WO2009138134A1 - Teilchenstrahlgerät mit einer reinigungsvorrichtung - Google Patents

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WO2009138134A1
WO2009138134A1 PCT/EP2008/063257 EP2008063257W WO2009138134A1 WO 2009138134 A1 WO2009138134 A1 WO 2009138134A1 EP 2008063257 W EP2008063257 W EP 2008063257W WO 2009138134 A1 WO2009138134 A1 WO 2009138134A1
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particle
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light
optical axis
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PCT/EP2008/063257
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Dietmar Dönitz
Ulrich Mantz
Original Assignee
Carl Zeiss Nts Gmbh
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    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
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    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Definitions

  • the invention relates to a particle beam device with a cleaning device.
  • the surface of the object to be examined should be as free of contamination as possible.
  • contamination is often unavoidable.
  • contact contamination on the surface of the object for example in a scanning electron microscope which is operated under a high vacuum region (that is, in a range greater than 10 "7 mbar).
  • the sample usually before introduction into a sample chamber of the scanning electron microscope is not under high vacuum conditions, This may result in the deposition of a thin film on the sample, which may contain H 2 O and other substances, which is a potentially unwanted contaminant, and may leak to the sample chamber of the Scanning Electron Microscope
  • the sample chamber of the scanning electron microscope are still numerous hydrocarbon molecules, which can be broken by an electron beam provided by the scanning electron microscope
  • the sample at which the electron beam is incident would have carbon atoms layered deposit can. This is also an undesirable contamination.
  • the above problem can be solved by reducing a residual gas pressure in the sample chamber of the scanning electron microscope.
  • This is achieved by the fact that the scanning electron microscope is not operated in the high vacuum range, but in the ultra-high vacuum range.
  • the residual gas pressure in the ultra-high vacuum range is generally between 10 "7 mbar and 10 " 10 mbar.
  • Achieving an ultrahigh vacuum requires considerable effort.
  • the sample chamber of the scanning electron microscope has to be baked out. Accordingly, a heater to be provided on the sample chamber.
  • the sample chamber must usually be covered by means of heat shields.
  • only materials that are heat-resistant and do not evaporate may be used in the sample chamber. This leads to high demands on these materials. This applies in particular to a sample table movably arranged in the sample chamber, on which the object to be examined is arranged.
  • the invention is therefore based on the object to provide a Colourstrahlge- device with a cleaning device, by means of which a positioning effort is kept as low as possible and by means of which a monitoring of the cleaning process is possible.
  • the invention relates to a particle beam device, in particular a scanning electron microscope, which is provided with a cleaning device.
  • the particle beam device according to the invention has at least one particle beam generator for generating a particulate particle beam and at least one objective for focusing the particle beam onto an object. Furthermore, the particle beam device has at least one light source for generating a light beam, - A -
  • At least one coupling-in region for coupling the particle beam is provided on the particle beam device according to the invention such that the particle beam can be guided in the direction of the object.
  • the light beam passes through the coupling region.
  • the light beam and the particle beam formed from the couplable particles are aligned coaxially or approximately coaxially with each other.
  • the invention also relates to a further particle beam device, in particular a scanning electron microscope, which is provided with a cleaning device.
  • the particle beam device according to the invention has at least one particle beam generator for generating a particulate particle beam and at least one objective for focusing the particle beam onto an object.
  • the particle beam device has at least one light source for generating a light beam, which is designed to clean the object.
  • at least one coupling-in region for coupling the light beam is provided on the particle beam device according to the invention such that the light beam can be guided in the direction of the object.
  • the particle beam passes through the coupling region.
  • the light beam and the particle beam formed from the couplable particles are aligned coaxially or approximately coaxially with each other.
  • the invention is based on the idea that the light beam of a light source and the particle beam of a particle beam device can extend coaxially or approximately coaxially with one another, for example on a particle-optical axis of the particle beam device.
  • the angle between them is less than or equal to 15 °. In another embodiment, the angle between them is less than or equal to
  • the angle is between less than or equal to 5 °. Due to the coaxial or approximately coaxial alignment with the particle beam, the light beam will impinge on the location of the surface of the object to which the particle beam is also guided. By means of the light beam, this location of the surface of the object is cleaned. Contaminations are released and removed from the location of the surface of the object, for example by means of a gas flow. After cleaning, this location on the surface of the object can be examined immediately afterwards by means of the particle beam. Repositioning the object with respect to the particle beam, as required in the prior art, is no longer necessary. Moreover, the cleaning of the surface of the object due to particle beam imaging can be observed.
  • a deflection device for screening the particle beam focused by the objective is arranged on the objective over the object.
  • the coupling-in region is arranged on a particle-optical axis of the particle beam device.
  • Both the light beam and the injectable particles of the particle beam are guided in this embodiment along the particle-optical axis, or at least along a part of the particle-optical axis.
  • the particle-optical axis is arranged vertically in the particle beam device in some embodiments. In alternative embodiments, it is also intended to arrange the particle-optical axis horizontally. Yet other embodiments contemplate forming the particle-optical axis both partially perpendicular and partially horizontal. The formation of the particle-optical axis but is not limited to the aforementioned embodiments. Rather, any particle-optical axis is used, which is predetermined by a particle beam device, which is suitable for the invention.
  • the light source is designed such that it is arranged on the particle-optical axis or at least on an extension of the particle-optical axis (hereinafter the term "particle-optical axis" is also understood to mean its extension)
  • the light source is arranged on a vertical particle-optical axis in such a way that the coupling region of the particle beam - downstream from the light source in the direction of the object - is connected downstream of the light source This embodiment ensures particularly well that a particle beam and the light beam are aligned coaxially with one another.
  • At least one supply device is provided with which the light beam can be fed to the particle-optical axis.
  • the feed device is designed as a mirror element or a prism. This embodiment enables the light source to be positioned adjacent to the particle-optical axis and directs the light beam through a feed element onto the particle-optical axis such that the light beam and the particle beam are coaxially or approximately coaxially aligned.
  • the particle blasting device provides at least one deflection means for coupling the particles of the particle beam.
  • the deflection means is For example, designed as a beam splitter.
  • the deflection means is designed as a deflection system, which is composed of a plurality of deflection units.
  • the deflection means or its individual components are formed magnetically and / or electrostatically.
  • the deflection means thus provides at least one deflection field which influences the particles of the particle beam.
  • the deflection means it is ensured that particles of a particle beam are directed from a first direction to a second direction (for example in the direction and along a particle-optical axis).
  • This embodiment makes it possible, for example, for the light source or a coupling region of the light beam of the light source to be arranged on the particle-optical axis in front of the coupling-in region of the particles of the particle beam, so that both the light beam and the light beam are arranged Particle along the same axis (ie coaxial with each other).
