DE102021116969B3

DE102021116969B3 - Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, Computerprogrammprodukt und Vielstrahl-Teilchenmikroskop zur Halbleiterprobeninspektion

Info

Publication number: DE102021116969B3
Application number: DE102021116969.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeidler; Daniel Boecker
Original assignee: Carl Zeiss Multisem GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Multisem GmbH
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2041-07-02
Also published as: TWI813327B; US12272519B2; NL2032349A; US20230005708A1; TW202314765A; NL2032349B1

Abstract

Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, das mit einer Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen arbeitet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen von Positionsdaten für eine Vielzahl von zu inspizierenden Bereichen auf der Probe; Bereitstellen einer ersten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, wobei jedem Einzel-Teilchenstrahl ein Einzelbildfeld (sFOV) auf der Probe zugeordnet ist; Festlegen der Position eines nominellen Scanbereiches in jedem Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung, wobei die Abmessungen des nominellen Scanbereiches kleiner sind als das vollständige Einzelbildfeld (sFOV); Zuordnen eines nominellen Scanbereiches zu einem zu inspizierenden Bereich für mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl; Ermitteln einer individuellen Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich und dem diesem zugeordneten zu inspizierenden Bereich für den mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl; Verändern der ersten Rasteranordnung gemäß der jeweils ermittelten individuellen Positionsabweichung und dadurch Erzeugen einer zweiten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, so dass die zugeordneten zu inspizierenden Bereiche gezielt abgerastert werden können; und bereichsweises Abrastern der Probe mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, das insbesondere zur schnellen Defekterkennung in Halbleiterproben dienen kann. Außerdem werden ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie zugehörige Vorrichtungen offenbart.
Stand der Technik
Mit der kontinuierlichen Entwicklung immer kleinerer und komplexerer Mikrostrukturen wie Halbleiterbauelementen besteht ein Bedarf an der Weiterentwicklung und Optimierung von planaren Herstellungstechniken und von Inspektionssystemen zur Herstellung und Inspektion kleiner Abmessungen der Mikrostrukturen. Die Entwicklung und Herstellung der Halbleiterbauelemente erfordert beispielsweise eine Überprüfung des Designs von Testwafern, und die planaren Herstellungstechniken benötigen eine Prozessoptimierung für eine zuverlässige Herstellung mit hohem Durchsatz. Darüber hinaus wird neuerdings eine Analyse von Halbleiterwafern für das Reverse Engineering und eine kundenspezifische, individuelle Konfiguration von Halbleiterbauelementen gefordert. Es besteht deshalb ein Bedarf an Inspektionsmitteln, die mit hohem Durchsatz zur Untersuchung der Mikrostrukturen auf Wafern mit hoher Genauigkeit eingesetzt werden können.
Typische Siliziumwafer, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden, haben Durchmesser von bis zu 300 mm. Jeder Wafer ist in 30 bis 60 sich wiederholende Bereiche („Dies“) mit einer Größe von bis zu 800 mm² unterteilt. Eine Halbleitervorrichtung umfasst mehrere Halbleiterstrukturen, die durch planare Integrationstechniken in Schichten auf einer Oberfläche des Wafers hergestellt sind. Aufgrund der Herstellungsprozesse weisen Halbleiterwafer typischerweise eine ebene Oberfläche auf. Die Strukturgröße der integrierten Halbleiterstrukturen erstreckt sich dabei von wenigen µm bis zu den kritischen Abmessungen (engl. „critical dimensions“, CD) von 5 nm, wobei in naher Zukunft die Strukturgrößen sogar noch kleiner werden; man rechnet zukünftig mit Strukturgrößen oder kritische Abmessungen (CD) unter 3 nm, beispielsweise 2 nm, oder sogar unter 1 nm. Bei den oben genannten kleinen Strukturgrößen müssen Defekte in der Größe der kritischen Abmessungen in kurzer Zeit auf einer sehr großen Fläche identifiziert werden. Für mehrere Anwendungen ist die Spezifikationsanforderung für die Genauigkeit einer von einem Inspektionsgerät bereitgestellten Messung sogar noch höher, beispielsweise um den Faktor zwei oder eine Größenordnung. Beispielsweise muss eine Breite eines Halbleitermerkmals mit einer Genauigkeit unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, gemessen werden, und eine relative Position von Halbleiterstrukturen muss mit einer Überlagerungsgenauigkeit von unter 1 nm, beispielsweise 0,3 nm oder sogar weniger, bestimmt werden.
Eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der geladenen Teilchensysteme (engl. „charged particle microscopes“, CPM) ist das MSEM, ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop. Ein Mehrstrahl-Rasterelektronenmikroskop ist beispielsweise in US 7 244 949 B2 und in US 2019/0355544 A1 offenbart. In einem Mehrstrahl-Elektronenmikroskop oder MSEM wird eine Probe mit einer Vielzahl von Einzel-Elektronenstrahlen, die in einem Feld oder Raster angeordnet sind, gleichzeitig bestrahlt. Es können beispielsweise 4 bis 10000 Einzel-Elektronenstrahlen als Primärstrahlung vorgesehen sein, wobei jeder Einzel-Elektronenstrahl durch einen Abstand von 1 bis 200 Mikrometern von einem benachbarten Einzel-Elektronenstrahl getrennt ist. Zum Beispiel hat ein MSEM ungefähr 100 getrennte Einzel-Elektronenstrahlen (engl. „beamlets“), die beispielsweise in einem hexagonalen Raster angeordnet sind, wobei die Einzel-Elektronenstrahlen durch einen Abstand von ungefähr 10 µm getrennt sind. Die Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen (Primärstrahlen) wird durch eine gemeinsame Objektivlinse auf eine Oberfläche einer zu untersuchenden Probe fokussiert. Die Probe kann zum Beispiel ein Halbleiterwafer sein, der an einem Waferhalter befestigt ist, der auf einem beweglichen Tisch montiert ist. Während der Beleuchtung der Waferoberfläche mit den geladenen primären Einzel-Teilchenstrahlen gehen Wechselwirkungsprodukte, z.B. Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen, von der Oberfläche des Wafers aus. Ihre Startpunkte entsprechen den Orten auf der Probe, auf die die Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen jeweils fokussiert ist. Die Menge und Energie der Wechselwirkungsprodukte hängt von der Materialzusammensetzung und der Topographie der Waferoberfläche ab. Die Wechselwirkungsprodukte bilden mehrere sekundäre Einzel-Teilchenstrahlen (Sekundärstrahlen), die von der gemeinsamen Objektivlinse gesammelt und durch ein Projektionsabbildungssystem des Mehrstrahlinspektionssystems auf einen Detektor treffen, der in einer Detektionsebene angeordnet ist. Der Detektor umfasst mehrere Detektionsbereiche, von denen jeder mehrere Detektionspixel umfasst, und der Detektor erfasst eine Intensitätsverteilung für jeden der sekundären Einzel-Teilchenstrahlen. Dabei wird ein Bildfeld von beispielsweise 100 µm × 100 µm erhalten.
