DE3025830C2

DE3025830C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von Astigmatismus bei Raster-Elektronenmikroskopen und dergleichen

Info

Publication number: DE3025830C2
Application number: DE3025830A
Authority: DE
Inventors: Takashi Zama Kanagawa Kimura
Original assignee: AKASHI SEISAKUSHO TOKYO JP KK; Akashi Seisakusho Tokyo KK
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-07-08
Publication date: 1984-05-17
Also published as: US4321468A; DE3025830A1; JPS5613649A; FR2461353A1; GB2058525A; FR2461353B1; GB2058525B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur von Astigmatismus bei Raster-Elektronenmikroskopen und dergleichen eine Braunsche Röhre aufweisenden Geräten mit den im Oberbegriff des Anspruchs genannten Merkmalen, sowie auf eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Raster-Elektronenmikroskop und dergleichen Geräten müssen die auf eine Probe fokussierten Elektronenstrahlen einen runden Punkt bilden. Daß jedoch die fokussierten Strahlen anstatt eines runden einen elliptischen Punkt bilden, ist durch die Beschaffenheit des Objektivs, durch den Weg, den die Elektronenstrahien zurücklegen und insbesondere durch die Dispersion der Linse bedingt

Dieser Zustand der Verzerrung ist als der Astigmatismus von Elektronenstrahlen bekannt

Bei herkömmlichen Korrekturverfahren für Astigmatismus (Fig. 1) wird zusätzlich zu einer Ablenkspule c, welche eine Probe a mittels Elektronenstrahlen b zweidimensional abtastet, eine Korrekturspule d eingesetzt. Die Korrektur erfolgt dadurch, daß zuerst der Brennpunkt der auf dem Schirm einer Braun'schen Röhre betrachteten Probe eingestellt und danach der zu den Drehpotentiometern f und g der Spule d fließende Strom solange gesteuert wird, bis eine scharfe Wiedergabe der in einem verzerrten Bild erscheinenden Probe erreicht ist.

In F i g. 1 bezeichnen h und /jeweils einen Stromkreis zur Erzeugung von Sägezahnschwingungen für horizontale und vertikale Abtastung.,? und Ar Schaltkreise für die Vergrößerungskraft / und m Stromquellen für eine Astigmatismuskorrektur in X- und Y- Richtung, und η bezeichnet einen Verstärker.

Mit der in F i g. 1 dargestellten, herkömmlichen Vorrichtung kann jedoch keine genaue Korrektur des Astigmatismus erfolgen, da diese auf der Suche eines Punktes basiert, an welchem das Bild der Probe auf dem Schirm einer Braun'schen Röhre scharf wiedergegeben wird. Die Bedienung der Potentiometer fund g ist dabei dem Geschick uad der Übung der bedienenden Person überlassen, und selbst dann, wenn diese über ausreichend Geschick und Übung verfügt, bleibt das Herausfinden der schärfsten Einstellung ein subjektiver Vorgang.

Ein gattungsgemäßes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs gilt als bekannt (DE-OS 29 30 225). Bei diesem Verfahren wird in Folge der Steuerung der X- und der V-Richtungs-Korrekturströme ein durch ein Fadenkreuz definierter Punkt auf dem Schirm der Braun'schen Röhre auf die Mitte des auf diesem Schirm erscheinenden, von Astigmatismus freien Astigmatismus-Korrekturbildes verschoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgeniäße Verfahren und die hiernach arbeitende Vorrichtung weiterzubilden.

Diese Aufgabe bei einem Verfahren laut Oberbegriff des Verfahrenshauptanspruches und bei einer Vorrichtung !am Oberbegriff des Vorrichiungshauptanspruchcs

erfindungsgemäß durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 ein Beipsiel zu eingangs abgehandeltem Stand der Technik,

F i g. 2 ein Schaltdiagramm des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 eine den Suchvorgang nach einem nicht astigmatischen Bereich darstellende Wellenform,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer für den in Fig.3 beschriebenen Vorgang verwendeten Markierung und

Fig.5 ein den Korrekturvorgang darstellende Wellenform.