  • the deflection means may be provided with a plurality of deflection elements. These can be arranged in any shape to each other, which is suitable to achieve the desired deflection.
  • the plurality of deflection elements can be arranged one behind the other along the particle-optical axis of the particle beam device.
  • the light source is designed as a laser.
  • a high power laser is particularly well-suited to ensuring proper cleaning.
  • it is intended to use a pulsed laser with an energy of 5 to 100 ⁇ J with a pulse duration of 1 to 100 ns.
  • the light source is designed as a YAG laser, the For example, at a wavelength of 532nm or 355nm works.
  • an argon laser can be used as a light source.
  • the light source is not limited to a laser. Rather, any illuminant that can be used for cleaning can be used.
  • the particle beam device is also provided with at least one detector for detecting Auger electrons.
  • An examination of the object by means of Auger electrons is easy to carry out, since a contamination-free surface of the object to be examined is required for this.
  • This is provided by means of the cleaning device or the particle beam device with the cleaning device.
  • the particle beam device is provided with at least one detector for detecting further interaction particles, for example secondary electrons, backscattered electrons or backscattered ions.
  • the light source is used in addition to the already mentioned above cleaning the illumination of the object in order to examine this with visual methods (for example, with a light microscope).
  • the particle beam device is designed in particular as a raster particle beam device, for example as a scanning electron microscope.
  • the invention is not limited thereto. Rather, the particle beam device can be designed as any particle beam device, for example as an ion beam device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a particle beam device with a light source for cleaning an object
  • Figure 2 is a schematic representation of another particle beam device with a light source for cleaning an object
  • FIG. 3 a schematic representation of a further particle beam device with a light source for cleaning an object, wherein deflection pairs arranged parallel to one another are provided;
  • Figure 4 is a schematic representation of another particle blasting device with two light sources for cleaning an object
  • FIG. 5 is a schematic representation of another particle beam device, wherein two light sources are provided for cleaning an object; such as
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a further particle beam device with a light source for cleaning an object, wherein a particle beam passes through a coupling-in region of a light beam.
  • the invention will be explained with reference to a particle beam device in the form of a scanning electron microscope. It is expressly understood, however, that the invention is not limited to a scanning electron microscope. Rather, the invention is applicable to any particle beam device. Also, the inventive Particle beam device take any shape, for example, as an ion beam device.
  • the scanning electron microscope 1 shows a schematic representation of a particle beam device in the form of a scanning electron microscope 1.
  • the scanning electron microscope 1 has an electron column 2, to which an electron column chamber 3 'adjoins.
  • the electron column 2 is tilted by about 30 ° to 90 ° to the vertical, the invention is not limited to the aforementioned angular range. If a tilted arrangement of the electron column 2 is desired, then any angular range which is suitable for this purpose can be selected.
  • the electron-sink chamber 3 ' is adjoined by a sample chamber 3, which will be discussed in greater detail below.
  • a particle beam generator 4 which emits electrons.
  • the particle beam generator 4 is formed as a thermal field emission source or a cold field emission source.
  • a condenser lens 7 which in this embodiment is designed as a magnetic lens, a particle beam consisting of the electrons is formed.
  • the particle beam thus generated runs in the direction of arrow A to form a baffle element 8 designed as a coil element.
  • the deflecting element 8 is designed as a magnetic deflecting element.
  • the deflector 8 is formed as an electrostatic deflector.
  • it is provided to form the deflection element 8 both as a magnetic and as an electrostatic deflection element.
  • the deflection element 8 of the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1 provides a magnetic field in such a way that the particle beam is directed onto a particle-optical axis 9 of the scanning electron microscope 1 and runs in the direction of an objective lens 10.
  • the objective lens 10 is used to focus the particle beam on an object 13, as will be explained in more detail below.
  • the objective lens 10 is also designed as a magnetic lens and therefore has a magnetic coil 11.
  • a deflecting device 12 is arranged on the objective lens 10, by means of which the particle beam focused by the objective lens 10 is scanned over the object 13.
  • the object 13 is arranged on a holder 14 in the form of an object table.
  • the holder 14 is adjustable in at least three mutually perpendicular directions x, y and z (coordinate cross is darg Tech) and therefore positionable.
  • the holder 14 is additionally rotatable about a first axis parallel to the particle-optical axis 9 and / or tiltable about a second axis perpendicular to the particle-optical axis 9.
  • further axes of rotation are provided, which are arranged perpendicular to the aforementioned axes of rotation and / or tilt axes.
  • the scanning electron microscope 1 also has a first light source 15 in the form of a laser, which projects into the electron column chamber 3 '.
  • a first light source 15 in the form of a laser, which projects into the electron column chamber 3 '.
  • the first light source 15 is designed as a YAG laser which operates, for example, at a wavelength of 532 nm or 355 nm. But also an argon laser can be used as the first light source 15.
  • the first light source 15 is arranged in the extension of the particle-optical axis 9 above the coupling-in region of the particles in the form of the electrons designed as a deflection element 8. Accordingly, it is possible that the light beam generated by the first light source 15, ie a laser beam, runs along the particle-axis 9 in the direction of the arrow B. Accordingly, the laser beam also passes through the deflection element 8. Due to the coupling of the particle beam into the particle-optical axis 9 (viewed in the beam direction of the particle beam after coupling the laser beam), it is then ensured that the laser beam and the particle beam run coaxially with each other. By means of the laser beam, the surface of the object 13 is cleaned at the location where the particle beam also strikes the object 13. During the cleaning process, contaminations are released from the surface of the object 13 by means of the laser beam generated by the first light source 15 and then removed by means of a gas flowing along the surface of the object 13. As the gas, for example, argon or nitrogen is used.
  • FIG. 2 shows a further schematic illustration of a particle blasting device in the form of a scanning electron microscope 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the first light source 15 is not arranged inside the electron column chamber 3 'but outside the electron column chamber 3'.
  • a window 17 is provided on the electron column chamber 3 '.
  • the first light source 15 is arranged such that the generated laser beam initially extends perpendicular to the extension of the particle-optical axis 9.
  • the laser beam is focused by means of a first focusing lens 19 and then impinges on a first mirror 20, which deflects the laser beam onto the extension of the particle-optical axis 9, so that the laser beam passes through the deflecting element 8 along the particle-optical axis 9.
  • the laser beam is aligned coaxially with the particle beam.
  • FIG. 3 shows a further schematic representation of a particle beam device in the form of a scanning electron microscope 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. Identical components are again provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the electron column 2 is not tilted to the vertical. Rather, it runs along a vertical, ie to the particle-optical axis 9.
  • a deflection system consisting of 4 deflection unit pairs 8 'is provided, which are arranged one after the other from the electron column 2 in the direction of the objective lens 10 (four-stage deflection system).
  • the deflection unit pairs 8 ' serve to deflect the particle beam along the arrow directions A, as shown in FIG.