Das Mehrstrahl-Elektronenmikroskop des Standes der Technik umfasst eine Folge von elektrostatischen und magnetischen Elementen. Zumindest einige der elektrostatischen und magnetischen Elemente sind einstellbar, um die Fokusposition und die Stigmation der Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen anzupassen. Das Mehrstrahl-System mit geladenen Teilchen des Standes der Technik umfasst zudem mindestens eine Überkreuzungsebene der primären oder der sekundären geladenen Einzel-Teilchenstrahlen. Des Weiteren umfasst das System des Standes der Technik Detektionssysteme, um die Einstellung zu erleichtern. Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop des Standes der Technik umfasst mindestens einen Strahlablenker (engl. „deflection scanner“) zum kollektiven Abtasten eines Bereiches der Probenoberfläche mittels der Vielzahl von primären Einzel-Teilchenstrahlen, um ein Bildfeld der Probenoberfläche zu erhalten.
Herstellungsprozesse in der Halbleitertechnik sind extrem komplex und umfassen eine Vielzahl von empfindlichen Verfahrensschritten, so dass Inspektionsverfahren eine wichtige Rolle zukommt. Zur Defekterkennung in der Halbleiterproduktion werden häufig Einzelstrahl-Inspektionssysteme eingesetzt. Dabei ist ein Abtasten einer kompletten Probenoberfläche sehr zeitintensiv und es besteht deshalb ein Interesse daran, Verfahren zur Defekterkennung bzw. Defektanalyse zu beschleunigen. Oftmals wird dabei deshalb in mehreren Schritten vorgegangen: Beispielsweise wird zunächst mittels verhältnismäßig schneller optischer Inspektionssysteme (die z.B. bei Wellenlängen des sichtbaren Bereichs oder bis hinein in den UV-Bereich arbeiten) nach dem prinzipiellen Auftreten von Defekten gesucht - ohne diese dann aber mittels des optischen Inspektionssystems wegen der niedrigen Auflösung genauer untersuchen zu können. Ermittelt wird aber durch ausgeklügelte statistische Verfahren die ungefähre Position der Defekte auf der Probe. Diese Positionen können dann mit einem Inspektionssystem besserer Auflösung, wie beispielsweise einem Rasterelektronenmikroskop, genauer untersucht werden. Abgetastet bzw. abgerastert wird dabei dann mit dem Rasterelektronenmikroskop nicht die gesamte Probenoberfläche, sondern nur die als interessant bzw. defektverdächtig identifizierten Positionen bzw. Bereiche. Man verwendet dann also eine bereichsweise Inspektion (engl. „area inspection“) anstelle einer zeitaufwendigen Vollinspektion (eng. „full inspection“). Eine andere Variante ist die Nutzung von bereits existierendem Vorwissen über die Probe, zum Beispiel GDS-Daten, um für eine genauere Inspektion interessierende Bereiche zu ermitteln und diese dann hochauflösend zu untersuchen.
Grundsätzlich wäre es wünschenswert, die Geschwindigkeitsvorteile, die ein Mehrstrahl-Elektronenmikroskop gegenüber einem Einzelstrahl-Elektronenmikroskop normalerweise bietet, auch im Zuge der bereichsweisen Inspektion einsetzen zu können.
Die EP 3 618 095 A1 offenbart den Einsatz eines Vielstrahl-Elektronenmikroskops zur Defekterkennung. Dabei wird eine Probe bereichsweise abgescannt. Die dabei erreichbare Geschwindigkeitssteigerung verglichen zu einem Einzelstrahl-System ist jedoch noch nicht ausreichend.
WO 2017/108444 A1 offenbarte ein Vielstrahl-Teilchenstrahlsystem, das mit mehreren Säulen arbeitet und das zur bereichsweisen Probeninspektion zwecks Defekterkennung verwendet wird. Verschiedene Rasteranordnungen können eingestellt werden. Aber auch bei diesem System ist die dabei erreichbare Geschwindigkeitssteigerung verglichen zu einem Einzelstrahl-System noch nicht ausreichend.
US 2020/0211811 A1 offenbart ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop, in dem ein Justagevorgang für eine Rasteranordnung beschrieben wird.
D. Zhang et al., „Fast, Full Chip Image Stitching of Nanoscale Integrated Circuits“, SRI International Princeton United States, 2019, beschreibt Halbleiterinspektionen bzw. Defekterkennungen mit einem Vielstrahl-Teilchenmikroskop von Zeiss in allgemeiner Form.
DE 10 2014 008 383 A1 offenbart ein Teilchenstrahlsystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Teilchenoptik. Dabei können der Abbildungsmaßstab, eine Konvergenz des Strahlenganges und eine Rotation einer regelmäßigen Rasteranordnung eingestellt werden.
US 2010 / 032 03 82 A1 offenbart ein Vielstrahl-Elektronenmikroskop, bei dem wenigstens ein einzelner Strahl auch individuell beeinflusst werden kann.
US 2016/0284505 A1 offenbart ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop mit einem gekippten virtuellen Multiquellen-Array zur Korrektur außeraxialer Abberationen.