Wie in F i g. 2 gezeigt, sind ein Generator 1 zur Erzeugung von horizontalen Sägezahnschwingungen an eine Ablenkspule 4 und ein Generator 2 zur Erzeugung von vertikalen Sägezahnschwingungen an eine Ablenkspule 5 angeschlossen, womit in einer Braun'schen Röhre Ablenkteile für eine Abtastung in horizontaler und vertikaler Richtung geschaffen werden. Die Generatoren 1 und 2 sind über Schaltkreise 6 und 7 für die Vergrößerungskraft auch an Ablenkspulen 9 und 10 angeschlossen, womit in dem Mikroskop Ablenkteile zur horizontalen und vertikalen Abtastung von Elektronenstrahlen 8 geschaffen werden.

Demgemäß werden Sägezahnschwingungen aus dem Generator 1 über denSchaltkreis 6 für Vergrößerungskraft, wo deren Amplitude entsprechend geändert wird, zur Ablenkspule 9 geführt, wo die Elektronenstrahlen 8 in horizontaler Richtung abgetastet werden. Inzwischen werden Sägezahnschwingungen, die mit den der Ablenkspule 9 zugeführten Sägezahnschwingungen synchronisiert sind, zu der in der Braun'schen Röhre angeordneten Spule 4 geführt, wo die Sägezahnschwingungen zur Abtastung der Elektronenstrahlen in der Braun'schen Röhre 3 mit diesen synchronisiert werden. Der Generator 1, die Ablenkspulen 4 und 9 und der Schaltkreis 6 für die Vergrößerungskraft bilden somit ein horizontales Abtastesystem HS.

Sägeiahnschwingungen aus dein Generator 2 und die mit diesen synchronisierten Sägezahnschwingungen werden in gleicher Weise wie bei dem horizontalen Abtastsystem HS zu den Ablenkspulen 5 und 10 geführt, wo die Elektronenstrahlen 8 im Mikroskop und die Elektronenstrahlen in der Braun'schen Röhre 3 in vertikaler Richtung abgetastet werden. Der Generator 2, die Ableiikspulen 5 und 10 und der Schaltkreis 7 für die Vergrößerungskraft bilden somit ein vertikaler Abtastsystem VS.

Die Korrekturspulen 13 und 14 werden je an eine Stromquelle 11 und 12 für X- und V-Richtungs-Astigmatismuskorrektur angeschlossen und übernehmen die Funktion von X- und V-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteilen, wobei die Stromquellen 11 und 12 jeweils Stromversorgungen 15 und 16 und Potentiometer 17 und 18 aufweisen.

Demgemäß wird Strom (Gleichstrom) aus der Stromquelle 11 zur Korrekturspule 13 geführt, wo der AT-Richtungs-Astigmatismus der Elektronenstrahlen 8 korrigiert wird. Die Stromquelle 11 und die Korrekturspulc 13 bilden somit ein ■f-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem XS.

In gleicher Weise wird Strom (Gleichstrom) aus dar Stromquelle 12 zur Korrekturspule 14 geführt, wo der K-Richtungs-Astigmatismus der Elektronenstrahlen 8 korrigiert wird. Die Stromquelle 12 und die Korrekturspule 14 bilden somit ein y-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem YS.

Der Generator 1 zur Erzeugung von Sägezahnschwingungen für eine Abtastung in horizontaler Richtung wird über einen ersten Schalter 19 an einen Mischkreis 2.1 der Stromquelle 11 für die X-Richtungs-Astigmatismuskorrektur angeschlossen, wobei das Λ'-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem XS über den ersten Schalter 19 an das horizontale Abtastsystem HS angeschlossen wird.

Der Generator 2 zur Erzeugung von Sägezahnschwingungen für eine Abtastung in vertikaler Richtung wird über einen zweiten Schalter 20, der mit dem ersten Schalter 19 gekuppelt ist, an einen Mischkreis 22 der Stromquelle 12 zur y-Richtungs-Astigmatismuskorrektür angeschlossen, wobei das y-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem YS über de;, zweiten Schalter 20 an dem vertikalen Abtastesystem VS augeschlossen ist

Bei Einschalten der Schalter 19 und 20 werden Ströme, die durch die Astigmatismus-KorrekturströTie und die Sägezahnschwingungen gebildet sind, von den Stromquellen 11 und 12 zu den Korrekturspulen 13 und 14 geleitet