  • the particle beam is first deflected out of the particle-optical axis 9, then runs parallel to the particle-optical axis 9 and is subsequently deflected back into the particle-optical axis 9.
  • the ejection and reintroduction of the particle beam is necessary because a first mirror 20 is arranged on the particle axis 9 between the electron column 2 and the objective lens 10, which is used for coupling a laser beam of a first light source 15 onto the particle-optical axis 9 is provided.
  • the first light source 15 is arranged outside the electron column chamber 3 '.
  • the laser beam provided by the first light source 15 runs first after being focused by a first focusing lens 19 perpendicular to the particle-optical axis 9 and is then irradiated into the electron column chamber 3 '.
  • the laser beam passes through the coupling-in region of the particle beam, which is provided in the region of the deflection unit pair 8 ', which is arranged closest to the objective lens 10.
  • the invention is not limited to a four-stage deflection system. Rather, any deflection system is suitable with which a particle beam from an axis deflected and can be deflected again, for example, a three-stage deflection system.
  • the first light source 15 is again used to clean the surface of the object 13.
  • the surface of the object 13 By means of the laser beam, the surface of the laser beam
  • Object 13 is cleaned at the place where the particle beam also hits the object 13. During the cleaning process, contaminations are released from the surface of the object 13 by means of the laser beam generated by the first light source 15 and then removed by means of a gas flowing along the surface of the object 13.
  • the gas for example, argon or nitrogen is used.
  • FIG. 4 shows a further schematic representation of a particle beam device in the form of a scanning electron microscope 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 2 only in that the first mirror 20 is partially transparent and in the extension of the particle-optical axis 9 a second light source 21 is arranged, which generates a further light beam, which after focusing by means of a second focusing lens 22 is guided by the deflecting element 8 along the particle-optical axis 9.
  • this light beam is also aligned coaxially with the particle beam.
  • the second light source 21 is designed as a further laser, which provides a different power to the first light source 15.
  • the further laser is formed, for example, as an argon laser. Both the first light source 15 and the second light source 21 can be used to clean the surface of the object 13, as already explained above. In a further embodiment, it is provided that the first light source 15 for cleaning the surface of the object 13 is used.
  • the second light source 21 serves to position the object 13 in the sample chamber 3. By means of the second light source 21, the object 13 is illuminated and visually observed by suitable means. By means of the adjustable holder 14, the object 13 is then positioned.
  • FIG. 5 shows a further schematic representation of a particle beam device in the form of a scanning electron microscope 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. Identical components are again provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 5 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 4 in that the first mirror 20 is provided with a hole through which a light beam of a second light source 21 passes, which after being focused by a second focusing lens 22 by means of a second Mirror 20 'is deflected on the extension of the particle-optical axis 9. Both the light beam of the second light source 21 and the light beam of the first light source 15 are used to clean the surface of the object 13.
  • the first light source 15 is used for cleaning the surface of the object 13, while the second light source 21 is for positioning the object 13.
  • the first light source 15 and the second light source 21 are provided as Lasers are designed with different power.
  • the invention explained with reference to the exemplary embodiments is based on the idea that the light beam of the first light source 15 (and the second light source 21) and the particle beam of the particle beam device 1 extend coaxially or approximately coaxially with one another. Due to the coaxial or approximately coaxial alignment with the particle beam, the light beam is directed to the location of the surface of the object. 13, to which the particle beam is also guided. By means of the light beam, this location of the surface of the object 13 is cleaned. After cleaning, this location on the surface of the object 13 can be examined immediately afterwards by means of the particle beam. Repositioning the object 13 with respect to the particle beam is no longer necessary. Moreover, the cleaning of the surface of the object 13 due to imaging by the particle beam can be observed.
  • FIG. 6 shows a further schematic illustration of a particle beam device in the form of a scanning electron microscope 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. Identical components are again provided with the same reference numerals.
  • the embodiment according to FIG. 6 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 3 in that no deflection unit pairs 8 'are provided which are arranged one after the other from the electron column 2 in the direction of the objective lens 10 (four-stage deflection system).
  • the particle beam runs along the particle-optic axis 9 in the direction of arrow A.
  • a first mirror 20 is arranged, which is provided for coupling a laser beam of a first light source 15 onto the particle-optical axis 9 ,
  • the first mirror 20 has a passage opening for the particle beam, so that it can be guided unhindered through the first mirror 20 in the direction of the object 13.
  • the first light source 15 is arranged outside the electron column chamber 3 '.
  • the laser beam provided by the first light source 15, after being focused by a first focusing lens 19, runs first perpendicular to the particle-optical axis 9 (arrow direction B) and is subsequently irradiated into the electron column chamber 3 '.
  • the particle beam passes through the coupling region (area of the first mirror 20) of the laser beam.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät (1) mit einer Reinigungs Vorrichtung. Die Reinigungsvorrichtung weist mindestens eine Lichtquelle (15) zur Erzeugung eines Lichtstrahls auf, der in Richtung eines zu reinigenden Objekts führbar ist. Ferner ist mindestens ein Einkoppelbereich vorgesehen, an dem Teilchen eines Teilchenstrahls oder der Lichtstrahl derart einkoppelbar (8) sind, dass sie in Richtung des zu reinigenden Objekts (14) führbar sind. Darüber hinaus durchläuft der Lichtstrahl bzw. der Teilchenstrahl den Einkoppelbereich. Ferner sind der Lichtstrahl und der aus den einkoppelbaren Teilchen gebildete Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet.

Description

Teilchenstrahlgerät mit einer Reinigungsvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät mit einer Reinigungsvorrichtung.
Um mit einem Teilchenstrahlgerät, insbesondere einem Rasterelektronenmikroskop, aussagekräftige Messungen von einem zu untersuchenden Objekt (nachfolgend auch Probe genannt) zu erhalten, sollte die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts möglichst kontaminati- onsfrei sein. Allerdings sind Kontaminationen oft nicht vermeidbar. So treten Kontaminationen an der Oberfläche des Objekts beispielsweise bei einem Rasterelektronenmikroskop auf, das im Hochvakuumbereich betrieben wird (also in einem Bereich größer als 10"7 mbar). Hier wird die Probe in der Regel vor Einschleusung in eine Probenkammer des Rasterelektronenmikroskops nicht unter Hochvakuumbedingungen, sondern meistens unter Atmosphärendruck aufbewahrt. Hierdurch kann sich ein dünner Film auf der Probe absetzen, der insbesondere H2O und andere Stoffen enthalten kann. Dies ist eine Kontamination, die unerwünscht ist. Nach Einschleusung in die Probenkammer des Ras- terelektronenmikroskops kann es daher zu ungenauen Messungen kommen. Zudem befinden sich in dem vorgenannten Druckbereich in der Probenkammer des Rasterelektronenmikroskops noch zahlreiche Kohlenwasserstoffmoleküle, die durch einen vom Rasterelektronenmikroskop zur Verfügung gestellten Elektronenstrahl aufgebrochen werden können. Hierdurch wird ermöglicht, dass sich am Ort der Oberfläche der Probe, an dem der Elektronenstrahl einfällt, Kohlenstoffatome schichtartig ablagern können. Dies ist ebenfalls eine unerwünschte Kontamination.
