JP5819054B2 - Ｓａｃｐ法およびｓａｃｐ法を行うための粒子光学系 - Google Patents

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本発明は、ドイツ国において２００９年１１月９日に出願された「SACP法およびSACP法を行うための粒子光学系」と題する特許出願第１０２００９０５２３９２号の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は本明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、SACP法およびSACP法を実施するための粒子光学装置に関する。SACPとは"Selected area channeling pattern"（制限視野電子チャンネリングパターン）の略である。この方法は、いわゆる「チャンネリング効果」に基づいて、荷電粒子ビームを用いて検査している物体における選択した領域の表示を生成する。

結晶に侵入するコリメートされた荷電粒子ビームの侵入深さは、ビームの入射角に関係している。例えば、荷電粒子の入射ビームが結晶の格子面に沿って配向された場合、侵入深さは、入射ビームと格子面とが平行でない場合に比べて大きい。荷電粒子ビームが結晶により深く侵入した場合、結晶から放出される二次粒子はより少ない。

従来のSACP法では、物体は様々な配向角度で電子ビーム装置またはイオンビーム装置の物体領域に位置決めされる。配向角度に応じて、電子ビームまたはイオンビームの後方散乱二次粒子の強度がそれぞれ測定される。検出された強度に関係した配向角度の分析により、物体表面に配置された結晶の対称性、配向、内部応力分布および結晶のその他の特性についての結論を引き出すことができる。

本発明の課題は、SACP法およびSACP法を行うための粒子光学系を提案することである。

実施例により、次のようなSACP法が提案される：すなわち、
粒子光学系を用いて物体表面に荷電粒子ビームを向けるステップと、
物体から放出した粒子の強度を検出するステップと
を含み、
粒子光学系に、ビームを集束するための対物レンズと、ビーム経路で物体レンズの上流側に配置された第１ビーム偏向器と、ビーム経路で第１ビーム偏向器と対物レンズとの間に配置された収差補正器と、ビーム経路で収差補正器の下流側に配置された第２ビーム偏向器とを設け、
SACP法は、
（ａ１）第２ビーム偏向器の励起を調整し、物体表面におけるビームの入射位置を調整するステップと、
（ａ２）第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに物体表面におけるビームの入射角を調整し、強度を検出するステップと、
（ａ３）ステップ（ａ２）を繰り返し、同じ入射位置における少なくとも１００個の異なる入射角についてそれぞれ対応した強度を検出するステップと
をさらに含む。

換言すれば、幾つかの実施形態によれば、本方法は、（ａ３）第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに物体表面におけるビームの入射角を調整するステップを繰り返し、同じ入射位置における少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて対応した強度を検出するステップを含む。

それぞれの繰返し周期で、第１ビーム偏向器の励起が、少なくとも１００個の異なる入射角のいずれかに対応する入射角に対して調整される。これにより、検出された強度は、調整された入射位置で少なくとも１００個の異なる入射角それぞれに対応する。

したがって、調整された入射位置では、少なくとも１００個の異なる入射角が測定される。少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて、対応した強度が検出される。入射角は、入射位置を変更することなしに調整される。換言すれば、入射位置は一定に保持される。すなわち、少なくとも１００個の異なる入射角に対応する検出強度は、調整された入射位置に関するものである。

幾つかの実施例によれば、SACP法は、粒子光学系を用いて物体表面にビーム源の荷電粒子ビームを向けるステップを含み、荷電粒子ビームの入射位置および入射角は独立して調整可能である。ここでは、粒子光学系は、荷電粒子ビームが物体に集束された場合に生じる収差ならびに対物レンズおよび粒子光学系の他の構成素子によって生成される収差を補償するように構成された収差補正器を備える。これにより、粒子光学系の光軸に対する入射角が比較的大きい場合であってもビームを物体に正確に集束することができる。第１ビーム偏向器は、ビーム経路においてビーム源と収差補正器との間に配置してもよい。第２ビーム偏向器は、ビーム経路において収差補正器と物体との間に配置してもよい。特に、第２ビーム偏向器は、ビーム経路において収差補正器と対物レンズとの間に配置してもよい。

ここでは、「ビーム経路に配置された」という表現は、ビームの特性が調整されるようにビーム経路に沿って配置されているか、またはビーム経路に相対配置されていることを含む。例えば、第１ビーム偏向器および第２ビーム偏向器、および／または収差補正器は、ビーム経路に広がる電界および／または磁界を生成するように構成してもよい。

