen Wert eingestellt, so daß bei kleinerer Beschleunigungsspannung eine größere Wirkung hinsichtlich der Auflösungsverbesserung erzielt wird.

Die Beschleunigungsspannung Vacc und die Elektrodenspannung Va müssen miteinander gekoppelt geändert werden, um dafür zu sorgen, daß der Erregungsstrom der Objektivlinse 6 größer wird, wenn die Beschleunigungsspannung Vacc und die Elektro­ denspannung Va größer werden. Die Beziehung zwischen der Beschleunigungsspannung Vacc und der Elektrodenspannung Va, die dazu erforderlich sind, den Elektronenstrahl auf densel­ ben Punkt zu fokussieren, und der Erregerstrom der Objektiv­ linse werden vorab durch Versuche und Simulation aus einer Formel oder aus Tabellen erhalten, die bei der Realisierung verwendet werden.

Der Probentisch 13 ermöglicht es, die Probe sowohl in hori­ zontaler Richtung (X, Y) als auch in vertikaler Richtung (Z) zu verstellen und eine Probe zu neigen. Ein Sensor 25 ist vorhanden, um den Neigungswinkel zu messen. Ferner ist der Probentisch 13 elektrisch leitend, und er wird auf Massepotential oder einer negativen Konstantspan­ nung gehalten. Der Probenneigungswinkel-Meßsensor 25 gibt Signale aus, wenn der Winkel der Probentischneigung größer als ein vorgegebener Wert (z. B. 30 Grad) ist, und dieses Signal beeinflußt die geregelte Spannungsversorgung 11 so, daß die an die Elektrode 10 angelegte Spannung Va auf einen kleineren Wert oder Null geändert wird. Dieser Steuervorgang erniedrigt das Magnetfeld zwischen der Objektivlinse 6 und der Probe 7, um dadurch zu verhindern, daß der Astigmatismus aufgrund einer Störung des elektrischen Felds zunimmt, die von der Schrägstellung des Probentischs herrührt.

Wie die Elektrodenspannung Va abhängig vom Winkel der Pro­ bentischneigung zu ändern ist, wird in Übereinstimmung mit dem Wert der an die Elektrode 10 angelegten Spannung Va und dem Wert der Beschleunigungsspannung Vacc in solcher Weise ermittelt, daß der Astigmatismus bei allen Betrachtungsbe­ dingungen minimal ist. Die angelegte Spannung Va kann schrittweise abhängig vom Winkel der Probentischneigung oder kontinuierlich geändert werden.

Die geregelte Spannungsversorgung 11 ist mit einem Hand­ schalter 12 versehen. Wenn die Probe elektrisch leitend ist und große Vorsprünge und Vertiefungen an der Oberfläche auf­ weist, was zu einer Störung des zwischen der Elektrode 10 und der Probe 7 ausgebildeten elektrischen Felds führt, wird das Magnetfeld dadurch verkleinert, daß die an die Elektrode 10 angelegte Spannung unabhängig vom Signal vom Probennei­ gungswinkel-Meßsensor 25 auf einen kleineren Wert oder auf Null eingestellt wird.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Magnet­ feld zwischen der Probe und der Objektivlinse in Abhängigkeit vom Probentisch-Neigungswinkel und den Proben­ oberflächezuständen auf den optimalen Wert eingestellt, und die Objektivlinsenaberration wird bei allen Betrachtungsbe­ dingungen minimiert, um dadurch eine Betrachtung der Probe mit hoher Auflösung zu gewährleisten.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht nahe der Objektivlinse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Objek­ tivlinse 6 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verfügt über ein inneres Polstück 6a, das mehr zur Probe vorsteht als ein äußeres Polstück 6b, um dafür zu sorgen, daß eine große Pro­ be 7 unter einem engen Winkel schräg gestellt werden kann. Dies erhöht den Abstand zwischen der Unterseite der Objek­ tivlinse und dem Sekundärelektronen-Detektor 20; daher ist es zum Gewährleisten einer wirksamen Erkennung von von der Probe 7 emittierten Sekundärelektronen 9 erforderlich, die Sekundärelektronen 9 zu beschleunigen, um sie bis zum Sekundärelektronen-Detektor 20 zu transportieren. Um diesem Zweck zu genügen, sind zwei unabhängige axialsymme­ trische Elektroden 10a und 10b am Elektronenstrahlpfad in­ nerhalb des Magnetpols der Objektivlinse angeordnet und an die obere Elektrode 10b wird eine vorgegebene positive Span­ nung Vb angelegt, um dadurch die Sekundärelektronen 9 auf die Empfangsseite des Sekundärelektronen-Detektors zu beschleunigen. An die Elektrode 10a, die näher an der Probe 7 liegt, wird eine positive Spannung Va angelegt, und der Primärelektro­ nenstrahl 4 wird so beschleunigt, daß er eine höhere Energie als Vacc aufweist, wobei er durch das Magnetfeld der Objek­ tivlinse hindurchgeführt wird. Wenn der Probentisch 13 nicht schräg gestellt ist oder der Winkel der Schrägstellung sehr klein ist, bewirkt dieser Vorgang eine Optimierung der Ob­ jektivlinsenaberration, was für eine Betrachtung der Probe mit hoher Auflösung sorgt.