Die Generatoren 1 und 2 zur Erzeugung von Sägezahnschwingungen werden an einen Markierungen erzeugenden Stromkreis 23 angeschlossen, welcher Impulserzeugerkreise 24 und 25, die mit den Sägezahnschwingungen der Generatoren 1 und 2 synchronisierte Impulse erzeugen, und eine Gatterschaltung 26 aufweist, welche Impulse aus den Impulserzeugerkreisen 24 und 25 erhält und eine entsprechende Ausgabe macht

Wird eine Probe 27 mit Elektronenstrahlen bestrahlt, so gibt diese Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen ab. Diese Signale werden von einem Detektor 28 erfaßt, von einem Verstärker 29 verstärkt, in ein Gitter oder die Kathode der Braun'schen Röhre 3 eingegeben und schließlich durch Intensitätsmodulation als Bild der Probe auf den Schirm 3a der Braun'schen Röhre 3 projiziert. Der Detektor 28, der Verstärker 29 etc. bilden ein Signaldetektorsystem DS.

In diesem Signaldetektorsystem DS wird der Ausgang des Verstärkers 29 an einen Mischkreis 30 angeschlossen, der über einen dritten Schalter 31, welcher mit den Schaltern 19 und 20 gekuppelt ist, wiederum an

so den Markierungen erzeugenden Schaltkreis 23 angeschlossen wird.

Bei Einschalten des dritten Schalters 31 wird der von dem Schaltkreis 23 erzeugte Impuls über den Mischkreis 30 an das Gitter bzw. die Kathode der Braun'schen Röhre 3 gegeben, woraufhin durch Intensitätsniodulation auf dem Schirm 3a der Braun'scben Röhre 3 eine Markierung 32 gebildet wird.

Durch Steuerung der Impulsausgabe aus dem Schaltkreis 23 kann de ■ Markierung eine beliebige Form verliehen und eine beliebige Position auf dem Schirm 3a zugeteilt werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Markierung 32 kreuzförmig und befindet sich im Wesentlichen in der Mitte des Schirms 3a.

Wird der Schalter 31 abgeschaltet, so verschwindet die Markierung 32 vom Schirm 3a.

Zur Astigmatismuskorrektur wird das Bild der Probe durch Betätigung eines Knopfes (nicht abgebildet) korrekt bzw. genau fokussiert. Daran anschließend werden

die Schalter 19,20 und 3t gleichzeitig eingeschaltet.

Sobald die Schalter 19, 20 und 31 eingeschaltet sind, werden Sägezahnschwingungen aus dem Generator 1 der Stromquelle 11 und dem Impulserzeugerkreis 24 und die Sägezahnschwingungen aus dem Generator 2 der Stromquelle 12 und dem Impulserzeugerkreis 25 zugeführt.

Die Stromquellen 11 und 12 versorgen die Korrekturspulen 13 und 14 mit Strömen l,\ und /y-, die mit den Sägezahnschwingungen überlagert sind (Fig.3). Der Stromkreis 23 für die Erzeugung von Markierungen liefert über den Mischkreis 30 Impulse zur Bildung einer Markierung zu dem Gitter oder der Kathode der Braun'schen Röhre 3.

Die Ströme Ix und Iy weisen, wie in F i g. 3 gezeigt, die Form von Sägezähnen auf. Demgemäß fließen Astigmatismus-Korrekturströme /', und iy zeitweilig über die Korrekturspulen 13 und 14, wobei — wie in F i g. 4 gezeigt — ein (krcis)rundes Korrektnrhild \i auf einen Teil des Schirms 3a der Braun'schen Röhre 3 projiziert wird.

Außer dem Astigmatismus-Korrekturbild 33 erscheint auf dem verbleibenden verschwommenen, unscharfen bzw. trüben Bereich des Schirms 3a kein Bild.