本方法の一実施形態によれば、ビームが物体の選択した入射位置に入射するように第２ビーム偏向器の励起を調整する。さらに、ビームが選択した入射角で物体に入射するように第１ビーム偏向器の励起を調整する。第１ビーム偏向器の励起は、入射位置を一定に保って、すなわち、入射位置を変更することなしに行う。次いで、第１ビーム偏向器の励起を繰り返し調整し、入射位置を変更することなしに物体表面におけるビームの入射角を調整する。これにより、物体から放出する粒子の少なくとも１つの強度を、複数の入射角それぞれについて測定する。したがって、測定された強度は、選択した一定の入射位置に関係している。

入射位置を変更することなしに入射角を調整するステップを少なくとも１００回、特に少なくとも１０００回繰り返し、少なくとも１００個の異なる入射角、特に少なくとも１０００個の異なる入射角に対応して強度を検出する。このようにして検出した強度は、物体における調整されたビーム入射位置によって規定される物体の一部についてのチャンネリングパターンを示す。特に強度は、「制限視野電子チャンネリングパターン」（SACP）を表す。

入射角の調整は、ビーム経路において収差補正器の上流側に配置した第１ビーム偏向器によって行う。収差補正器は、収差を補正するように構成してもよい。こうした収差は、ビームが光軸から所定間隔をおいて対物レンズを通過する場合に生じ得る。さらに、このような収差は、対物レンズおよび／または粒子光学系の他の構成素子によって引き起こされる場合がある。

したがって、より大きい入射角であっても、すなわち、特に調整された入射位置では、物体表面におけるビームの集束にはほとんど影響がない。

別の実施形態によれば、（ａ２）の繰返しは、１０００回／秒を超える速度で、特に１０，０００回／秒を超える速度で行う。換言すれば、本実施形態によれば、入射位置を変更することなしに入射角を調整するために第１ビーム偏向器の励起を調整するステップは、１０００回／秒を超える速度で、特に１０，０００回／秒を超える速度で行う。

第１ビーム偏向器を電子制御することにより、物体におけるビームの入射角を素早く変更することが可能である。幾つかの実施形態では、第１ビーム偏向器および第１ビーム偏向器を励起するための第１制御器は、第１ビーム偏向器の励起を調整して入射角を調整し、対応した強度を関連して検出するステップが、１０００回／秒を超える（すなわち、毎秒１０００回を超える）速度で、特に１０，０００回／秒を超える（すなわち、毎秒１０，０００回を超える）速度で繰返し可能となるように構成されている。

他の幾つかの実施形態では、一定の（すなわち不変の）入射位置における異なる入射角に対応した強度の検出は、異なる入射位置について繰り返される。例えば、１０箇所よりも多い異なる位置、または１００箇所よりも多い異なる位置で、強度検出を繰り返してもよい。

別の実施形態によれば、本方法は、次のステップ、すなわち：
（ａ４）ステップ（ａ１）、ステップ（ａ２）およびステップ（ａ３）を繰り返し、少なくとも１０個の異なる入射位置それぞれについて少なくとも１００個の異なる入射角を測定し、測定した少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて対応した強度を検出するステップをさらに含む。

換言すれば、本実施形態によれば、本方法は、次のステップ、すなわち：
（ａ４）少なくとも１０個の異なる入射位置について、
第２ビーム偏向器の励起を調整して入射位置を調整するステップと、第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに入射角を調整するステップと、入射位置を変更することなしに第１ビーム偏向器の励起を調整し、少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて対応した強度を検出するステップとを繰り返すステップを含む。

これにより、少なくとも１０個の異なる入射位置におけるそれぞれの繰返し周期で、入射位置は、少なくとも１０個の異なる入射位置のいずれかに対して調整される。

他の幾つかの実施形態によれば、本方法は、次のステップ、すなわち：
（ｂ１）第１ビーム偏向器の励起を調整し、物体表面におけるビームの第２入射角を調整するステップと、
（ｂ２）第２ビーム偏向器の励起を調整し、第２入射角を変更することなしに物体表面におけるビームの第２入射位置を調整し、強度を検出するステップと、
（ｂ３）ステップ（ａ２）を繰り返し、同じ第２入射角で少なくとも１００個の異なる入射位置それぞれについて対応した強度を検出するステップと
をさらに含む。