Beschreibung der Erfindung
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes und insbesondere schnelleres Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion bereitzustellen, das mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes arbeitet.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Eine einfache Übertragung bekannter Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion von Einzelstrahl-Systemen auf Mehrstrahl-Systeme ist gemäß der Analyse der Erfinder so nicht möglich. Es reicht also nicht aus, ein Einzelstrahl-System bei dieser Art der Probeninspektion einfach durch ein Multistrahl-System zu ersetzen. Stattdessen ergibt sich folgende Ausgangssituation:

Vielstrahl-Teilchenmikroskope existieren sowohl in Form von Multi-Säulen-Systemen (engl. „multi column systems“) als auch in Form von Einzel-Säulen-Systemen (engl. „single column systems“). Bei Multi-Säulen-Systemen durchsetzt jeder Einzel-Teilchenstrahl eine ihm individuell zugehörige Teilchenoptik. Insbesondere ist für jeden Einzel-Teilchenstrahl ein individueller Ablenker bzw. Scanablenker vorgesehen, so dass jeder Einzel-Teilchenstrahl prinzipiell eine Probe bzw. einen Probenabschnitt gemäß einem individuellen Muster abrastern kann. Grundsätzlich wäre es also möglich, mit einem Multi-Säulen-System eine bereichsweise Inspektion einer Probe durchzuführen. In der Praxis besteht aber das Problem, dass die einzelnen Säulen jeweils typischerweise einige Millimeter voneinander beabstandet sind. Dies hat zur Folge, dass auch der Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf eine Probe von den mechanischen Dimensionen jeder Einzel-Säule abhängig ist. Der Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen beim Auftreffen auf eine Probenoberfläche ist dadurch zwangsläufig deutlich größer als ein typischerweise im Rahmen einer Defekterkennung insgesamt zu scannendes Bildfeld, nämlich typischerweise um etwa drei Größenordnungen. Eine bereichsweise Inspektion mittels einem Multi-Säulen-System ist deshalb zumindest derzeit nur eingeschränkt möglich.

Bei Systemen, die mit einer einzelnen Säule arbeiten, ist die Situation grundsätzlich eine andere. Bei Einzel-Säulen-Systemen durchsetzen die Einzel-Teilchenstrahlen im Wesentlichen globale Linsensysteme, das heißt sie durchsetzen dieselbe Optik. Das schließt natürlich nicht aus, dass an ausgewählten Positionen im teilchenoptischen Strahlengang auch einzelne Teilchenstrahlen individuell beeinflusst werden (zum Beispiel im Rahmen einer Strahlkorrektur). Grundsätzlich ist es so, dass bei Einzel-Säulen-Systemen der Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen bzw. der Pitch zueinander deutlich kleiner ist als bei Multi-Säulen-Systemen. Dadurch ist es bei Einzel-Säulen-Systemen möglich, dass die Einzelbildfelder (sFOVs) der Einzel-Teilchenstrahlen miteinander überlappen. Hierin besteht also ein Vorteil gegenüber den Multi-Säulen-Systemen wie oben beschrieben. Umgekehrt besteht aber das Problem, dass in Einzel-Säulen-Systemen die Positionen der Einzel-Teilchenstrahlen durch den verwendeten Multistrahl-Generator im Prinzip vorgegeben sind. Außerdem ist es bei Einzel-Säulen-Systemen so, dass die Einzel-Teilchenstrahlen mit einem globalen Scanablenker über eine Probenoberfläche geführt werden, beispielsweise mittels eines globalen magnetischen oder elektrostatischen Scandeflektors, der alle Teilchenstrahlen gleichermaßen durch dasselbe Feld ablenkt. Typischerweise befindet sich dieser globale Scanablenker bzw. kollektive Scanablenker in einem Überkreuzungspunkt aller Strahlen in der Nähe der Objektivlinse (in der Nähe des sogenannten Cross-Overs).
Vor diesem Hintergrund ist es eine Möglichkeit, den kollektiven Scanablenker gegen individuelle Scanablenker auszutauschen. Im Prinzip ist es dann möglich, jeden Einzel-Teilchenstrahl eines Einzel-Säulen-Systems individuell und damit auch bereichsweise einen Teil des ihm zugeordneten Einzelbildfeldes abrastern zu lassen. Technisch erfordert diese Lösung eine Vielzahl von schnellen Einzel-Deflektoren bzw. Einzel-Ablenkern; ein Scanablenker arbeitet typischerweise im Bereich von einigen MHz, zum Beispiel im Bereich von etwa 80 MHz. Außerdem arbeitet ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop immer unter Vakuum und auch die schnellen Scanablenker müssen sich dementsprechend im Vakuum befinden. Hochfrequenzsignale in ein Vakuum zu leiten, erfordert technisch besondere Maßnahmen und das Auftreten von Störsignalen muss speziell unterbunden werden. Gleichwohl ist dies eine mögliche Realisierungsform.
Die Erfindung verfolgt dennoch einen anderen Ansatz, der die Hochfrequenzproblematik bei Einzel-Teilchenstrahlsystemen mit individuellen Scanablenkern vermeidet. Es ist nämlich möglich, bei Einzel-Säulen-Systemen den kollektiven Scanablenker beizubehalten und somit die Ansteuerung des Scanablenkers im Prinzip unverändert zu belassen. Einzelheiten zur Ansteuerung eines kollektiven Scanablenkers sind dann in der Patentanmeldung WO 2021 / 156 198 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, die Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen, mit der diese eine Oberfläche der Probe abrastern, so zu verändern, dass diese Rasteranordnung für eine bereichsweise Inspektion der Probe geeignet ist, und zwar nicht mittels individueller Scanablenker anstelle des kollektiven Scanablenkers, sondern mit anderen Mitteln. Es ist eine wichtige Erkenntnis, dass diese Anpassung der Rasteranordnung nur einmal pro Multi-Bildfeld (mFOV) erfolgen muss, d.h. also verhältnismäßig langsam. Nach erfolgter Anpassung der Rasteranordnung kann dann wie bisher auch mittels dem kollektiven Scanablenker die Probe bereichsweise abgetastet bzw. abgerastert werden. Eine Ansteuerung eines Ablenkers zur individuellen Ablenkung von Einzel-Teilchenstrahlen kann also niederfrequent bzw. mit einer niedrigen Datenrate im Bereich von nur wenigen Hz erfolgen. Die technischen Mittel dazu sind auch bei existierenden Einzel-Säulen-Systemen im Prinzip bereits vorhanden, lediglich der Workflow, gemäß dem die Vielstrahl-Teilchenmikroskope arbeiten, muss entsprechend weiterentwickelt werden. Das schließt natürlich nicht aus, auch separate technische Mittel zusätzlich in den existierenden Systemen vorzusehen, um die geforderte individuelle Ablenkung von Einzel-Teilchenstrahlen zum Erzeugen einer speziell angepassten Rasteranordnung an die zu inspizierenden Bereiche zu verwirklichen.