Zur selben Zeit wird aufgrund von Intensitätsmodulation im Wesentlichen in der Mitte des Schirms 3a eine Markierung 32 geformt Wie in F i g. 4 gezeigt, wird die Markierung auf dem Schirm 3a an der Stelle gebildet, an der die Mitte der Sägezahnschwingungen, die für die horizontale Abtastung zur Ablenkspule 4 der Braun'schen Röhre geführt werden, auf die Mitte der Sägezahnschwingungen trifft, die für die vertikale Abtastung zur Ablenkspule 5 der Braun'schen Röhre 3 geführt werden. Diese Position (Schirmbildmitte) stimmt jedoch nicht immer mit der Mitte des Schirms überein, da die tatsächliche Breite des Schirms mit der Amplitude der sägezahnschwingungs-induzierten Elektronenstrahlablenkung oftmals nicht übereinstimmt.

Deshalb wird die Markierung nur im Wesentlichen in der Mitte des Schirms 3a gebildet.

Als nächstes werden die Potentiometer 17 und 18 bedient, und das Astigmatismus-Korrekturbild 33 wird solange verschoben, bis die Bildmitte auf die Markierung 32 trifft, wie dies durch den Pfeil in F i g. 4 veranschaulicht ist.

Durch diesen Vorgang werden die Astigmatismus-Korrekturströme ι, und iy. wie in F i g. 5 gezeigt, mit der Mitte der Ströme l'_x und l\ der Stromquellen 11 und 12 in Übereinstimmung gebracht, das heißt in anderen Worten, daß die Gleichströme der Stromquellen 11 und 12 bzw. deren zeitlicher Mittelwert jeweils mit den Strömen /, und iy in Übereinstimmung gebracht werden.

Die Schalter 19,20 und 21 werden abgeschaltet. Infolgedessen wird die Zuführung von Sägezahnschwingungen zu den X- und V-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteilen 13 und 14 und die Zuführung von die Markierung formenden Impulsen aus dem Erzeugerkreis 23 zu dem Gitter oder der Kathode der Braun'schen Röhre unterbrochen, woraufhin die Markierung 32 verschwindet und stattdessen ein astigmatismusfreies Bild der Probe auf die Gesamtfläche des Schirms 3a projiziert wird.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Ströme i\ und /V aus den Stromquellen 11 und 12 zu den Korrekturspulen 13 und 14 geführt, da die Gleichströme der Stromquellen 11 und 12 mit den Astigmatismus-Korrekturströmen /, und iy abgestimmt werden, indem die Mitte des Korrekturbildes 33 mit der Markierung 32 abgeglichen wird. Ist die Abstimmung zwischen den Gleichströmen und den Strömen /, und i, einmal erfolgt, so wird diese auch dann beibehalten, wenn die Versorgung mit Sägezahnschwingungen unterbrochen wird.

In diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Größe des Astigmatismus-Korrekturbildes 33 mit zunehmender Vergrößerungskraft ab, womit das Abgleichen der Mitte des Korrekturbildes 33 mit der Markierung 32 in Schirmbildmitte erleichtert wird.

ίο In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Sägezahnschwingungen zwischen dem Sägezahnschwingungs-Generator 1 und dem Schaltkreis 6 für die Vergrößerungskraft des horizontalen Abstastsystems HS und ebenfalls zwischen dem Generator 2 und dem Schaltkreis 7 für die Vergrößerungskraft des vertikalen Abtastsystems VS gezeichnet. Diese können jedoch ebenso zwischen dem Generator 1 und der Ablenkspule 4 der Braun'schen Röhre 3 und zwischen dem Generator 2 und der Ablenkspule 5 der Braun'schen Röhre oder

M zwischen dem Schaltkreis 6 für die Vergrößerungskraft und der Ablenkspule 9 im Mikroskop und zwischen dem Schaltkreis 7 für die Vergrößerungskraft und der Ablenkspule 10 im Mikroskop gezeichnet werden.
Die Makrierung 32 kann anstatt Bildung durch Intensitätsmodulation ebenso in irgendeiner Weise an dem Schirm 3a befestigt bzw. angebracht werden.