第２入射位置は、ステップ（ａ１）の入射位置とは異なっていてもよいし、同じであってもよい。また第２入射角は、ステップ（ａ２）の入射角とは異なっていてもよいし、同じであってもよい。

換言すれば、本実施形態によれば、本方法は、（ｂ３）第２ビーム偏向器の励起を調整し、第２入射角を変更することなしに第２入射位置を調整するステップを繰り返し、同じ第２入射角で少なくとも１００個の異なる入射位置それぞれについて対応した強度を検出するステップを含む。

別の実施形態によれば、一定の入射位置について異なった入射角に対応した強度を検出するステップに先立って、入射位置を次のようにして決定する：第１ビーム偏向器の励起を調整し、物体表面におけるあらかじめ規定された、またはあらかじめ選択されたビームの入射角を調整する。次いで、第２ビーム偏向器の励起を繰り返し変更し、あらかじめ選択した入射角を変更することなしに物体表面におけるビームの入射位置を変更し、物体から放出する粒子の強度を再び検出する。入射位置を繰り返し変更するための繰返し回数は、１００回より多くてもよいし、１０００回より多くてもよい。これにより、それぞれ１００回よりも多い、または１０００回よりも多い繰返し回数に対応して強度が検出される。これらの強度は、表面における異なる位置に関係して表示してもよい。このようにして得られるパターンは、従来の電子顕微鏡による物体表面の一部の画像に対応する。異なる入射位置に対応する強度または画像を分析し、後続のSACP分析で検査すべき物体表面における関心領域を決定する。このために、関心領域に対応する物体表面におけるビームの目標入射位置を決定する。これら目標入射位置で上述のSACP分析を実施する。

別の実施形態によれば、SACP法は、少なくとも１００個の異なる入射位置に関係してステップ（ｂ３）で検出した強度を表示するステップをさらに含む。

換言すれば、少なくとも１００個の異なる入射位置に対応して検出した強度が、少なくとも１００個の異なる入射位置に関係して表示される。

別の実施形態によれば、SACP法は、ステップ（ｂ３）で検出した強度と少なくとも１００個の異なる入射位置との関係性を分析するステップと、検出した強度の分析に基づいて目標入射位置を決定するステップをさらに含む。

換言すれば、少なくとも１００個の異なる入射位置に対応して検出した強度の関係性が分析される。

別の実施形態によれば、ステップ（ａ１）で、調整された入射位置が決定した目標入射位置に対応するように第２ビーム偏向器の励起を行う。

換言すれば、本実施形態によれば、第２ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を調整するステップでは、調整された入射位置が決定した目標入射位置に対応するように第２ビーム偏向器の励起を行う。

上記特徴および他の有利な特徴が、添付の図面に基づいた以下の実施形態の詳細な説明によりさらに明らかになる。全ての可能な実施形態が本明細書に記載の利点のうちそれぞれ、全てまたはいずれかを備えるわけではない。

粒子光学系の例示的な実施形態を示す概略図である。 SACP法の例示的な実施形態を示す概略的なフローチャートである。

以下に説明する例示的な実施形態において、機能および構造が同様な構成素子にはできるだけ同様な参照記号を付す。したがって、特定の実施形態における個々の構成素子の特徴を理解するためには、他の実施形態の説明および要約を参照されたい。

図１は、例示的な実施形態によるSACP法を実施するように構成された粒子光学系１の概略図を示している。粒子光学系１は、電子またはイオンなどの荷電粒子を放出するビーム源３を備える。放出された荷電粒子はダイアフラム５を通過する。ダイアフラム５は、粒子ビーム９を通過させ、粒子ビーム９を形成するための開口７を備える。ダイアフラム５を通過した後、粒子ビーム９は、ビーム経路において前後に配置された２つのビーム偏向器１１および１３を通過する。次いで粒子ビーム９は収差補正器１５を通過する。この後、粒子ビーム９は、ビーム経路において前後に配置された２つのビーム偏向器１７および１９を通過する。最後に、粒子ビーム９は、検査中の物体２５の表面２３にビーム９を集束するように構成された対物レンズ２１を通過する。

図１では、ビーム９は反射されないビームとして実線で示されている。換言すれば、ビーム９の主軸は粒子光学系１の光軸２７と一致する。例えば、ビーム９は１nAのビーム電流を有する電子ビームであり、物体表面におけるビームの開口角２θは、例えば４mradに相当する。