Konkret bezieht sich die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt auf ein Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, das mit einer Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen arbeitet, wobei das Verfahren die Folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen von Positionsdaten für eine Vielzahl von zu inspizierenden Bereichen auf der Probe;
Bereitstellen einer ersten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, wobei jedem Einzel-Teilchenstrahl ein Einzelbildfeld (sFOV) auf der Probe zugeordnet ist;
Festlegen der Position eines nominellen Scanbereiches in jedem Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung, wobei die Abmessungen des nominellen Scanbereiches kleiner sind als das vollständige Einzelbildfeld (sFOV);
Zuordnen eines nominellen Scanbereiches zu einem zu inspizierenden Bereich für mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl;
Ermitteln einer individuellen Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich und dem diesen zugeordneten zu inspizierenden Bereich für den mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl;
Verändern der ersten Rasteranordnung gemäß der jeweils ermittelten individuellen Positionsabweichung und dadurch Erzeugen einer zweiten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, so dass die zugeordneten zu inspizierenden Bereiche gezielt abgerastert werden können; und
bereichsweises Abrastern der Probe mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung.

Unter dem Begriff „bereichsweise Probeninspektion“ wird dabei eine Probeninspektion verstanden, bei der keiner der geladenen Einzel-Teilchenstrahlen sein volles Einzelbildfeld (sFOV) abrastert. Der Begriff „bereichsweise“ deutet dabei an, dass Bereiche, deren Abrastern überflüssig ist, beispielsweise weil dort keine Defekte vermutet werden, auch nicht abgerastert werden.
Bei den geladenen Einzel-Teilchenstrahlen kann es sich z.B. um Elektronen, Positronen, Myonen oder Ionen oder anderer geladene Partikel handeln. Bei dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop handelt es sich bevorzugt um ein System, das mit einer einzelnen Säule arbeitet. Es ist im Prinzip aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mittels eines Multi-Säulen-Systems durchzuführen.
Erfindungsgemäß werden zunächst Positionsdaten für eine Vielzahl von zu inspizierenden Bereichen auf der Probe bereitgestellt. Diese Positionsdaten können dabei vorab bereits bekannt sein, es ist aber auch möglich, dass sie im Zuge des Verfahrens überhaupt erst erzeugt werden. Die Positionsdaten geben an, an welcher Position sich zu inspizierende Bereiche auf der Probe befinden. Bevorzugt ist es so, dass Abmessungen der zu inspizierenden Bereiche auf der Probe jeweils identisch dimensioniert sind; es ist aber auch möglich, dass die zu inspizierenden Bereiche verschieden dimensioniert sind. Als Position eines zu inspizierenden Bereiches kann beispielsweise sein Mittelpunkt oder Schwerpunkt verwendet werden, es ist aber auch möglich, beispielsweise auf eine bestimmte Ecke eines beispielsweise rechteckigen oder quadratischen zu inspizierenden Bereiches zu referenzieren; auch andere Realisierungsformen sind denkbar. Bei den zu inspizierenden Bereichen kann es sich beispielsweise um Bereiche handeln, in denen Defekte vermutet werden bzw. gegebenenfalls bereits mittels anderer Verfahren detektiert worden sind. Ein einzelner zu inspizierender Bereich im Falle einer Defektdetektion bei Halbleitern kann beispielsweise eine Abmessung von einigen µm² aufweisen, z.B. 1 µm² oder 2 µm². Bei der Festlegung der Größe eines zu inspizierenden Bereiches sollte auch die Genauigkeit berücksichtigt werden, mit der die Position eines Defektes überhaupt vorab bekannt sein kann.
Gemäß dem Verfahren wird eine erste Rasteranordnung der Vielzahl an Einzel-Teilchenstrahlen bereitgestellt, wobei jedem Einzel-Teilchenstrahl ein Einzelbildfeld (sFOV) auf der Probe zugeordnet ist. Bei dieser Rasteranordnung handelt es sich bevorzugt um eine regelmäßige Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen. Die Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen korrespondiert dabei mit der Rasteranordnung der Einzelbildfelder auf der Probe. Bevorzugt sind die Einzelbildfelder rechteckig oder quadratisch ausgebildet, sie können derart nebeneinander angeordnet sein, dass sich insgesamt eine hexagonale Struktur ergibt. Die Einzel-Teilchenstrahlen sind dabei auch in einem hexagonalen Muster zueinander angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Zahl der Einzel-Teilchenstrahlen 3n (n-1)+1 beträgt, wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist. Bei einer solchen Anordnung lasen sich auch die entstehenden Multibildfelder (mFOVs) durch Tesselation aneinander anfügen. Es soll an dieser Stelle aber noch einmal betont werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine bereichsweise Probeninspektion beinhaltet und dass nicht die gesamte Probenoberfläche abgerastert wird. Dies gilt für jeden Einzel-Teilchenstrahl.
Neben dem Muster, das durch die Rasteranordnung erzeugt wird, ist erfindungsgemäß eine Rasteranordnung durch Absolutwerte, die dieses Muster weiter beschreiben, definiert. Der Abstand der Einzel-Teilchenstrahlen bzw. der Einzelbildfelder zueinander charakterisiert die Rasteranordnung zusätzlich, Gleiches gilt für die Orientierung / Drehung der Rasteranordnung. Zusätzliches Charakteristikum kann auch die globale Position der Rasteranordnung bezogen auf die Probe sein. Es ist generell so, dass nicht nur die Position einer ersten Rasteranordnung auf der Probe festgelegt werden sollte, sondern dass (auch) eine Position eines Multibildfelds (mFOV) auf der Probe im Rahmen eines Workflows festgelegt werden sollte. Dabei kann auch die Position (und Rotation) des Multibildfeldes (mFOV) optimiert werden.
Es ist diese erste Rasteranordnung, mit der im Falle einer nicht nur bereichsweisen, sondern vollständigen Probeninspektion das Vielzahl-Teilchenmikroskop die Probe tatsächlich abrastern würde. Grundeinstellungen des Vielzahl-Teilchenmikroskop sind für diese erste Rasteranordnung vorgenommen. Es bietet sich deshalb an, im Folgenden auf Abweichungen zu dieser ersten Rasteranordnung zu referenzieren, wenn die Rasteranordnung und/ oder die Position von Einzel-Teilchenstrahlen in dieser Rasteranordnung relativ zueinander erfindungsgemäß verändert wird.
