EP1280184A2

Inspecting system for particle-optical imaging of an object, deflection device for charged particles and method for operating the same

Abstract

The system has an illumination device (31) directing energy to the object (3), which produces charged particles, a deflector (23,24) producing a variable deflection field, a position resolving detector (5) and a controller (25) for controlling the illumination device to change the illuminated field position and controlling the first deflector to displace the imaged region (7) on the detector in common with the illuminated field in the object plane. <??>Independent claims are also included for the following: a particle beam deflector and a method of operating a deflector.

EP1280184A2, drawing sheet 1
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31 claims: 4 independent, 27 dependent

  1. 1
    Untersuchungssystem zum Abbilden eines in einer Objektebene anordenbaren Objektes (3), umfassend:- eine Beleuchtungseinrichtung (31;91), um einem begrenzten Feld des Objekts (3) Energie derart zuzuführen, daß geladene Teilchen von Orten des Feldes austreten, wobei das Feld in der Ebene des Objektes (3) verlagerbar ist, - eine erste Deflektoreinrichtung (23, 24) zur Bereitstellung eines änderbaren Ablenkfeldes, um an Orten eines auswählbaren Bereiches (7) des Objektes (3) austretende geladene Teilchen durch einen festen vorbestimmten Strahlquerschnitt (27) zu führen, - einen derart im Strahlengang angeordneten ortsauflösenden Detektor (5), daß die geladenen Teilchen nach Durchlaufen der ersten Deflektoreinrichtung (23, 24) auf diesen treffen, wobei von verschiedenen Orten des Bereiches (7) austretende Teilchen auf den Austrittsorten zugeordnete verschiedene Orte des ortsauflösenden Detektors (5) abgebildet werden, und - eine Steuerung (25), um die Beleuchtungseinrichtung (31;91) im Hinblick auf eine Änderung der Verlagerung des beleuchteten Feldes anzusteuern, und um die erste Deflektoreinrichtung (23, 34) derart anzusteuern, daß der auf den Detektor abgebildete Bereich (7) des Objekts gemeinsam mit dem beleuchteten Feld in der Objektebene verlagert wird.
  2. 2
    Untersuchungssystem nach Anspruch 1, wobei das beleuchtete Feld im wesentlichen mit dem auf den Detektor abgebildeten Bereich (7) zusammenfällt.
  3. 3
    Untersuchungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine zwischen dem Objekt (3) und dem festen Strahlquerschnitt (27) angeordnete erste Fokussierlinseneinrichtung (15) zur Bereitstellung eines Ablenkfeldes, das auf die von den Orten des auf den Detektor (5) abgebildeten Bereichs austretenden Teilchen die Wirkung einer fokussierenden Linse hat.
  4. 4
    Untersuchungssystem nach Anspruch 3, wobei das Ablenkfeld änderbar ist und die Steuerung ferner dazu vorgesehen ist, die erste Fokussierlinseneinrichtung (15) derart anzusteuern, daß eine optische Achse (59) der fokussierenden Linse quer zu deren Achsrichtung verlagerbar ist.
  5. 5
    Untersuchungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerung (25) ferner dazu vorgesehen ist, die erste Fokussierlinseneinrichtung (15) derart anzusteuern, daß deren optische Achse (59) den abgebildeten Bereich (7) unabhängig von der Verlagerung des abgebildeten Bereichs (7) insbesondere im wesentlichen zentral schneidet.