Wenn der Probentisch 13 schräg gestellt wird, wobei die Spannung Va weiterhin an die Elektrode 10a an der Unterseite angelegt wird, wird das zwischen der Elektrode 10a und der Probe 7 ausgebildete elektrische Feld gestört, wie es durch die Äquipotentiallinie 30 in Fig. 2 angezeigt ist, und die Axialsymmetrie geht verloren, was zu Aberration führt. Dem­ gemäß wird dann, wenn der Probentisch 13 geneigt wird, die Spannung an der Elektrode 10a auf Null oder einen kleineren Wert eingestellt, wozu die geregelte Spannungsversorgung 11 und das Signal des Probenneigungswinkel-Meßsensors 25 ver­ wendet werden, um dadurch zu verhindern, daß Astigmatismus durch ein axial asymmetrisches elektrisches Feld zwischen der Objektivlinse und der Probe erzeugt wird.

Ferner wird dann, wenn eine Probe mit Vorsprüngen und Ver­ tiefungen vorliegt, die Spannung an der Elektrode 10a mit­ tels des Handschalters 12 auf Null oder einen kleineren Wert eingestellt, unabhängig vom Signal vom Probenneigungswinkel- Meßsensor 25, um dadurch zu verhindern, daß ein axial asym­ metrisches elektrisches Feld zwischen der Objektivlinse und der Probe er­ zeugt wird.

Die an die Elektroden 10a und 10b angelegte Spannung kann durch die steuernde CPU (nicht dargestellt) abgelesen wer­ den. Gekoppelt mit dieser angelegten Spannung werden die Linsensteuerungs-Spannungsversorgung 16, die Ablenksteuerschaltung 15, der Erregerstrom der Objektiv­ linse 16 und das Abrastersignal für die Ablenkspule 8 gesteuert. Der Erregerstrom der Objektivlinse 6 und das Abrastersignal der Ablenkspule 8 werden ebenfalls entsprechend der Steuerformel eingestellt, die vorab mittels Versuch oder Simulation oder mittels der aus der genannten Tabelle ausgelesenen Daten erhalten wird, so daß augen­ scheinlich fokussier- und vergrößerungsbedingte Änderungen der an die Elektrode angelegten Spannung verschwinden.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden selbst dann, wenn die an die Elektrode 10a an der Unterseite ange­ legte Spannung auf Null oder einen kleineren Wert verringert wird, die von der Probe 7 erzeugten Sekundärelektronen 9 durch die an die Elektrode 10b angelegte Spannung Vb be­ schleunigt, und sie laufen dadurch zum Sekundärelektronen- Detektor 20, da diese Spannung Vb mit vorgegebenem Wert an die Elektrode 10b an der oberen Seite angelegt ist. Dies er­ möglicht es, die Aberration der Objektivlinse 6 zu allen Zeitpunkten zu minimieren, während ein hoher Wirkungsgrad der Sekundärelektronenerfassung durch den Sekundärelektro­ nen-Detektor 20 gewährleistet ist.

Die an die Elektrode 10b an der Oberseite angelegte Spannung Vb ist im obigen Fall als konstant angenommen. Es ist auch möglich, diese Spannung Vb gekoppelt mit der Spannung Va einzustellen, die weiterhin an die Elektrode 10a an der Unterseite angelegt wird. In diesem Fall ist es wirkungs­ voll, die Beziehung zur Spannung Vb vorab durch Versuche oder Simulation zu ermitteln, um dafür zu sorgen, daß der Wirkungsgrad der Sekundärelektronenerfassung für keine der jeweiligen Elektrodenspannungen Va beeinträchtigt wird und um die Spannungen Vb und Va auf Grundlage dieser Beziehung zu koppeln.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Magnet­ feld zwischen der Probe und der Objektivlinse abhängig vom Probentisch-Neigungswinkel und den Bedingungen der Proben­ oberfläche optimal eingestellt sowie die Objektivlinsenaber­ ration bei allen Betrachtungsbedingungen minimiert, wodurch eine Probenbetrachtung mit hoher Auflösung gewähr­ leistet ist.

Claims (13)

1. Rasterelektronenmikroskop, aufweisend:
eine Kondensorlinse (5) zum Einstrahlen eines Primär­ elektronenstrahls (4) mit verringertem Durchmesser auf eine Probe (7),
eine Elektronenstrahl-Ablenkeinrichtung (8) zum zweidi­ mensionalen Abtasten der Probe mit dem Primärelektronen­ strahl,
eine Objektivlinse (6),
eine axialsymmetrische Elektrode (10, 10a), die inner­ halb der Objektivlinse so auf dem Elektronenstrahlpfad ange­ ordnet ist, daß der Primärelektronenstrahl durch sie hin­ durchlaufen kann, und
ein schrägstellbarer Probentisch (13),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Probentisch mit einer Neigungsmeßeinrichtung (25) versehen ist, und
daß mit der Neigungsmeßeinrichtung (25) und der Elektrode (10, 10a) eine Steuereinrichtung (11) verbunden ist, die die an die Elektrode angelegte Spannung mit zunehmender Schräg­ stellung des Probentischs verringert.