それぞれのビーム偏向器１１，１３，１７および１９は、それぞれのビーム経路からビーム９を偏向させるように構成されている。このために、適宜な磁界または電界を供給するようにビーム偏光器を構成してもよい。この場合、それぞれのビーム偏光器１１，１３，１７および１９は、それぞれのビーム偏向器を励起するように構成された関連する制御器１２，１４，１８および２０を備えている。それぞれのビーム偏向器は、ビーム偏向を調整するために必要な電圧または電流を供給することによって励起される。

収差補正器１５は、静電素子および／または磁気多重極素子を備え、これらはそれぞれ収差補正器１５の制御器１６によって励起される。図１には、収差補正器１５がブロックで概略的に示されている。収差補正器１５は、例えば米国特許第７２２３９８３号明細書または欧州特許出願公開第０４５１３７０号公報により既知のような構成素子を備える。これらの特許文献により既知の多極収差補正器は、１つ以上の四重極素子を備え、必要に応じて１つ以上の八重極素子を備え、また場合によっては１つ以上の六重極素子を備える。ビームは、実質的に直線経路に沿ってこれら多極素子を通過する。他の適宜な収差補正器は、粒子ビーム９を反射するためのミラーを含む。このような収差補正器は、例えば米国特許第５３１９２０７号明細書および米国特許第６８５５９３９号明細書により既知である。米国特許７２２３９８３号明細書、欧州特許出願公開第０４５１３７０号公報、米国特許第５３１９２０７号明細書および米国特許第６８５５９３９号明細書の開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする。

収差補正器１５は、対物レンズ２１、およびビーム源３と物体２５との間に配置された粒子光学系１の他の構成素子によって生じた収差を補償するように構成されている。

図１では、ビーム９が物体２３の表面で位置２９に入射した場合についてビーム９は破線で示されており、この場合、主軸が光軸２７に対して角度Ψだけ傾斜しており、位置２９は光軸２７に位置している。ビーム偏向器１１は、ビーム９を光軸から離反して偏向するように励起され、ビーム偏向器１３は、ビーム９を光軸に向けてわずかに偏向するように励起される。ビーム偏向器１３を通過した後にビーム源３に向かう方向におけるビーム９の光線の広がりが図１に点線で示されている。これにより、ビーム偏向器１３によって生じた光軸方向へのビーム９の偏向は、ビームの仮想の始点が依然として光軸２７に位置しているように行われることがわかる。このことにより、ビーム偏向器１７および１９が励起されていない場合には、破線で示した傾斜ビームは物体２３の表面において光軸２７における位置２９に依然として入射している。

上記実施例では、ビーム偏向器１１，１３は、光軸２７におけるビームの仮想の始点がビーム源３の位置に位置するように制御される。これにより、ビームは、ビーム源の位置周辺で傾斜しているように見える。他の実施形態では、ビーム源３の位置とは異なる点の周辺でビームを傾斜させることも可能である。このような点は、粒子光学系の物体領域または物体平面と光学的に共役となるビームの交点および／または光軸に沿った位置であってもよい。

ビーム偏向器１１および１３を共に制御することにより、物体におけるビームの入射位置２９を変更することなしに物体表面２７におけるビーム９の入射角Ψを変更または調整することも可能である。このようにして、偏向器１１および１３を励起することにより、例えば、−１００mradから＋１００mradの範囲で入射角Ψを連続的に変更してもよい。

それぞれのビーム偏向器１７および１９を励起してビーム９を偏向し、ビーム偏向器１１および１３を励起することによって調整された入射角Ψを変更することなしに、物体２５の表面２３におけるビーム９の入射する位置２９が光軸２７から離れる方向に変位されるようにしてもよい。このために、偏向器１７および１９を励起し、偏向器１７によって光軸から離れる方向にビームを偏向し、さらに偏向器１９によって光軸に向けてビームを偏向してもよい。これにより、ビームは対物レンズ２１の後焦点面５６に配置された点を中心として傾斜される。

ビーム偏向器１７および１９を適宜に励起することにより、入射角Ψを変更することなしに物体表面において２次元範囲３１で入射位置を変位することが可能である。２次元範囲３１は、１μｍ〜１００μｍの範囲であってよい。例えば、二次元範囲３１の側部長さは、１μｍ〜１００μｍであってよい。

対物レンズ２１によってビーム９の軸外経路によって生じた収差が十分に補償された場合には、ビーム偏向器１１および１３を適宜に励起することによって２次元範囲３１で入射位置２９を調整することも可能である。特に、ミラーを備える収差補正器を用いた調整が可能であり、粒子ビームはミラーで反射される。