  6. 6
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Fokussierlinseneinrichtung (15) eine teilchenoptische Fokussiereinrichtung zur Bereitstellung von auf einen Strahl geladener Teilchen fokussierend wirkenden Ablenkfeldern ist, welche umfaßt:wenigstens drei in einer Richtung (z) des Strahls mit Abstand und elektrisch isoliert voneinander angeordnete Blenden, die jeweils einen Bereich mit einer zusammenhängenden Öffnung für einen freien Strahldurchtritt aufweisen, wobei die Öffnungen jeweils in einer ersten Richtung (x) quer zur Strahlrichtung sich über eine Länge erstrecken, die größer ist als eine Breite, in die sich die Öffnungen in einer quer zur ersten Richtung und quer zur Strahlrichtung ausgerichten zweiten Richtung (y) erstrecken, und wobei wenigstens eine zwischen zwei in Strahlrichtung benachbarten Blenden angeordnete Blende als Kammblende ausgebildet ist, die, gesehen in der ersten Richtung (x), beidseits der Öffnung jeweils eine Vielzahl von mit Abstand und elektrisch isoliert voneinander angeordnete Elektroden aufweist.
  7. 7
    Untersuchungssystem nach Anspruch 6, wobei eine von der Kammblende verschiedene erste Blende wenigstens einen Elektrodenbereich aufweist, der im Bereich der Öffnung sich in Strahlrichtung über eine Strecke erstreckt, die größer ist als das 0,25fache, vorzugsweise größer als das 0,5-fache, stärker bevorzugt größer als das 0,75-fache, insbesondere das 0,9-fache oder das 1,3-fache der Breite der Öffnung im Bereich des Elektrodenbereichs.
  8. 8
    Untersuchungssystem nach Anspruch 6, wobei eine zweite Blende und eine dritte Blende vorgesehen sind, die jeweils von der Kammblende verschieden sind und in Strahlrichtung mit Abstand voneinander und unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, und die jeweils im Bereich der Öffnung wenigstens einen Elektrodenbereich aufweisen, wobei die Elektrodenbereiche in Strahlrichtung eine Strecke entfernt voneinander angeordnet sind, die größer ist als als das 0,5-fache, vorzugsweise das 0,75-fache, insbesondere das 0,9-fache oder das 1,3-fache der Breite der Öffnung im Bereich des Elektrodenbereichs.
  9. 9
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die teilchenoptische Fokussiereinrichtung ferner eine Ablenkfeld-Steuereinrichtung umfaßt, die dazu ausgebildet ist, an eine Mehrzahl der Elektroden der Kammblende elektrische Potentiale derart anzulegen, daß die Mehrzahl der Elektroden angenähert ein Quadrupolfeld erzeugt, dessen Symmetrieachse sich innerhalb der Öffnung im wesentlichen in Strahlrichtung erstreckt.
  10. 10
    Untersuchungssystem nach Anspruch 9, wobei die Ablenkfeld-Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die elektrischen Potentiale derart anzulegen, daß die Symmetrieachse an mehreren in der ersten Richtung zueinander versetzten auswählbaren Orten anordenbar ist.
  11. 11
    Untersuchungssystem nach Anspruch 10, wobei die Symmetrieachse in der ersten Richtung (x) im wesentlichen kontinuierlich verschiebbar ist.
  12. 12
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Ablenkfeld-Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, ein mittlere elektrische Potential von wenigstens zwei Blenden relativ zueinander einzustellen.
  13. 13
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Elektroden der Kammblende in Strahlrichtung eine Ausdehnung aufweisen, die etwa einem 0,5-fachen bis 1,5-fachen der Breite der Öffnung im Bereich der Elektroden entspricht.
  14. 14
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei ferner die erste oder/und die zweite oder/und die dritte Blende als Kammblende ausgebildet ist, deren Elektroden durch die Ablenkfeld-Steuereinrichtung auswählbare elektrische Potentiale zuführbar sind.
  15. 15
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Photonenquelle (91) aufweist, um das Feld zu beleuchten, wobei die von den Orten des abgebildeten Bereichs (7) austretenden geladenen Teilchen durch Photonen der Photonenquelle (91) erzeugte Photoelektronen umfassen.
  16. 16
    Untersuchungssystem nach Anspruch 15, wobei eine Ablenkeinrichtung (95) mit einem bewegbaren Spiegel vorgesehen ist, um durch Bewegung des Spiegels das beleuchtete Feld zu verlagern.