Dk Markierung 32 kann anstatt Bildung durch Intensitätsmodulation ebenso in irgendeiner Weise an dem Schirm 3a befestigt bzw. angebracht werden.

jo Die Markierung 32, die sich im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in der Mitte c'es Schirms 3a befindet, kann auch jede andere Positics einnehmen. Für diesen Fall werden die Potentiometer 17 und 18 so eingestellt, daß die Gleichströme der Stromquellen 11 und 12 mit

den Astigmatismus-Korrekturströmen i_x und iy, in Übereinstimmung gebracht werden, welche die Sägezahnschwingungen der Stromquellen 11 und 12 an einem anderen Punkt als in deren Mitte schneiden, decken.
Die in dem Ausführungsbeispiel kreuzförmige Markierung 32 kann ebensogut punkt- oder ringförmig sein. Anstatt das X-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem XS über einen Schalter an das horizontale Abtastsystem HS und das Y-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem YS über einen Schalter an das vertika-Ie Abtastsystem VS anzuschließen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann das Korrektursystem YS über einen Schalter ebenso an das horizontale Abtastsystem WS und das Korrektursystem XS über einen Schalter an das vertikale Abtastsystem VS angeschlossen

so werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Korrektur des Astigmatismus bei Raster-Elektronenmikroskopen und dergleichen eine Braunsche Röhre aufweisenden Geräten, bei dem eine der an der Braun'schen Röhre anliegenden Sägezahnschwingungen, die mit den horizontalen und vertikalen, zur horizontalen und vertikalen Ablenkung der geladenen Teilchenstrahlen dienenden to Sägezahnschwingungen synchronisiert sind, zusammen mit einem X-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturstrom zu einem X-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteil (13) und die andere der Sägezahnschwingungen zusammen mit einem Y-Richtungs- i> Astigmatismus-Korrekturstrom zu einem Y-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteil (14) geführt wird, bei dem anschließend durch Steuerung der X- und Y-Richtungs-Korrekturströme die Mitte eines auf den} Schirm (3a; der Braun'schen Röhre (3) erscheinendan, von Astigmatismus freien Astigmatismus-Korrekturbildes einer Probe mit einem Punkt (32) auf dem Schirm (3a) in Übereinstimmung gebracht wird, und bei dem anschließend die Versorgung der X- und Y-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteile (13, 14) mit Sägezahnschwingungen eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte des auf dem Schirm (3a) der Braun'schen Röhre (3) erscheinenden Astigmatismus-Korrekturbildes auf einen in seiner Lage auf dem Schim vorher festgelegten Punkt (32) verschoben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem horizontalen Abtastsystem (HS) mit einem üener. or (1) zur Erzeugung von einem in der Braun'schen Röhre (3) angeordneten horizontalen Ablenkteil (4) und einem in dem Raster-Elektronenmikroskop oder dergleichen angeordneten, horizonatlen Ablenkteil (9) zugeführten Horizontal-Sägezahnschwingungen für eine Abtastung in horizontaler Richtung, mit einem vertikalen Abtastsystem (VS) mit einem Generator (2) zur Erzeugung von einem in der Braun'schen Röhre (3) angeordneten vertikalen Ablenkteil (5) und einem in dem Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen angeordneten vertikalen Ablenkteil (10) zugeführten Vertikal-Sägezahnschwingungen für eine Abtastung in vertikaler Richtung, mit einem X-Richtungs-Astigmatismus-KorrektursystemfA' 5) mit einer X-Richtungs-AstigmatismusKorrekturstron?- quelle (11) zur Zuführung eines X- Richtungs-Astigmatismus-Korrekturstroms zu einem in dem Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen angeordneten X-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteils (13) und mit einem V-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursystem (YS) mit einer V-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturstromquelle (12) zur Zuführung eines Y-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturstroms zu einem in dem Raster-Elektronenmikroskop oder dergleichen angeordneten V-Richtungs-Astigmatismus-Korrekturteil (14), bei dem X-Riehtungs-Astimatis* mus-Korrektursystem (XS) über einen ersten Schalter (19) an einer der Abtastsysteme (HS. VS) und das V-Richtungs-Astigmatismus-Korrektursysiem (YS) über einen zweiten mit dem ersten gekuppelten b5 Schalter (20) an das andere der Abtastsysteme (HS. VS) angeschlossen ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (32) zur Korrektur des Astigmatismus auf dem Schirm (3a) der Braun'schen Röhre (3) festgelegt ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (32) im wesentlichen in der Mitte des Schirms (3a) angeordnet ist