Erfindungsgemäß erfolgt das Festlegen eines nominellen Scanbereiches in jedem Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung, wobei die Abmessungen des nominellen Scanbereiches kleiner sind als das vollständige Einzelbildfeld (sFOV). Die nominellen Scanbereiche sind also diejenigen Teilbereiche des Einzelbildfeldes, die bei der bereichsweisen Probeninspektion abgerastert werden würden, sofern dazu die erste Rasteranordnung verwendet wird. Die nominellen Scanbereiche sollten dabei so klein wie möglich und so groß wie nötig gewählt werden, um zum einen eine möglichst schnelle Probeninspektion zu ermöglichen und um zum anderen sicher zu sein, interessierende Strukturen bzw. Defekte auch innerhalb eines nominellen Scanbereiches genau genug bzw. vollständig genug abrastern zu können. Bevorzugt sind die Abmessungen von zu inspizierenden Bereichen deshalb kleiner oder gleich den Abmessungen der nominellen Scanbereiche. Das Festlegen der nominellen Scanbereiche erfolgt bevorzugt nicht durch Festlegen einer Standardposition, die stets gleich ist. Es ist also nicht so, dass wie bei der EP 3 618 095 A1 stets die mittige Position eines Einzel-Teilchenstrahles in einem Einzel-Bildfeld als nominelle Scanposition bzw. als nomineller Scanbereich verwendet wird. Stattdessen erfolgt erfindungsgemäß die Wahl einer nominellen Scanposition bevorzugt so, dass diese für das spätere Abrastern der zu inspizierenden Bereiche besonders vorteilhaft ist. Insbesondere kann sich die nominelle Scanposition von Multibildfeld zu Multibildfeld (mFOV) unterscheiden, sie wird dann jeweils neu festgelegt.
Erfindungsgemäß erfolgt ein Zuordnen eines nominellen Scanbereiches zu einem zu inspizierenden Bereich für mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl, bevorzugt für mehr als einen Einzel-Teilchenstrahl. Es wird also ein Matching durchgeführt, bei dem möglichst viele zu inspizierende Bereiche nominellen Scanbereichen zugeordnet werden. Es ist möglich, dass mehr zu inspizierende Bereiche als nominelle Scanbereiche existieren, es ist möglich, dass deren Anzahl übereinstimmt, es ist aber auch möglich, dass mehr nominelle Scanbereiche als zu inspizierende Bereiche existieren. Dabei ist es bevorzugt so, dass die zu inspizierenden Bereiche im selben Einzelbildfeld angeordnet sind wie der ihnen zugeordnete nominelle Scanbereich. Von dieser Regel kann aber auch abgewichen werden, insbesondere dann, wenn ein zu inspizierender Bereich eines ersten Einzelbildfeldes nahe einer Grenze zu einem benachbarten zweiten Einzelbildfeld liegt, besonders dann, wenn hier der nominelle Scanbereich auch in dem näher benachbarten Randbereich des zweiten Einzelbildfeldes angeordnet ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass jedem zu inspizierenden Bereich ein nomineller Scanbereich zugeordnet wird. Gleichwohl ist dies bevorzugt.
Nach dem beschriebenen Zuordnungsschritt erfolgt das Ermitteln einer individuellen Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich und dem diesem zugeordneten zu inspizierenden Bereich für den mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl. Dieser Verfahrensschritt betrifft also alle einander zugeordneten Paare von nominellen Scanbereichen und zu inspizierenden Bereichen. Eine Positionsabweichung kann dabei basierend auf den Eigenschaften der nominellen Scanbereiche und der zu inspizierenden Bereiche definiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Abmessung eines nominellen Scanbereiches der Abmessung eines zu inspizierenden Bereiches und bei einer Kompensation der Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich und dem diesen zugeordneten zu inspizierenden Bereich können die beiden Bereiche miteinander exakt zur Deckung gebracht werden. Es ist aber auch möglich, dass die Abmessungen des nominellen Scanbereiches beispielsweise größer sind als die Abmessungen des zu inspizierenden Bereiches. Dann kann eine Positionsabweichung beispielsweise durch die Positionsabweichung der Mittelpunkte bzw. Schwerpunkte des nominellen Scanbereiches einerseits und des inspizierenden Bereiches andererseits definiert werden. Sind die Abmessungen des nominellen Scanbereiches und des zu inspizierenden Bereiches passend dimensioniert, so kann als individuelle Positionsabweichung auch eine Positionsänderung einer vorausgewählten Ecke, beispielsweise links oben, verwendet werden. Andere Definitionen einer individuellen Positionsabweichung sind ebenfalls möglich. Wichtig ist, dass nach einer Verschiebung von nominellen Scanbereichen gemäß der ermittelten Positionsabweichung ein zu inspizierender Bereich in dem verschobenen nominellen Scanbereich liegt und somit abtastbar ist.
Die ermittelte individuelle Positionsabweichung dient also dazu, die erste Rasteranordnung zu verändern und eine zweite Rasteranordnung zu erzeugen, die es erlaubt, die zu inspizierenden Bereiche durch Abrastern der verschobenen nominellen Scanbereiche gezielt abzurastern. Dazu erfolgt ein Verändern der ersten Rasteranordnung gemäß der jeweils ermittelten individuellen Positionsabweichung und dadurch ein Erzeugen einer zweiten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, sodass die zugeordneten zu inspizierenden Bereiche gezielt abgerastert werden können. Diese zweite Rasteranordnung gibt also möglichst vollständig die Anordnung wieder, die zu inspizierende Bereiche in dem Multibildfeld des Vielzahl-Teilchenmikroskopes einnehmen. Dabei ist es - wie oben bereits beschrieben - möglich, dass nicht alle zu inspizierenden Bereiche von der zweiten Rasteranordnung abgedeckt werden. Es ist auch möglich, dass einige Einzel-Teilchenstrahlen keinem zu inspizierenden Bereich zugeordnet sind. Würde man mit der zweiten Rasteranordnung eine Probe nicht nur bereichsweise abrastern, so würde man keine vollständige Abrasterung der Probe erreichen, stattdessen würden einige Bereiche doppelt und andere gar nicht abgescannt.