粒子光学系１は、物体２５から放出した粒子および入射ビーム９によって生成された粒子を検出するように構成された粒子検出器３５をさらに備える。物体２５から放出する粒子は、例えば後方散乱電子および／または二次電子などの電子を含んでいてもよい。検出器３５は、受信した検出信号を処理、保存および分析するように構成された主制御器３７に検出信号を伝達する。制御器３７は、ビーム偏向器１１，１３，１７，１９および収差偏向器１５の素子をそれぞれ励起するように構成された制御器１２，１４，１６，１８および２０も制御する。制御器３７は、キーボード３９またはネットワークインタフェースなどの入力装置からの制御指令を受信するように構成されている。さらに制御器３７は、測定結果をディスプレイ４１またはネットワークインタフェースに出力するように構成されている。

粒子光学系１を使用することにより、物体２５の表面２３における調整可能な入射角Ψおよび調整可能な入射位置２９で粒子ビーム９を入射させることが可能である。

特に、二次元範囲３１で、調整された一定の入射角Ψで入射位置２９を体系的に調整することが可能である。これにより、粒子ビーム９によって二次元範囲３１をスキャンし、粒子強度と入射位置２９との関係を検出器３５によって検出する。このような空間スキャンによって検出された粒子強度をグラフィック表示し、入射位置２９に関して分析する。入射位置２９に関係した関数としての粒子強度のグラフィック表示は、従来の電子顕微鏡画像に対応する。

さらに、一定の入射位置２９における２つの空間方向の入射角を体系的に調整し、検出器３５により入射角に対応した強度を検出することが可能である。このような角度スキャンによって検出される粒子強度は、「制限視野電子チャンネリングパターン」（SACP）を表す。

物体表面に配置した結晶を備える物体では、検出器３５によって検出される粒子の強度は、物体表面におけるビームの入射角に対応する。これは、チャンネリング効果によって生じる。このチャンネリング効果に関する従来技術情報は、"Scanning Electron Microscopy", L. Reimer, Springer-Verlag, 1998, pages 359 to 378, chapter 9.2に含まれている。

角度スキャンによって検出された強度の分析は、物体２５の入射位置２９に存在する結晶材料のタイプおよび配向、結晶材料の内部応力状態および物体の他の特性に関する情報をもたらす。

角度スキャンを実施するためには、それぞれビーム偏向器１１および１３ならびに制御器１２および１４は、１／１００秒未満、特に１／１０００秒未満の時間内に５０mradよりも大きく入射角を変更するように構成されている。このようなスキャン速度では、例えば０．１秒以内に±５０×±５０mradの角度範囲をスキャンし、これにより、例えば２５６×２５６像点または画素に対応する粒子強度を検出することが可能である。

角度スキャンおよび／または空間スキャン時には、制御器１６による収差補正器１５の１つ以上または全ての素子の励起を一定に保持するかまたは実質的に一定に保持してもよい。

以下に図１を参照して粒子光学素子についてさらに説明する。粒子光学素子は、質の向上のために粒子光学系１に組み込んでもよい。

いずれか一方または両方のビーム偏向器１１，１３は、角度スキャン時に生じ、力学的に変化する分散を調整するためのウィーンフィルタとして設計してもよい。ここでは、ウィーンフィルタは、螺旋領域内の磁界に重ねられる静電界をもたらす粒子光学素子である。静電界および磁界の方向は、相互に横方向に、特に相互に垂直方向に配向されている。

図１に示した例示的な実施形態では、ビーム偏向器１１，１３は磁気ビーム偏向器である。したがって、付加的な対の電極５１は、偏向器１１および偏向器１３をそれぞれウィーンフィルタに変更してもよい。電極５１は、同様に主制御器３７によって制御される制御器（図１に別個に図示しない）によって励起してもよい。

角度スキャン時に収差補正器１５の不完全な調整によって生じ、力学的に変化する非点収差を補償するために、ビーム経路において収差補正器１５と対物レンズ２１との間に四重極スティグメータ５３を設けてもよい。例えば、ビーム経路において偏向器１７と対物レンズ２１との間に四重極スティグメータ５３を設けてもよい。主制御器３７によって制御される制御器（図１には図示しない）によって四重極スティグメータ５３を励起してもよい。