Das vorstehende Problem kann dadurch gelöst werden, dass in der Probenkammer des Rasterelektronenmikroskops ein Restgasdruck verringert wird. Dies wird dadurch erzielt, dass das Rasterelektronenmikroskop nicht im Hochvakuumbereich, sondern im Ultrahochvakuumbereich betrieben wird. Der Restgasdruck im Ultrahochvakuumbereich liegt in der Regel zwischen 10"7 mbar und 10"10 mbar. Das Erzielen ei- nes Ultrahochvakuums erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand. In der Regel muss die Probenkammer des Rasterelektronenmikroskops ausgeheizt werden. Demnach ist eine Heizvorrichtung an der Probenkammer vorzusehen. Ferner muss die Probenkammer in der Regel mittels Hitzeschilder verkleidet werden. Darüber hinaus dürfen in der Pro- benkammer nur Materialien verwendet werden, die hitzebeständig sind und nicht ausdampfen. Dies führt zu hohen Anforderungen an diese Materialien. Dies gilt insbesondere für einen in der Probenkammer beweglich angeordneten Probentisch, auf dem das zu untersuchende Objekt angeordnet wird.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Oberfläche eines zu untersuchenden Objektes mittels eines Laserstrahls zu reinigen. Bei diesem Stand der Technik wird der Laserstrahl schräg auf die zu untersuchende Oberfläche des Objekts aufgebracht, wodurch die Ober- fläche des Objekts am Ort des Auftreffens des Laserstrahls durch Verdampfung von Material gereinigt wird. Auf diese Weise wird eine kontaminierte Oberfläche des zu untersuchenden Objekts von Kontamination befreit. Anschließend wird das zu untersuchende Objekt derart positioniert, dass die gereinigte Stelle mit einem Elektronenstrahl weiter untersucht werden kann. Hinsichtlich des oben genannten Standes der Technik wird auf die US 7,253,901 B2 sowie die US 7,110,113 B1 verwiesen.
Beim Stand der Technik ist jedoch von Nachteil, dass das zu untersu- chende Objekt nach dem Reinigungsvorgang erneut positioniert werden muss, damit eine weitere Untersuchung mittels des Elektronenstrahls erfolgt. Dies ist ein zusätzlicher Schritt, der zum einen aufwändig und zum anderen aber fehlerbehaftet ist. Darüber hinaus ist es bei dem Stand der Technik nicht möglich, eine auf der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts angeordnete Stelle, welche mittels des Laserstrahls gereinigt wird, gleichzeitig bei der Reinigung mittels einer Abbildung unter Zuhilfenahme eines Teilchenstrahls zu beobachten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Teilchenstrahlge- rät mit einer Reinigungsvorrichtung anzugeben, mittels dem ein Positionierungsaufwand möglichst gering gehalten wird und mittels dem ein Beobachten des Reinigungsvorganges möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Teilchenstrahlge- räts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlgerät, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop, das mit einer Reinigungsvorrichtung versehen ist. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Teilchenstrahlerzeuger zur Erzeugung eines aus Teilchen bestehenden Teilchenstrahls sowie mindestens ein Objektiv zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf ein Objekt auf. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls auf, - A -
welcher zur Reinigung des Objekts ausgebildet ist. Ferner ist an dem erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgerät mindestens ein Einkoppelbereich zur Einkopplung des Teilchenstrahls derart vorgesehen, dass der Teilchenstrahl in Richtung des Objekts führbar ist. Der Lichtstrahl durchläuft den Einkoppelbereich. Ferner sind der Lichtstrahl und der aus den einkoppelbaren Teilchen gebildete Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet.
Die Erfindung betrifft auch ein weiteres Teilchenstrahlgerät, insbeson- dere ein Rasterelektronenmikroskop, das mit einer Reinigungsvorrichtung versehen ist. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Teilchenstrahlerzeuger zur Erzeugung eines aus Teilchen bestehenden Teilchenstrahls sowie mindestens ein Objektiv zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf ein Objekt auf. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls auf, welcher zur Reinigung des Objekts ausgebildet ist. Ferner ist an dem erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgerät mindestens ein Einkoppelbereich zur Einkopplung des Lichtstrahls derart vorgesehen, dass der Lichtstrahl in Richtung des Objekts führbar ist. Der Teilchenstrahl durchläuft den Einkoppelbereich. Ferner sind der Lichtstrahl und der aus den einkoppelbaren Teilchen gebildete Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass der Lichtstrahl einer Lichtquelle und der Teilchenstrahl eines Teilchenstrahlgeräts koaxial oder annähernd koaxial zueinander verlaufen können, beispielsweise auf einer teilchenoptischen Achse des Teilchenstrahlgeräts. Bei einem annähernd koaxialen Verlauf des Lichtstrahls und des Teilchenstrahls ist der Winkel zwischen ihnen kleiner oder gleich 15°. Bei einer weite- ren Ausführungsform ist der Winkel zwischen ihnen kleiner oder gleich
10°. Bei einer noch weiteren Ausführungsform ist der Winkel zwischen ihnen kleiner oder gleich 5°. Der Lichtstrahl wird aufgrund der koaxialen bzw. annähernd koaxialen Ausrichtung zum Teilchenstrahl auf den Ort der Oberfläche des Objektes auftreffen, zu dem auch der Teilchenstrahl geführt wird. Mittels des Lichtstrahls wird dieser Ort der Oberflä- che des Objekts gereinigt. Kontaminationen werden gelöst und von dem Ort der Oberfläche des Objekts entfernt, beispielsweise mittels eines Gasstroms. Nach der Reinigung kann dieser Ort auf der Oberfläche des Objekts sofort anschließend mittels des Teilchenstrahls untersucht werden. Ein erneutes Positionieren des Objekts hinsichtlich des Teilchenstrahls, wie es im Stand der Technik benötigt wird, ist nicht mehr notwendig. Darüber hinaus kann die Reinigung der Oberfläche des Objekts aufgrund einer Bildgebung mittels des Teilchenstrahls beobachtet werden.
Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist an dem Objektiv eine Ablenkeinrichtung zur Rasterung des durch das Objektiv fokussierten Teilchenstrahls über das Objekt angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist der Einkoppelbereich auf einer teilchenoptischen Achse des Teilchenstrahlgeräts angeordnet. Sowohl der Lichtstrahl als auch die einkoppelbaren Teilchen des Teilchenstrahls werden bei diesem Ausführungsbeispiel entlang der teilchenoptischen Achse, zumindest aber entlang eines Teils der teilchenoptischen Achse geführt. Die teilchenoptische Achse ist bei einigen Ausführungsbeispielen senkrecht in dem Teilchenstrahlgerät angeordnet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist es aber auch vorgesehen, die teilchenoptische Achse horizontal anzuordnen. Wiederum andere Ausführungsbeispiele sehen vor, die teilchenoptische Achse sowohl teilweise senkrecht als auch teilweise horizontal auszubilden. Die Ausbildung der teilchenoptischen Achse ist aber nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Vielmehr ist jede teilchenoptische Achse verwendbar, welche durch ein Teilchenstrahlgerät vorgegeben ist, das für die Erfindung geeignet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist die Lichtquelle derart ausgebildet, dass sie auf der teilchenoptischen Achse oder zumindest auf einer Verlängerung der teilchenoptischen Achse angeordnet ist (nachfolgend wird unter dem Beg- riff „teilchenoptische Achse" auch deren Verlängerung verstanden). Beispielsweise ist die Lichtquelle auf einer senkrechten teilchenoptischen Achse derart angeordnet, dass der Einkoppelbereich des Teilchenstrahls - von der Lichtquelle in Richtung des Objekts gesehen - der Lichtquelle nachgeschaltet ist. Diese Ausführungsform gewährleis- tet besonders gut, dass ein Teilchenstrahl und der Lichtstrahl koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist mindestens eine Zuführungseinrichtung vorgesehen, mit welcher der Lichtstrahl auf die teilchenoptische Achse zuführbar ist. Beispielsweise ist die Zuführungseinrichtung als ein Spiegelelement oder ein Prisma ausgebildet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass die Lichtquelle neben der teilchenoptischen Achse angeordnet werden kann und der Lichtstrahl durch ein Zuführungselement derart auf die teilchenoptische Achse geleitet wird, dass der Lichtstrahl und der Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Ferner ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Teilchen- Strahlgeräts vorgesehen, mindestens ein Ablenkmittel zur Einkopplung der Teilchen des Teilchenstrahls vorzusehen. Das Ablenkmittel ist bei- spielsweise als Strahlteiler ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist das Ablenkmittel als Ablenksystem ausgebildet, welches aus mehreren Ablenkeinheiten zusammengesetzt ist. Das Ablenkmittel bzw. dessen einzelne Bestandteile (insbesondere die vorgenannten Ablenkeinheiten) sind magnetisch und/oder elektrostatisch ausgebildet. Das Ablenkmittel stellt somit mindestens ein Ablenkfeld zur Verfügung, welches die Teilchen des Teilchenstrahls beeinflusst. Mittels des Ablenkmittels ist gewährleistet, dass Teilchen eines Teilchenstrahls von einer ersten Richtung in eine zweite Richtung gelenkt werden (bei- spielsweise in Richtung und entlang einer teilchenoptischen Achse). Diese Ausführungsform ermöglicht es beispielsweise, dass - gesehen von der Lichtquelle in Richtung eines Objekts - die Lichtquelle oder ein Einkoppelbereich des Lichtstrahls der Lichtquelle auf der teilchenoptische Achse vor dem Einkoppelbereich der Teilchen des Teilchen- Strahls angeordnet ist, so dass sowohl der Lichtstrahl als auch der Teilchenstrahl entlang derselben Achse (also koaxial zueinander) verlaufen.
Das Ablenkmittel kann mit mehreren Ablenkelementen versehen sein. Diese können in jeder Form zueinander angeordnet sein, welche geeignet ist, um die gewünschte Ablenkung zu erzielen. Beispielsweise können die mehreren Ablenkelemente hintereinander entlang der teilchenoptischen Achse des Teilchenstrahlgeräts angeordnet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist die Lichtquelle als Laser ausgebildet. Ein Laser mit hoher Leistung ist hierzu besonders gut geeignet, um die ordnungsgemäße Durchführung der Reinigung zu gewährleisten. Beispielsweise ist es vorgesehen, einen gepulsten Laser mit einer Energie von 5 bis 100 μJ mit einer Pulsdauer von 1 bis 100ns zu verwenden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtquelle als YAG-Laser ausgebildet, der beispielsweise bei einer Wellenlänge von 532nm oder 355nm arbeitet. Aber auch ein Argon-Laser kann als Lichtquelle verwendet werden. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Lichtquelle nicht auf einen Laser eingeschränkt ist. Vielmehr ist jedes Leuchtmittel ver- wendbar, das zur Reinigung einsetzbar ist.
Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, am Teilchenstrahlgerät mindestens einen Detektor zur Detektion von Auger-Elektronen anzuordnen. Eine Untersuchung des Objekts mittels Auger-Elektronen ist gut durchführbar, da für diese eine möglichst kontaminationsfreie Oberfläche des zu untersuchenden Objekts benötigt wird. Diese wird mittels der Reinigungsvorrichtung bzw. dem Teilchenstrahlgerät mit der Reinigungsvorrichtung zur Verfügung gestellt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist es vorgesehen, dass das Teilchen- strahlgerät mit mindestens einem Detektor zur Detektion weiterer Wechselwirkungsteilchen, beispielsweise Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen oder rückgestreute Ionen, versehen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dient die Lichtquelle zusätzlich zu der bereits oben angesprochenen Reinigung der Ausleuchtung des Objekts, um dieses auch mit visuellen Methoden (beispielsweise mit einem Lichtmikroskop) untersuchen zu können.
Das Teilchenstrahlgerät ist insbesondere als Rasterteilchenstrahlgerät, beispielsweise als ein Rasterelektronenmikroskop, ausgebildet. Die Erfindung ist aber hierauf nicht eingeschränkt. Vielmehr kann das Teilchenstrahlgerät als jedes beliebige Teilchenstrahlgerät ausgebildet sein, beispielsweise auch als lonenstrahlgerät.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts mit einer Lichtquelle zur Reinigung eines Objekts;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts mit einer Lichtquelle zur Reinigung eines Objekts;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchen- Strahlgeräts mit einer Lichtquelle zur Reinigung eines Objekts, wobei parallel zueinander angeordnete Ablenkein- heitspaare vorgesehen sind;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchen- Strahlgeräts mit zwei Lichtquellen zur Reinigung eines Objekts;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts, wobei zwei Lichtquellen zur Reinigung eines Objekts vorgesehen sind; sowie
Figur 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts mit einer Lichtquelle zur Reinigung eines Objekts, wobei ein Teilchenstrahl einen Einkoppelbereich ei- nes Lichtstrahls durchläuft.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops erläutert. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein Raster- elektronenmikroskop eingeschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät einsetzbar. Auch kann das erfindungsgemä- ße Teilchenstrahlgerät jegliche Form annehmen, beispielsweise als lonenstrahlgerät.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1. Das Rasterelektronenmikroskop 1 weist eine Elektronensäule 2 auf, an die sich eine Elektro- nensäulenkammer 3' anschließt. Die Elektronensäule 2 ist um ca. 30° bis 90° zur Vertikalen gekippt angeordnet, wobei die Erfindung nicht auf den vorgenannten Winkelbereich eingeschränkt ist. Falls eine ge- kippte Anordnung der Elektronensäule 2 gewünscht ist, dann ist jeder Winkelbereich wählbar, der hierfür geeignet ist. An die Elektronensäu- lenkammer 3' schließt sich eine Probenkammer 3 an, auf die noch weiter unten näher eingegangen wird.