Nach dem Erzeugen der zweiten Rasteranordnung erfolgt das bereichsweise Abrastern der Probe mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung. Dabei unterscheidet sich diese zweite Rasteranordnung von der ersten Rasteranordnung zumindest hinsichtlich der Position eines Einzel-Teilchenstrahles in dem Raster beim Abtasten. Das Muster der zweiten Rasteranordnung unterscheidet sich von dem Muster der ersten Rasteranordnung, d.h. relative Abstände der Einzel-Teilchenstrahlen werden teilweise verändert. Der Unterschied zwischen den beiden Rasteranordnungen besteht nicht in einem geänderten allgemeinen Pitch (im Gegenteil, dieser allgemeine Pitch und damit die Größe der Einzelbildfelder bleiben gleich) und auch nicht in einer Verdrehung der Raster gegeneinander.
Es ist sinnvoll, die Position der nominellen Scanbereiche in jedem Einzelbildfeld nicht standardmäßig (z.B. immer linke obere Ecke) festzulegen, sondern sie basierend auf den Positionsdaten für die zu inspizierenden Bereiche je Multibildfeld festzulegen. Dabei können allein durch die Festlegung der Position der nominellen Scanbereiche bereits einige dieser nominellen Scanbereiche mit zu inspizierenden Bereichen auf der Probe zur Deckung gebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Erzeugen der zweiten Rasteranordnung ein individuelles Ablenken von mindestens einem Einzel-Teilchenstrahl, insbesondere von mehreren Einzel-Teilchenstrahlen. Durch diese individuelle Ablenkung eines oder mehrerer Einzel-Teilchenstrahlen wird die ursprüngliche erste Rasteranordnung verändert und die zweite Rasteranordnung erzeugt. Bevorzugt wird für dieses individuelle Ablenken kein Scanablenker eingesetzt. In der Folge kann für das bereichsweise Abrastern der Probe mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung auch ein möglicherweise bereits vorhandener kollektiver Scanablenker verwendet werden. Das individuelle Ablenken erfolgt dann also im teilchenoptischen Strahlengang vor dem Durchsetzen des kollektiven Scanablenkers. Zum individuellen Ablenken kann beispielsweise ein Multi-Deflektor-Array verwendet werden. Insbesondere ist es möglich, einen in vielen Vielstrahl-Teilchenmikroskopen mit einer Säule ohnehin bereits vorhandenen Multistigmator einzusetzen. Auf mögliche Ausgestaltungen von Mitteln zum individuellen Ablenken der Einzel-Teilchenstrahlen wird weiter unten in dieser Patentanmeldung noch näher eingegangen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine überwiegende Anzahl der zugeordneten zu inspizierenden Bereiche solchen nominellen Scanbereichen zugeordnet, die bezogen auf die erste Rasteranordnung im selben Einzelbildfeld (sFOV) liegen. Überwiegend bedeutet hier mindestens eins mehr. Eine Ablenkung eines Einzel-Teilchenstrahles sozusagen zum Verschieben des nominellen Scanbereiches auf den zu inspizierenden Bereich ist nämlich innerhalb desselben Einzelbildfeldes besonders einfach. Es ist dann nur eine schwache Ablenkung der Einzel-Teilchenstrahlen überhaupt erforderlich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überlappen einander benachbarte Einzelbilder (SFOVs) des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes miteinander, und / oder das Vielstrahl-Teilchenmikroskop weist eine einzelne Säule auf. Bei Vielstrahl-Teilchenmikroskopen mit einer einzelnen Säule ist das Überlappen von einander benachbarten Einzelbildern miteinander Standard.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bereitstellen der ersten Rasteranordnung das Einstellen eines regelmäßigen Pitches zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen. Ein solcher regelmäßiger Pitch kann beispielsweise bei einer hexagonalen Anordnung der Einzel-Teilchenstrahlen zueinander erfolgen. Ein Einstellen des Pitches ist bei existierenden Vielstrahl-Teilchenmikroskopen auch bei Einzel-Säulen-Systemen innerhalb gewisser Grenzen möglich. Details hierzu sind beispielsweise der US 9 991 089 B2 zu entnehmen, deren Offenbarung vollständig durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird. Auch ist es möglich, den Pitch basierend auf einer gewählten Pixelgröße einzustellen und insbesondere optimal dahingehend einzustellen, dass eine Geschwindigkeitssteigerung beim Abtastvorgang erreicht werden kann. Einzelheiten hierzu finden sich z.B. in der US 2020/0243300 A1 , deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird.
Bevorzugt erfolgt das Einstellen des Pitches gemäß einem der folgenden Kriterien:

Erhöhen der Anzahl von zu inspizierenden Bereichen, die innerhalb eines Multibildfeldes (mFOV) liegen;
gleichmäßiges Verteilen der zu inspizierenden Bereiche auf die Einzelbildfelder (sFOVs). Gelingt es, die Anzahl, der zu inspizierenden Bereiche pro Multibildfeld zu erhöhen, so führt dies unmittelbar zu einer weiteren Geschwindigkeitssteigerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Kriterium des gleichmäßigen Verteilens kann ebenfalls zu einer Geschwindigkeitssteigerung beitragen: Bei einem kleinen Pitch zwischen den Einzel-Teilchenstrahlen könnte es geschehen, dass zu inspizierende Bereiche nur in etwa der Hälfte aller Einzelbildfelder vorliegen, dann jedoch ist es möglich, dass in einem Einzelbildfeld beispielsweise zwei zu inspizierende Bereiche angeordnet sind. Die zweite Hälfte der Einzelbildfelder bliebe dann vielleicht sogar leer. Bei einem gleichmäßigen Verteilen und insbesondere einem doppelt so großen Pitch sind Situationen denkbar, in der jedem Einzelbildfeld beispielsweise ein zu inspizierender Bereich zugeordnet ist oder aber beispielsweise jedem Einzelbildfeld genau zwei zu inspizierende Bereiche zugeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren könnte in letzterem Fall dann mit einem ersten Satz der nominellen Scanbereiche pro Einzelbildfeld und mit einem zweiten Satz von nominellen Scanbereichen in demselben Einzelbildfeld durchgeführt werden. Dabei ist es natürlich so, dass die genannten Kriterien gegebenenfalls gegeneinander abgewogen werden müssen. Dies liegt im Ermessen des Fachmannes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bereitstellen der ersten Rasteranordnung ein Optimieren der ersten Rasteranordnung durch ein Verändern der Position, des Pitches und/oder der Rotation der ersten Rasteranordnung. Dabei wird also die bereitgestellte erste Rasteranordnung nicht einfach wie in der EP 3 618 095 A1 standardmäßig verwendet. Die Optimierung der ersten Rasteranordnung trägt maßgeblich zu einer Geschwindigkeitssteigerung des beanspruchten Verfahrens bei.