  17. 17
    Untersuchungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Elektronenquelle (31) aufweist, um das Feld zu beleuchten, und wobei die von den Orten des abgebildeten Bereichs (7) austretenden geladenen Teilchen durch Elektronen der Elektronenquelle (31) erzeugte Sekundärelektronen oder/und Rückstreuelektronen oder/und Transmissionselektronen umfassen.
  18. 18
    Untersuchungssystem nach Anspruch 17, wobei die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Blende (35) zur Formung eines das Feld beleuchtenden Beleuchtungsstrahls (29) oder/und zur Einstellung einer numerischen Apertur der Beleuchtung aufweist.
  19. 19
    Untersuchungssystem nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Beleuchtungseinrichtung (31c) und die erste Fokussierlinseneinrichtung (15c') auf gegenüberliegenden Seiten der Objektebene angeordnet sind und die Beleuchtungseinrichtung (31c) eine durch die Steuerung (25c) ansteuerbare zweite Deflektoreinrichtung (15c) aufweist, um den Strahl zur Verlagerung des Feldes auszulenken.
  20. 20
    Untersuchungssystem nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Beleuchtungseinrichtung (31;31a;31b) und die erste Fokussierlinseneinrichtung (15;15a;15b) auf einer gleichen Seite bezüglich der Objektebene angeordnet sind.
  21. 21
    Untersuchungssystem nach Anspruch 20, wobei eine Strahlführungseinrichtung vorgesehen ist, um die von der Quelle (31;31a;31b) emittierten Elektronen durch den festen Strahlquerschnitt (27;27a;27b) in Richtung zu dem Objekt (3) hin zu führen, wobei die zu dem Objekt (3) hin verlaufenden Elektronen auch die erste Deflektoreinrichtung (23, 24) und die erste Fokussierlinseneinrichtung (15) durchlaufen.
  22. 22
    Untersuchungssystem nach Anspruch 21, wobei, beim Durchlaufen der ersten Deflektoreinrichtung (15), die zu dem Objekt (3) hin verlaufenden Elektronen eine höhere kinetische Energie aufweisen als die von dem Objekt (3) zu dem Detektor (5) verlaufenden Elektronen, und wobei die erste Deflektoreinrichtung (23, 24) derart ausgebildet ist, daß das durch sie bereitgestellte Ablenkfeld für die zu dem Objekt (3) hin verlaufenden Elektronen und die von dem Objekt (3) zu dem Detektor (5) verlaufenden Elektronen im wesentlichen gleiche Ablenkungen (M) bereitstellt.
  23. 23
    Untersuchungssystem nach Anspruch 22, wobei die erste Deflektoreinrichtung wenigstens einen Bereich (37) mit einem durch die Steuerung (25) änderbaren elektrischen Ablenkfeld und einem durch die Steuerung änderbaren magnetischen Ablenkfeld (40) aufweist, wobei Feldrichtungen des elektrischen und des magnetischen Ablenkfeldes sowie Bewegungsrichtungen der Elektronen in diesem Bereich (37) paarweise im wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
  24. 24
    Untersuchungssystem nach Anspruch 23, wobei die Steuerung (25) die erste Deflektoreinrichtung (23, 24) derart ansteuert, daß in dem wenigstens einen Bereich (37) in etwa die Beziehung B = k · E erfüllt ist, wobei B   eine Feldstärke des magnetischen Feldes in dem Bereich (37), E   eine Feldstärke des elektrischen Feldes in dem Bereich (37) und k   eine Konstante ist.
  25. 25
    Untersuchungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Strahlengang zwischen dem festen Strahlquerschnitt (27) und dem Detektor (5) ein abbildendes Energiefilter (67) für die geladenen Teilchen vorgesehen ist.
