MANTZ, Ulrich (Riedwiesenweg 21, Schelklingen, 89601, DE)
DÖNITZ, Dietmar (Fahrbachstr.268, Aalen, 73431, DE)
MANTZ, Ulrich (Riedwiesenweg 21, Schelklingen, 89601, DE)
| 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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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 H 2 O 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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