Bevorzugt erfolgt das Optimieren der ersten Rasteranordnung gemäß mindestens einem der folgenden Kriterien:

Anordnen der zu inspizierenden Bereiche jeweils vollständig in einem Einzelbildfeld (sFOV) der Rasteranordnung;
Maximieren des Abstandes von zu inspizierenden Bereichen zu Rändern von Einzelbildfeldern (sFOVs);
Gleichmäßiges Verteilen von zu inspizierenden Bereichen auf die Einzelbildfelder (sFOVs). Werden zu inspizierende Bereiche jeweils vollständig in einem Einzelbildfeld (sFOV) der Rasteranordnung angeordnet, so wird ein zu inspizierender Bereich nicht durch die Rasteranordnung zerteilt. Es wird somit leichter, einen zu inspizierenden Bereich auch tatsächlich vollständig zu inspizieren. Einen ähnlichen Effekt hat das Kriterium des Maximierens des Abstandes von zu inspizierenden Bereichen zu Rändern von Einzelbildfeldern (sFOVs). Es ist aber beispielsweise möglich, dass dieses Kriterium allein nicht das gewünschte Ergebnis zeigt, denn es kann auch notwendig sein, zwei verhältnismäßig nahe aneinandergrenzende zu inspizierende Bereiche gerade durch eine Grenze der ersten Rasteranordnung zu trennen. Das gleichmäßige Verteilen von zu inspizierenden Bereichen auf die Einzelbildfelder (sFOVs) trägt wesentlich zu einer Geschwindigkeitssteigerung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei. Das ist bei dem Verfahren gemäß der EP 3 618 095 A1 anders: Gemäß dem darin offenbarten Verfahren wird die gesamte Abtastzeit („scan time“) durch ein Einzelbildfeld bestimmt, in dem die meisten zu inspizierenden Bereiche angeordnet sind. Ein Einzel-Teilchenstrahl dieses Einzelbildfeldes wird also mehrere zu inspizierenden Bereiche abtasten, während die Einzel-Teilchenstrahlen, die anderen Einzelbildfeldern zugeordnet sind, leerlaufen und keinen bzw. keinen sinnvollen Scanprozess durchführen. Die Geschwindigkeitssteigerung gemäß der EP 3 618 095 A1 wird in der Druckschrift mit etwa Faktor 6 angegeben. Verglichen zur Anzahl der Einzel-Teilchenstrahlen, mit denen aktuelle Vielstrahl-Elektronenmikroskope arbeiten, ist diese Geschwindigkeitssteigerung relativ gering und somit verbesserungswürdig. Eine signifikante weitere Geschwindigkeitssteigerung kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der vorliegenden Patentanmeldung erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Verteilen der zu inspizierenden Bereiche auf die Einzelbildfelder (sFOVs) so, dass ein vorbestimmter Anteil aller mFOVs nur Einzelbildfelder aufweist, die entweder keine oder eine vorbestimmte Anzahl von zu inspizierenden Bereichen aufweist, aber nur mit geringer Wahrscheinlichkeit mehr als diese Anzahl. Dies ist im Prinzip nur dann möglich, wenn auch die erste Rasteranordnung gezielt gewählt bzw. wie vorstehend beschrieben optimiert wird. Es ist beispielsweise möglich, dass mehr als 95%, mehr als 98% oder mehr als 99% aller mFOVs nur Einzelbildfelder (sFOVs) aufweist, die entweder keine oder eine vorbestimmte Anzahl von zu inspizierenden Bereichen aufweisen, aber nur mit geringer Wahrscheinlichkeit mehr als diese Anzahl. Dabei kann jedes Einzelbildfeld beispielsweise genau einen zu inspizierenden Bereich oder gar keinen aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass der vorbestimmte Anteil aller Einzelbildfelder genau zwei oder genau vier oder eine exakt andere Anzahl an zu inspizierenden Bereichen aufweist. Daran wird der große Vorteil der Geschwindigkeitssteigerung ersichtlich: Weisen die Einzelbildfelder zum ganz überwiegenden Anteil dieselbe Anzahl von zu inspizierenden Bereichen auf, aber nicht mehr, so sind praktisch keine Einzel-Teilchenstrahlen beim Abscannen der zu inspizierenden Bereiche im Leerlauf, weil ein weiterer Scan erforderlich würde, um die verbleibenden zu inspizierenden Bereiche in einigen wenigen sFOVs abzubilden. Kommt es in seltenen Einzelfällen vor, dass eine Einzelbildfeld mehr als die gewünschte Anzahl an zu inspizierenden Bereichen aufweist, so ist es möglich, diesen oder diese überzähligen zu inspizierenden Bereiche nicht abzurastern, oder es doch zu tun, weil der Geschwindigkeitsverlust nur gering ist. Zur Gesamtbeurteilung einer Probe ist dieses geringe Fehlen akzeptabel oder aber auch ein geringer Geschwindigkeitsverlust.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

Erzeugen einer Abstandsverteilung von zu inspizierenden Bereichen aus den bereitgestellten Positionsdaten; und
Optimieren der ersten Rasteranordnung basierend auf der erzeugten Abstandsverteilung. Beim Erzeugen einer Abstandsverteilung von zu inspizierenden Bereichen wird beispielsweise analysiert, welchen Abstand einander benachbarte zu inspizierende Bereiche jeweils zueinander haben. Dabei können beispielsweise drei oder vier nächste Nachbarn eines zu inspizierenden Bereiches ermittelt und deren Abstände zueinander ausgewertet werden. Es können aber auch fünf, sechs oder sieben oder mehr nächste Nachbarn in Form von zu inspizierenden Bereichen in die Analyse mit einbezogen werden. Dadurch lassen sich beispielsweise durchschnittliche Abstände von zu inspizierenden Bereichen zueinander oder auch der durchschnittliche Abstand von benachbarten zu inspizierenden Bereichen zueinander ermitteln. Die Abstandsverteilung gibt dann die Häufigkeit an, mit der ein jeweils gefundener Abstand auftritt. Die Abstandsverteilung ist somit auch eine Häufigkeitsverteilung bzw. kann als Histogramm dargestellt werden. Bei dieser Analyse ist es natürlich zu vermeiden, Paare von zu inspizierenden Bereichen doppelt zu zählen. Basierend auf der erzeugten Abstandsverteilung lässt sich nun die erste Rasteranordnung bzw. lassen sich deren charakteristische Parameter optimieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine untere Grenze eines minimalen Abstandes zwischen zu inspizierenden Bereichen in der Abstandsverteilung so gewählt, dass ein vorbestimmter Anteil aller zu inspizierenden Bereiche einen gleichgroßen oder größeren minimalen Abstand als diese untere Grenze besitzt; und der Pitch der ersten Rasteranordnung wird auf den Wert der unteren Grenze gesetzt. Der vorbestimmte Anteil kann dabei beispielsweise mindestens 95%, bevorzugt mindestens 98% oder höchst bevorzugt mindestens 99% sein. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich zu erreichen, dass pro Einzelbildfeld (sFOV) beispielsweise nicht mehr als ein zu inspizierender Bereich (und bevorzugt für die ganz überwiegende Anzahl aller Einzelbildfelder genau ein zu inspizierender Bereich) vorgesehen ist. Der Pitch wird durch das Einstellen auf den Wert der unteren Grenze nämlich so gewählt, dass für den ganz überwiegenden Anteil von zu inspizierenden Bereichen deren Mindestabstand größer oder gleich dem Wert des Pitches ist.