さらに対物レンズ２１の周辺に集束コイル５４を設けてもよい。集束コイルは、ビーム経路において収差補正器１５と対物レンズ２１との間に配置してもよい。例えば、集束コイルは、ビーム経路において対物レンズ２１と偏向器１９との間および／または対物レンズ２１と偏向器１７との間に配置してもよい。集束コイル５４は空芯コイルによって形成してもよい。集束コイル５４は、角度スキャンの間に収差補正器１５の不完全な調整のために生じる、動的に変化する焦点ぼけを補償するように構成してもよい。集束コイル５４も主制御器３７によって制御される制御器（図１には図示しない）によって励起される。

以下にSACP法の例示的な実施形態を図２のフローチャートを参照して要約して説明する。方法の開始後、物体表面の表面垂線に対して、あらかじめ選択した値、例えば０mradに入射角Ψを調整するステップ１０１が、それぞれのビーム検出器１１および１３の制御器１２および１４を制御することによって行われる。次いで、ビームの入射位置をスキャンするステップ１０３が、入射角Ψを変更することなしに、それぞれビーム偏光器１７および１９の制御器１８および２０を制御することによって物体表面２３の二次元範囲３１にわたって行われる。換言すれば、入射角は、二次元範囲３１における入射位置にわたるスキャン時に一定に保持される。この空間スキャン時に、検出器３５によって検出された粒子強度が記録される。次いで、本方法では、粒子強度を分析および表示するステップ１０５を行う。例として、強度はディスプレイ４１に表示される。次いで、使用者は表示された強度に基づいて関心領域を選択してもよい。付加的または代替的に、空間スキャン時に検出された粒子強度の自動的な分析に基づいて関心領域を選択してもよい。

引き続くSACP分析のために関心領域から目標位置を決定するステップ１０７を行う。次いで、物体表面における決定した目標位置に粒子ビーム９が入射するようにビーム偏向器１７および１９を励起する。換言すれば、本方法では、ビーム偏向器１７および１９の励起を調整することによって、目標位置に対応する入射位置を調整するステップ１０９を行う。

次いで、入射角Ψをスキャンするステップ１１１を行い、ビーム偏向器１１および１３を制御することによって２次元角度範囲内で入射角Ψを体系的に変更する。異なる入射角Ψに対応した粒子強度を検出する。次いで本方法では、検出した粒子強度と入射角Ψとの関係を表示または自動的に分析するステップ１１３を行う。検出された粒子強度と入射角Ψとの関係性から、結晶のタイプならびに配向、内部応力状態および／または結晶の他の特性を決定することが可能である。

次いで、目標位置を決定するステップ１０７、目標位置に対応した入射位置を調整するステップ１０９、入射角Ψをスキャンするステップ１１１および粒子強度と入射角Ψとの関係を表示または分析するステップ１１３を繰り返すことが可能である。

このようにして、関心領域それぞれについて個々に、または全ての関心領域について一緒に角度スキャンの角度範囲を最適化することも可能である。

このことは、個々の関心領域または選択した関心領域についてSACP分析を行い、再びこのSACP分析に基づいて結晶配向の高いコントラストを有する画像を生成するために角度スキャンの角度範囲を最適化することによって実施してもよい。

さらに、物体の関心領域で角度スキャンを行い、角度スキャンの分析から、物体の少なくともこの位置におけるビームの最適な入射角を決定することが可能であり、最適な角度により、高いチャンネリングコントラストが得られる。決定した最適な角度を選択し、引き続く空間スキャン時に一定に保持する（すなわち、変更しない）。このようにして生成した画像では、少なくとも最適な角度決定の関心領域は高いチャンネリングコントラストを有し、物体の他の領域は、それぞれの領域の結晶配向に関係した強度によって識別可能である。

さらに、物体表面２３の領域３１で空間スキャンを実施し、これにより得た電子顕微鏡画像を自動的に分析することが可能である。これにより、電子装置のゲート構造など関心のある構造の位置を決定してもよい。このようにして特定された関心のある構造の位置でSACP分析を行ってもよい。これにより、例えば関心のある構造における機械的応力を決定してもよい。

本発明を幾つかの例示的な実施形態に関して説明したが、多くの代替的な実施形態、変更、変化形態が当業者には明らかである。したがって、ここに示した本発明の例示的な実施形態は例示的なものであり、いかなる意味でも限定的なものではない。以下の請求項に規定した本発明の精神および範囲を逸脱することなしに多くの変更を行うことができる。