  26. 26
    Ablenkvorrichtung zum Ablenken eines die Ablenkvorrichtung (23, 24) in einer ersten Richtung durchlaufenden ersten Strahls (29) geladener Teilchen, mit einem Volumen (37) zur Bereitstellung eines Ablenkfeldes für den ersten Strahl, umfassend:eine Stromleiterwindungsanordnung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Achse (z) verteilt angeordneten Stromleiterwindungen (47) zur Erzeugung eines magnetischen Ablenkfeldes (40) in dem Volumen (37), eine Elektrodenanordnung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Achse (z) verteilt angeordneten Elektroden (38) zur Erzeugung eines elektrischen Ablenkfeldes in dem Volumen (37), eine Steuerung (25) zur Einstellung von den Stromleiterwindungen (47) jeweils zuzuführenden Strömen und zur Einstellung von den Elektroden (38) jeweils zuzuführenden Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (23, 24) ferner zum Ablenken eines die Ablenkvorrichtung in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchlaufenden zweiten Strahls (9, 10) geladener Teilchen vorgesehen ist, und daß die Steuerung die Ströme und die Spannungen derart einstellt, daß der erste Strahl (29) um einen Winkel (β) abgelenkt wird, der im wesentlichen entgegengesetzt gleich einem Winkel (-β) ist, um den der zweite Strahl (9, 10) abgelenkt wird.
  27. 27
    Ablenkvorrichtung nach Anspruch 26 oder dem Oberbegriff von Anspruch 26, wobei die Stromleiterwindungsanordnung einen oder eine Mehrzahl von mit axialem Abstand voneinander angeordneten Ringen (43) aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität aufweist und wobei die Stromleiterwindungen (47) jeweils wenigstens einen der Ringe (43) umgreifen.
  28. 28
    Ablenkvorrichtung nach Anspruch 27, ferner umfassend ein Vakuumrohr, wobei die Ringe radial außerhalb und die Elektroden radial innerhalb des Vakuumrohrs angeordnet sind.
  29. 29
    Verfahren zum Betrieb einer von einem ersten Strahl (29) geladener Teilchen durchsetzten Ablenkvorrichtung (23, 24), die in einem Volumen (37) ein elektrisches Feld bereitstellt, dessen Feldrichtung im wesentlichen orthogonal zur Strahlrichtung ausgerichtet ist, und die in dem Volumen (37) ein magnetisches Feld bereitstellt, dessen Feldrichtung im wesentlichen orthogonal zur Strahlrichtung und im wesentlichen orthogonal zu der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet ist, wobei das Verfahren umfaßt:Einstellen des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes derart, daß eine Richtung des ersten Strahls (29) nach Durchlaufen der Ablenkvorrichtung (23, 24) bezüglich einer Richtung des ersten Strahls (29) vor Durchlaufen der Ablenkvorrichtung (23, 24) einen ersten Winkel (β) aufweist, und Richten eines dem ersten Strahl entgegengesetzten zweiten Strahls (9, 10) geladener Teilchen durch die Ablenkvorrichtung (23, 24), so daß eine Richtung des zweiten Strahls (9, 10) nach Durchlaufen der Ablenkvorrichtung (23, 24) bezüglich einer Richtung des zweiten Strahls (9, 10) vor Durchlaufen der Ablenkvorrichtung (23, 24) einen zweiten Winkel (-β) aufweist, wobei das elektrische Feld und das magnetische Feld ferner derart eingestellt werden, daß der erste Winkel (β) entgegengesetzt gleich dem zweiten Winkel (-β) ist.
  30. 30
    Verfahren nach Anspruch 29, wobei der erste und der zweite Winkel durch Ändern des elektrischen und des magnetischen Feldes geändert werden und dabei in etwa die Beziehung B (α) = k · E (α) erfüllt ist, wobei B   eine Feldstärke des magnetischen Feldes, E   eine Feldstärke des elektrischen Feldes, α   der erste Winkel und k   eine Konstante ist.
  31. 31
    Verfahren nach Anspruch 30, wobei im wesentlichen die Beziehung B (α) = V z ​ 1 - V z ​ 2 V z ​ 1 · V z ​ 2 · E (α) erfüllt ist, wobei V z1    die Geschwindigkeit der Teilchen des ersten Strahls und V z2    die Geschwindigkeit der Teilchen des zweiten Strahls ist.
Independent claims31