In der Elektronensäule 2 ist ein Teilchenstrahlerzeuger 4 angeordnet, welcher Elektronen emittiert. Beispielsweise ist der Teilchenstrahlerzeuger 4 als eine thermische Feldemissionsquelle oder eine kalte Feldemissionsquelle ausgebildet. Mittels einer aus einer ersten Elektrode 5 und einer zweiten Elektrode 6 bestehenden Elektrodenanord- nung, welche mit einem geeigneten Potential beaufschlagt sind, werden Elektronen aus dem Teilchenstrahlerzeuger 4 extrahiert und auf eine gewünschte Energie beschleunigt. Mittels einer Kondensorlinse 7, welche bei diesem Ausführungsbeispiel als magnetische Linse ausgebildet ist, wird ein aus den Elektronen bestehender Teilchenstrahl ge- formt.
Der so erzeugte Teilchenstrahl läuft in Pfeilrichtung A zu einem als Ablenkelement 8 ausgebildeten Spulenelement. Das Ablenkelement 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 als magnetisches Ab- lenkelement ausgebildet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Ablenkelement 8 als elektrostatisches Ablenkelement ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, das Ablenkelement 8 sowohl als magnetisches als auch als elektrostatisches Ablenkelement auszubilden. Das Ablenkelement 8 des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels stellt ein Magnetfeld derart zur Verfü- gung, dass der Teilchenstrahl auf eine teilchenoptische Achse 9 des Rasterelektronenmikroskops 1 gelenkt wird und in Richtung einer Objektivlinse 10 läuft. Die Objektivlinse 10 dient der Fokussierung des Teilchenstrahls auf ein Objekt 13, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Auch die Objektivlinse 10 ist als magnetische Linse ausgebil- det und weist daher eine Magnetspule 11 auf. Ferner ist an der Objektivlinse 10 eine Ablenkeinrichtung 12 angeordnet, mittels derer der durch die Objektivlinse 10 fokussierte Teilchenstrahl über das Objekt 13 gerastert wird.
Wie oben erwähnt, schließt sich an der Elektronensäulenkammer 3' die Probenkammer 3 an, welche von der Elektronensäulenkammer 3' getrennt ausgebildet ist. Allerdings ragt die Objektivlinse 10 etwas in die Probenkammer 3 hinein. In der Probenkammer 3 ist das Objekt 13 auf einem Halter 14 in Form eines Objekttisches angeordnet. Der Halter 14 ist in mindestens drei zueinander senkrechten angeordneten Richtungen x, y und z (Koordinatenkreuz ist dargstellt) verstellbar und demnach positionierbar. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Halter 14 zusätzlich noch um eine erste, zur teilchenoptischen Achse 9 parallele Achse drehbar und/oder um eine zweite, zur teilchenoptischen Achse 9 senkrechte Achse kippbar. Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen sind weitere Drehachsen vorgesehen, welche senkrecht zu den vorgenannten Drehachsen und/oder Kippachsen angeordnet sind.
Beim Auftreffen des Teilchenstrahls auf das Objekt 13 entstehen aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit der Materie des Objekts 13 Wechselwirkungsteilchen, insbesondere Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen. Diese werden mittels eines ersten Detektors 16 detektiert. Die so gewonnen Signale werden dann zur Bild- gebung verwendet. Allerdings entstehen aufgrund der Wechselwirkung auch Auger-Elektronen, die mittels eines zweiten Detektors 18 detektiert werden können. Hierdurch können weitere Rückschlüsse auf das Material des Objekts 13 gezogen werden.
Das Rasterelektronenmikroskop 1 weist auch eine erste Lichtquelle 15 in Form eines Lasers auf, welche in die Elektronensäulenkammer 3' hineinragt. Beispielsweise ist es vorgesehen, einen gepulsten Laser mit einer Energie von 5 bis 100 μJ mit einer Pulsdauer von 1 bis 100ns zu verwenden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die erste Lichtquelle 15 als YAG-Laser ausgebildet, der beispielsweise bei einer WeI- lenlänge von 532nm oder 355nm arbeitet. Aber auch ein Argon-Laser kann als erste Lichtquelle 15 verwendet werden.
Die erste Lichtquelle 15 ist in der Verlängerung der teilchenoptischen Achse 9 oberhalb des als Ablenkelement 8 ausgebildeten Einkoppelbereichs der Teilchen in Form der Elektronen angeordnet. Demnach ist es möglich, dass der von der ersten Lichtquelle 15 erzeugte Lichtstrahl, also ein Laserstrahl, in Pfeilrichtung B entlang der teilchenopti- sehen Achse 9 verläuft. Der Laserstrahl durchläuft demnach auch das Ablenkelement 8. Aufgrund der Einkopplung des Teilchenstrahls in die teilchenoptische Achse 9 (in Strahlrichtung des Teilchenstrahls gesehen nach Einkopplung des Laserstrahls) ist es so dann gewährleistet, dass der Laserstrahl und der Teilchenstrahl koaxial zueinander verlau- fen. Mittels des Laserstrahls wird die Oberfläche des Objekts 13 an dem Ort gereinigt, an dem auch der Teilchenstrahl auf das Objekt 13 trifft. Beim Reinigungsvorgang werden mittels des durch die erste Lichtquelle 15 erzeugten Laserstrahls Kontaminationen von der Oberfläche des Objekts 13 gelöst und anschließend mittels eines Gases, welches entlang der Oberfläche des Objekts 13 fließt, entfernt. Als Gas wird beispielsweise Argon oder Stickstoff verwendet.
Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teilchen- Strahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1 , welches im Grunde dem Ausfϋhrungsbeispiel gemäß Figur 1 entspricht. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dadurch, dass die erste Lichtquelle 15 nicht innerhalb der Elektronensäulenkammer 3', sondern außerhalb der E- lektronensäulenkammer 3' angeordnet ist. Zum Durchlass des von der ersten Lichtquelle 15 erzeugten Laserstrahls ist an der Elektronensäulenkammer 3' ein Fenster 17 vorgesehen. Die erste Lichtquelle 15 ist derart angeordnet, dass der erzeugte Laserstrahl zunächst senkrecht zur Verlängerung der teilchenoptischen Achse 9 verläuft. Der Laserstrahl wird mittels einer ersten Fokussierlinse 19 fokussiert und trifft dann auf einen ersten Spiegel 20, welcher den Laserstrahl auf die Verlängerung der teilchenoptischen Achse 9 ablenkt, so dass der Laserstrahl durch das Ablenkelement 8 entlang der teilchenoptischen Achse 9 verläuft. Somit ist der Laserstrahl koaxial zum Teilchenstrahl ausgerichtet.
Die Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1 , wel- ches im Grunde dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 entspricht. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausfϋhrungsbeispiel gemäß der Figur 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 dadurch, dass die Elektronensäule 2 nicht zur Vertikalen gekippt angeordnet ist. Vielmehr verläuft sie entlang einer Vertikalen, also zur teilchenoptischen Achse 9. Darüber hinaus ist ein Ablenksystem bestehend aus 4 Ablenkeinheits- paaren 8' vorgesehen, die von der Elektronensäule 2 in Richtung der Objektivlinse 10 nacheinander angeordnet sind (vierstufiges Ablenksystem). Die Ablenkeinheitspaare 8' dienen der Ablenkung des Teilchenstrahls entlang der Pfeilrichtungen A, wie in Figur 3 dargestellt. So wird der Teilchenstrahl nach Eintritt in die Elektronenkammersäule 3' zunächst aus der teilchenoptischen Achse 9 ausgelenkt, verläuft dann parallel zur teilchenoptischen Achse 9 und wird anschließend wieder in die teilchenoptische Achse 9 eingelenkt. Die Aus- und Wiedereinlen- kung des Teilchenstrahls ist deshalb notwendig, da auf der teilchenop- tischen Achse 9 zwischen der Elektronensäule 2 und der Objektivlinse 10 ein erster Spiegel 20 angeordnet ist, der zur Einkopplung eines Laserstrahls einer ersten Lichtquelle 15 auf die teilchenoptische Achse 9 vorgesehen ist. Die erste Lichtquelle 15 ist außerhalb der Elektronen- säulenkammer 3' angeordnet. Der von der ersten Lichtquelle 15 bereit- gestellte Laserstrahl verläuft zunächst nach Fokussieren durch eine erste Fokussierlinse 19 senkrecht zur teilchenoptischen Achse 9 und wird anschließend in die Elektronensäulenkammer 3' eingestrahlt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel durchläuft der Laserstrahl den Einkoppelbereich des Teilchenstrahls, der im Bereich des Ablenkein- heitspaares 8' vorgesehen ist, welches am nächsten zur Objektivlinse 10 angeordnet ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein vierstufiges Ablenksystem eingeschränkt ist. Vielmehr ist jedes Ab- lenksystem geeignet, mit welchem ein Teilchenstrahl aus einer Achse ausgelenkt und wieder eingelenkt werden kann, beispielsweise ein dreistufiges Ablenksystem.
Auch hier dient die erste Lichtquelle 15 wieder zur Reinigung der Ober- fläche des Objekts 13. Mittels des Laserstrahls wird die Oberfläche des
Objekts 13 an dem Ort gereinigt, an dem auch der Teilchenstrahl auf das Objekt 13 trifft. Beim Reinigungsvorgang werden mittels des durch die erste Lichtquelle 15 erzeugten Laserstrahls Kontaminationen von der Oberfläche des Objekts 13 gelöst und anschließend mittels eines Gases, welches entlang der Oberfläche des Objekts 13 fließt, entfernt.
Als Gas wird beispielsweise Argon oder Stickstoff verwendet.
Figur 4 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1 , welches im Grunde dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 entspricht. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 nur dadurch, dass der erste Spiegel 20 teildurchlässig ist und in der Verlängerung der teilchenoptischen Achse 9 eine zweite Lichtquelle 21 angeordnet ist, die einen weiteren Lichtstrahl erzeugt, welcher nach Fokussierung mittels einer zweiten Fokussierlinse 22 durch das Ablenkelement 8 entlang der teilchenoptischen Achse 9 geführt wird. Somit ist auch dieser Lichtstrahl koaxial zu dem Teilchenstrahl ausgerichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Lichtquelle 21 als weiterer Laser ausgebildet, der eine zur ersten Lichtquelle 15 unterschiedliche Leistung bereitstellt. Der weitere Laser ist beispielsweise als Argon-Laser ausgebildet. Sowohl die erste Lichtquelle 15 als auch die zweite Lichtquelle 21 können zur Reinigung der Oberfläche des Objekts 13 herangezogen werden, wie bereits zu- vor erläutert. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die erste Lichtquelle 15 zur Reinigung der Oberfläche des Objekts 13 verwendet wird. Die zweite Lichtquelle 21 hingegen dient einer Positionierung des Objekts 13 in der Probenkammer 3. Mittels der zweiten Lichtquelle 21 wird das Objekt 13 ausgeleuchtet und visuell mit geeigneten Mitteln beobachtet. Mittels des verstellbaren Halters 14 wird das Objekt 13 dann positioniert.
Figur 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1 , welches im Grunde genommen dem Ausfϋhrungsbeispiel gemäß der Figur 4 ent- spricht. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausfϋhrungsbeispiel gemäß der Figur 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 dadurch, dass der erste Spiegel 20 mit einem Loch versehen, durch welches ein Lichtstrahl einer zweiten Lichtquelle 21 tritt, welcher nach Fokussie- rung durch eine zweite Fokussierlinse 22 mittels eines zweiten Spiegels 20' auf die Verlängerung der teilchenoptischen Achse 9 eingelenkt wird. Sowohl der Lichtstrahl der zweiten Lichtquelle 21 als auch der Lichtstrahl der ersten Lichtquelle 15 werden zur Reinigung der Oberfläche des Objekts 13 herangezogen. Bei einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel dient die erste Lichtquelle 15 der Reinigung der Oberfläche des Objekts 13, hingegen dient die zweite Lichtquelle 21 der Positionierung des Objekts 13. Ferner ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die erste Lichtquelle 15 und die zweite Lichtquelle 21 als Laser mit unterschiedlicher Leistung ausgebildet sind.