３ ビーム源
５ ダイアフラム
７ 開口
９ 粒子ビーム
１１，１３，１７，１９ ビーム偏向器
１２，１４，１６，１８，２０ 制御器
１５ 収差補正器
２１ 対物レンズ
２３ 表面
２５ 物体
２７ 光軸
２９ 位置
３１ 二次元範囲
３５ 検出器
３７ 主制御器
３９ キーボード
４１ ディスプレイ
５３ 四重極スティグメータ
５４ 集束コイル
５６ 後焦点面
１０１ 入射角Ψを調整するステップ
１０３ ビームの入射位置をスキャンするステップ
１０５ 粒子強度を分析および表示するステップ
１０７ SACP分析のための目標位置を決定するステップ
１０９ 目標位置に対応した入射位置を調整するステップ
１１１ 入射角Ψをスキャンするステップ
１１３ 検出された粒子強度と入射角Ψとの関係を表示または自動的に分析するステップ

Claims (29)

1. SACP法において、
   粒子光学系を用いて物体表面に荷電粒子ビームを向けるステップと、
   物体から放出した粒子の強度を検出するステップと
   を設け、
   前記粒子光学系に、ビームを集束するための対物レンズと、ビーム経路で対物レンズの上流側に配置された第１ビーム偏向器と、前記ビーム経路で前記第１ビーム偏向器と前記対物レンズとの間に配置された収差補正器と、前記ビーム経路で前記収差補正器の下流側に配置された第２ビーム偏向器とを設け、
   前記SACP法に、
   （ａ１）前記第２ビーム偏向器の励起を調整し、物体表面におけるビームの入射位置を調整するステップと、
   （ａ２）前記第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに物体表面におけるビームの入射角を調整し、強度を検出するステップと、
   （ａ３）前記第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに入射角を調整するステップを繰り返し、同じ入射位置における少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて対応した強度を検出するステップと
   をさらに設けることを特徴とするSACP法。
2. 請求項１に記載のSACP法において、
   前記（ａ２）の間、前記粒子光学系に対する前記物体の位置が変化しないSACP法。
3. 請求項１または２に記載のSACP法において、
   前記粒子光学系はさらに、
   前記ビーム経路で前記収差補正器の上流側に配置されたウィーンフィルタと、
   該ウィーンフィルタを励起するための制御器であって、励起信号を前記ウィーンフィルタに伝達するように構成されており、それぞれの励起信号が１／１００秒未満の周期を有している該制御器と
   を備えるSACP法。
4. 請求項３に記載のSACP法において、
   前記第１ビーム偏向器は、前記ウィーンフィルタの一部を構成するSACP法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のSACP法において、
   前記第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに入射角を調整するステップを、１０００回／秒を超える速度で、特に１０，０００回／秒を超える速度で行うSACP法。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のSACP法において、
   前記少なくとも１００個の異なる入射角に関係して、少なくとも１００個の異なる入射角に対応して検出した強度を表示するステップをさらに設けるSACP法。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載のSACP法において、次のステップ、すなわち：
   （ａ４）少なくとも１０個の異なる入射位置について、
   前記第２ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を調整するステップと、第１ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を変更することなしに入射角を調整するステップと、入射位置を変更することなしに前記第１ビーム偏向器の励起を調整し、少なくとも１００個の異なる入射角それぞれについて対応した強度を検出するステップとを繰り返すステップを設けるSACP法。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載のSACP法において、
   （ｂ１）前記第１ビーム偏向器の励起を調整し、物体表面におけるビームの第２入射角を調整するステップと、
   （ｂ２）前記第２ビーム偏向器の励起を調整し、第２入射角を変更することなしに物体表面におけるビームの第２入射位置を調整し、強度を検出するステップと、
   （ｂ３）前記第２ビーム偏向器の励起を調整し、第２入射角を変更することなしに第２入射位置を調整するステップを繰り返し、同じ第２入射角で少なくとも１００個の異なる入射位置それぞれについて対応した強度を検出するステップと
   をさらに設けるSACP法。
9. 請求項８に記載のSACP法において、
   前記少なくとも１００個の異なる入射位置に関係して、少なくとも１００個の異なる入射位置に対応して検出した強度を表示するSACP法。
10. 請求項８または９に記載のSACP法において、
    前記少なくとも１００個の異なる入射位置に対応して検出した強度と少なくとも１００個の異なる入射位置との関係性を分析し、