2. Mikroskop, nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (11) die an die Elektrode (10, 10a) angelegte Spannung auf 0 oder einen vorgegebenen, kleineren Wert als dann, wenn der Winkel der Probentischneigung 0 ist, umschaltet, wenn der Winkel der Probentischneigung einen vorgegebenen Wert über­ schreitet.

3. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (11) eine kontinuierliche Änderung der an die Elektrode (10, 10a) angelegten Spannung abhängig vom Winkel der Probentisch­ neigung vornimmt.

4. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (16) zum Steuern des Erregerstroms der Ob­ jektivlinse (6) gekoppelt mit der an die Elektrode (10, 10a) angelegten Spannung unter Kompensation einer Änderung der Auftreffposition des Elektronenstrahls auf der Probe (7) durch Änderung der Elektrodenspannung.

5. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (16) zum Steuern der Rasterbreite des Pri­ märelektronenstrahls (4) unter Kompensation einer Änderung der Rasterbreite bei Änderung der an die Elektrode (10, 10a) angelegten Spannung.

6. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, auf­ weisend:
eine weitere axialsymmetrische Elektrode (10b), die in­ nerhalb der Objektivlinse auf dem Elektronenstrahlpfad weiter von der Probe (7) entfernt als die zuvor genannte Elektrode (10a) angeordnet ist, und
eine Einrichtung (11) zum Anlegen einer vorgegebenen po­ sitiven Spannung an die genannte weitere Elektrode (10b).

7. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend:
eine weitere axialsymmetrische Elektrode (10b), die in­ nerhalb der Objektivlinse auf dem Elektronenstrahlpfad weiter von der Probe (7) entfernt als die zuvor genannte Elektrode (10a) angeordnet ist, und
eine zweite Steuereinrichtung zum Verringern der an die genannte weitere Elektrode (10b) angelegten Spannung bei ver­ größerter Probentischneigung, gekoppelt mit der Spannung an der näher an der Probe liegenden Elektrode (10a).

8. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Objektivlinse (6) eine magnetische Linse mit einem inne­ ren Polstück (6a) ist, näher als ein äußeres Polstück (6b) zur Probe hin vorsteht.

9. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über der Objektivlinse (6) ein Sekundärelektronendetektor (20) angeordnet ist.

10. Verfahren zur Betrachtung einer Probe mit einem Raster­ elektronenmikroskop, mit folgenden Schritten:
Abtasten einer auf einem schrägstellbaren Probentisch (13) angebrachten Probe (7) mittels eines Primärelektronen­ strahls (4), der durch eine innerhalb einer Objektivlinse (6) angeordnete axialsymmetrische Elektrode (10, 10a) verläuft, und
Erfassen der von der Probe emittierten Sekundärelektro­ nen (9) mittels eines über der Objektivlinse angebrachten Se­ kundärelektronendetektors (20), um ein Probenbild zu erzeu­ gen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Rasterelektronenmikro­ skop verwendet wird, bei dem die an die Elektrode (10, 10a) angelegte Spannung gekoppelt mit dem Winkel der Proben­ tischneigung eingestellt wird, wobei die genannte Spannung dann, wenn der Winkel 0 ist, positiv ist und bei zunehmendem Winkel verringert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die an die Elektrode (10, 10a) angelegte Spannung auf 0 oder einen kleineren Wert als dann, wenn der Winkel der Probentischneigung 0 ist, umge­ schaltet wird, wenn der Winkel der Probentischneigung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine kontinuierliche Änderung der an die Elektrode (10, 10a) angelegten Spannung abhängig vom Winkel der Probentischneigung erfolgt.

13. Verfahren zur Betrachtung einer Probe mit einem Raster­ elektronenmikroskop, mit folgenden Schritten:
Abtasten einer auf einem schrägstellbaren Probentisch (13) angebrachten Probe (7) mittels eines Primärelektronen­ strahls (4), der durch eine innerhalb einer Objektivlinse (6) angeordnete axialsymmetrische Elektrode (10, 10a) verläuft, und
Erfassen der von der Probe emittierten Sekundärelektro­ nen (9) mittels eines über der Objektivlinse angebrachten Se­ kundärelektronendetektors (20), um ein Probenbild zu erzeu­ gen,
dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektrode (10, 10a) bei flacher Oberfläche der Probe (7) eine positive Spannung und dann, wenn die Oberfläche der Probe Vorsprünge und Ver­ tiefungen aufweist, eine demgegenüber kleinere Spannung oder die Spannung 0 angelegt wird.