Die anhand der Ausführungsbeispiele erläuterte Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass der Lichtstrahl der ersten Lichtquelle 15 (und der zweiten Lichtquelle 21 ) sowie der Teilchenstrahl des Teilchenstrahlgeräts 1 koaxial oder annähernd koaxial zueinander verlaufen. Der Lichtstrahl wird aufgrund der koaxialen bzw. annähernd koaxialen Ausrichtung zum Teilchenstrahl auf den Ort der Oberfläche des Objek- tes 13 auftreffen, zu dem auch der Teilchenstrahl geführt wird. Mittels des Lichtstrahls wird dieser Ort der Oberfläche des Objekts 13 gereinigt. Nach der Reinigung kann dieser Ort auf der Oberfläche des Objekts 13 sofort anschließend mittels des Teilchenstrahls untersucht werden. Ein erneutes Positionieren des Objekts 13 hinsichtlich des Teilchenstrahls ist nicht mehr notwendig. Darüber hinaus kann die Reinigung der Oberfläche des Objekts 13 aufgrund einer Bildgebung mittels des Teilchenstrahls beobachtet werden.
Figur 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Rasterelektronenmikroskops 1 , welches im Grunde dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 entspricht. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 dadurch, dass keine Ablenk- einheitspaare 8' vorgesehen sind, die von der Elektronensäule 2 in Richtung der Objektivlinse 10 nacheinander angeordnet sind (vierstufiges Ablenksystem). Der Teilchenstrahl läuft entlang der teilchenopti- sehen Achse 9 in Pfeilrichtung A. Auf der teilchenoptischen Achse 9 zwischen der Elektronensäule 2 und der Objektivlinse 10 ist ein erster Spiegel 20 angeordnet, der zur Einkopplung eines Laserstrahls einer ersten Lichtquelle 15 auf die teilchenoptische Achse 9 vorgesehen ist. Der erste Spiegel 20 weist eine Durchtrittsöffnung für den Teilchen- strahl auf, so dass dieser ungehindert durch den ersten Spiegel 20 in Richtung des Objekts 13 geführt werden kann. Die erste Lichtquelle 15 ist außerhalb der Elektronensäulenkammer 3' angeordnet. Der von der ersten Lichtquelle 15 bereitgestellte Laserstrahl verläuft zunächst nach Fokussieren durch eine erste Fokussierlinse 19 senkrecht zur teilchen- optischen Achse 9 (Pfeilrichtung B) und wird anschließend in die Elektronensäulenkammer 3' eingestrahlt. Bei diesem Ausführungsbeispiel durchläuft der Teilchenstrahl den Einkoppelbereich (Bereich des ersten Spiegels 20) des Laserstrahls.
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Bezugszeichenliste
1 Rasterelektronenmikroskop
2 Elektronensäule
3 Probenkammer
3' Elektronensäulenkammer
4 Teilchenstrahlerzeuger
5 erste Elektrode
6 zweite Elektrode
7 Kondensorlinse
8 Ablenkelement
8' Ablenkeinheitspaare
9 teilchenoptische Achse
10 Objektivlinse
1 1 Magnetspule
12 Ablenkeinrichtung
13 Objekt
14 Halter
15 erste Lichtquelle
16 erster Detektor
17 Fenster
18 zweiter Detektor
19 erste Fokussierlinse
20 erster Spiegel
20' zweiter Spiegel
21 zweite Lichtquelle
22 zweite Fokussierlinse
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Claims

Patentansprüche
1 . Teilchenstrahlgerät (1 ), insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop, mit
- mindestens einem Teilchenstrahlerzeuger (4) zur Erzeugung eines aus Teilchen bestehenden Teilchenstrahls,
- mindestens einem Objektiv (10) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf ein Objekt (13), - mindestens einer Lichtquelle (15, 21 ) zur Erzeugung eines
Lichtstrahls, wobei der Lichtstrahl zur Reinigung des Objekts (13) vorgesehen ist,
- mindestens einem Einkoppelbereich (8, 8') zur Einkoppelung des Teilchenstrahls derart, dass der Teilchenstrahl in Richtung des Objekts (13) führbar ist,
wobei
- der Lichtstrahl den Einkoppelbereich (8, 8') durchläuft, und wo- bei
- der Lichtstrahl und der Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.
2. Teilchenstrahlgerät (1 ), insbesondere ein Rasterelektronenmikro- skop, mit
- mindestens einem Teilchenstrahlerzeuger (4) zur Erzeugung eines aus Teilchen bestehenden Teilchenstrahls,
- mindestens einem Objektiv (10) zur Fokussierung des Teil- chenstrahls auf ein Objekt (13), - mindestens einer Lichtquelle (15) zur Erzeugung eines Lichtstrahls, wobei der Lichtstrahl zur Reinigung des Objekts (13) vorgesehen ist,
wobei
- das Teilchenstrahlgerät (1 ) mindestens einen Einkoppelbereich (20) zur Einkoppelung des Lichtstrahls derart aufweist, dass der Lichtstrahl in Richtung des Objekts (13) führbar ist, - der Teilchenstrahl den Einkoppelbereich (20) durchläuft, und wobei
- der Lichtstrahl und der Teilchenstrahl koaxial oder annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.
3. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an dem Objektiv (10) eine Ablenkeinrichtung (12) zur Rasterung des durch das Objektiv (10) fokussierten Teilchenstrahls über das Objekt (13) angeordnet ist.
4. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Einkoppelbereich (8, 8') auf einer teilchenoptischen Achse (9) des Teilchenstrahlgeräts (1 ) angeordnet ist, und wobei sowohl der Lichtstrahl als auch der Teilchenstrahl auf der teilchenoptischen Achse (9) geführt sind.
5. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach Anspruch 4, wobei die Lichtquelle (15, 21 ) oder der Teilchenstrahlerzeuger (4) auf der teilchenoptischen Achse (9) oder einer Verlängerung der teilchenoptischen Achse (9) angeordnet ist.
6. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens eine Zuführungseinrichtung (20, 20'), insbesondere ein Spiegelele- ment oder ein Prisma, vorgesehen ist, mit welcher der Lichtstrahl auf die teilchenoptische Achse (9) zuführbar ist.
7. Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Ablenkmittel (8, 8') zur Einkopplung der Teilchen des Teilchenstrahls vorgesehen ist, welches magnetisch und/oder elektrostatisch ausgebildet ist.
8. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (15, 21 ) als Laser ausgebildet ist.
9. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach Anspruch 8, wobei die Lichtquelle (15, 21 ) als ein gepulster Laser ausgebildet ist, insbesondere ein Laser mit einer Energie von 5 bis 100 μJ mit einer Pulsdauer von 1 bis 100ns.
10. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach Anspruch 8, wobei die Lichtquelle (15, 21 ) als YAG-Laser ausgebildet ist.
11. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Teilchenstrahlgerät (1 ) mindestens einen Detektor (16) zur Detektion von Sekundärteilchen, insbesondere Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen, rückgestreute Ionen und/oder Auger- Elektronen aufweist.
12. Teilchenstrahlgerät (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (15, 21 ) zur Erzeugung eines Lichtstrahls zur Ausleuchtung des Objekts (13) ausgebildet ist.
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