    関係性の分析に基づいて目標入射位置を決定するステップをさらに設けるSACP法。
11. 請求項１０に記載のSACP法において、
    前記第２ビーム偏向器の励起を調整し、入射位置を調整するステップで、調整された入射位置が決定した目標入射位置に対応するように前記第２ビーム偏向器の励起を行うSACP法。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載のSACP法において、
    前記粒子光学系は、（ａ３）の間に生じる動的に変化する非点収差を補償するための四重極スティグメータを備えるSACP法。
13. 請求項１２に記載のSACP法において、
    前記四重極スティグメータは、前記ビーム経路の前記収差補正器と前記対物レンズとの間に配置されるSACP法。
14. 請求項１から１３までのいずれか一項に記載のSACP法において、
    前記粒子光学系は、（ａ３）の間に生じる動的に変化する焦点ぼけを補正するように構成された集束コイルを備えるSACP法。
15. 請求項１４に記載のSACP法において、
    前記集束コイルは、前記ビーム経路の前記収差補正器と前記対物レンズとの間に配置されるSACP法。
16. 請求項１から１５までのいずれか一項に記載のSACP法において、
    前記収差補正器はミラーを備え、前記荷電粒子ビームは前記ミラーで反射されるSACP法。
17. 粒子光学系において、
    荷電粒子ビームを生成するように構成されたビーム源と、
    物体にビームを集束させるように構成された対物レンズと、
    ビーム経路で対物レンズの上流側に配置された第１ビーム偏向器と、
    前記ビーム経路で前記第１ビーム偏向器と前記対物レンズとの間に配置された収差補正器と、
    前記ビーム経路で前記収差補正器の下流側に配置された第２ビーム偏向器と、
    前記第１ビーム偏向器を励起し、それぞれ１／１００秒未満、特に１／１０００秒未満の周期を有する第１励起信号を前記第１ビーム偏向器に伝達するための第１制御器と
    を備えることを特徴とする粒子光学系。
18. 請求項１７に記載の粒子光学系において、
    前記粒子光学系は、前記物体表面における前記荷電粒子ビームの入射角を、前記物体表面における前記荷電粒子ビームの入射位置を変更することなしに調整可能に構成され、該入射角を調整する間、前記粒子光学系に対する前記物体の位置は変化しない粒子光学系。
19. 請求項１８に記載の粒子光学系において、
    前記入射角は前記第１ビーム偏向器により調整可能である粒子光学系。
20. 請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記第１制御器および前記第１ビーム偏向器が、周期内で物体におけるビームの入射角を５０mradよりも大きく変化させるように構成された粒子光学系。
21. 請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記ビーム経路で前記収差補正器の上流側に配置されたウィーンフィルタと、
    該ウィーンフィルタを励起するための第２制御器と
    をさらに備え、
    該第２制御器が第２励起信号を前記ウィーンフィルタに伝達するように構成されており、それぞれの第２励起信号が１／１００秒未満の周期を有している粒子光学系。
22. 請求項２１に記載の粒子光学系において、
    前記第１ビーム偏向器は前記ウィーンフィルタの一部を構成する粒子光学系。
23. 請求項１７から２２までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記第１ビーム偏向器と前記収差補正器との間に配置された第３ビーム偏向器と、
    第３励起信号を前記第３ビーム偏向器に伝達するように構成された第３制御器と
    をさらに備え、
    それぞれの第３励起信号が１／１００秒未満、特に１／１０００秒未満の周期を有している粒子光学系粒子光学系。
24. 請求項１７から２３までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記収差補正器と前記第２ビーム偏向器との間に配置された第４ビーム偏向器をさらに備える粒子光学系。
25. 請求項１７から２４までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記粒子光学系は、角度スキャンの間に生じる動的に変化する非点収差を補償するための四重極スティグメータを備える粒子光学系。
26. 請求項２５に記載の粒子光学系において、
    前記四重極スティグメータは、前記ビーム経路の前記収差補正器と前記対物レンズとの間に配置される粒子光学系。
27. 請求項１７から２６までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記粒子光学系は、角度スキャンの間に生じる動的に変化する焦点ぼけを補正するように構成された集束コイルを備える粒子光学系。
28. 請求項２７に記載の粒子光学系において、
    前記集束コイルは、前記ビーム経路の前記収差補正器と前記対物レンズとの間に配置される粒子光学系。
29. 請求項１７から請求項２８までのいずれか一項に記載の粒子光学系において、
    前記収差補正器はミラーを備え、前記荷電粒子ビームは前記ミラーで反射される粒子光学系。

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