Auch das Festlegen der Position der nominellen Scanbereiche in jedem Einzelbildfeld (sFOV) kann bestimmten Kriterien folgen, die das erfindungsgemäße Verfahren weiter beschleunigen und / oder die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöhen. Das Festlegen der Position der nominellen Scanbereiche in jedem Einzelbildfeld (sFOV) kann bevorzugt gemäß mindestens einem der folgenden Kriterien erfolgen:

Maximieren der Anzahl von nominellen Scanbereichen, die bereits in der ersten Rasterkonfiguration die zu inspizierenden Bereiche wenigstens teilweise, insbesondere vollständig überdecken (Einzel-Teilchenstrahlen, die diese zu inspizierenden Bereiche abrastern, müssen nicht zusätzlich noch individuell abgelenkt werden);
Minimieren der Anzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, die in der zweiten Rasterkonfiguration anders positioniert sind als in der ersten Rasterkonfiguration (dies erhöht ebenfalls die Genauigkeit);
Begrenzen einer Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung verglichen zur ersten Rasteranordnung (dies erhöht wiederum die Genauigkeit).

Auch bei Anwendung dieser Kriterien ist es so, dass sie gegebenenfalls gegeneinander abgewogen werden müssen. Auch dies liegt im Ermessen des Fachmannes. Es ist auch möglich, eine Gesamtablenkung aller Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasterkonfiguration verglichen zur ersten Rasterkonfiguration zu definieren, bei dieser Gesamtabweichung kommt es dann auf die Anzahl der einzeln abgelenkten Einzel-Teilchenstrahlen an sowie auch auf deren jeweiligen Ablenkungsgrad. Es ist z.B. möglich, anstatt einer großen Abweichung eines einzelnen Teilchenstrahles mehrere kleine Abweichungen von mehreren Einzel-Teilchenstrahlen zuzulassen, wenn dies insgesamt die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist durch das Begrenzen der Positionsabweichung die Positionsabweichung der Einzel-Teilchenstrahlen kleiner als der doppelte Pitch oder kleiner als der einfache Pitch zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen in der ersten Rasteranordnung. Ist diese Positionsabweichung kleiner als der einfache Pitch zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen in der ersten Rasteranordnung, so befinden sich der nominelle Scanbereich und der diesem zugeordnete zu inspizierende Bereich in relativer Nähe zueinander, oftmals innerhalb desselben Bildfeldes. Eine maximale Auslenkung eines Einzel-Teilchenstrahlen in demselben Bildfeld beträgt dabei eine sFOV-Diagonale (gemessen von einer Ecke zur diametral gegenüberliegenden Ecke). Ist die Positionsabweichung größer als der einfache Pitch, so befindet sich der nominelle Scanbereich und der diesem zugeordnete zu inspizierende Bereich in verschiedenen Bildfeldern. Diese Art von Korrektur ist also bildfeldübergreifend bezogen auf die erste Rasteranordnung. Dabei sollte aber bevorzugt sichergestellt sein, dass es zu keinem Überkreuzen der Einzel-Teilchenstrahlen miteinander kommt. Deshalb kann auch eine Begrenzung der maximal erlaubten Positionsabweichung auf weniger als den zweifachen Pitch sinnvoll sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasterkonfiguration verglichen zur ersten Rasteranordnung nur dann gleich oder größer als der Pitch in der ersten Rasteranordnung, wenn in dem durch diese Positionsabweichung erreichten benachbarten Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung mehr zu inspizierenden Bereiche angeordnet sind als in dem ursprünglich dem Einzelelektronenstrahl zugeordneten Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung. Es werden also durch eine verhältnismäßig große Positionsabweichung ungleichmäßige Verteilungen von zu inspizierenden Bereichen auf die Einzelbildfelder zumindest teilweise kompensiert. Eine derart verhältnismäßig große Abweichung sollte aber nicht die Regel, sondern eher die Ausnahme sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsvariante kann es also vorkommen, dass mehrere sekundäre Einzel-Teilchenstrahlen von demselben Einzelbildfeld (sFOV) auf der Probe ausgehen. Dabei ist es notwendig, diese mehreren zweiten Einzel-Teilchenstrahlen im Detektionspfad des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes auch wieder zu trennen. Dazu existieren grundsätzlich mehrere Möglichkeiten: Eine erste Möglichkeit ist es, im Sekundärpfad des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes einen Multi-Deflektor anzuordnen, so dass die mehreren zweiten Teilchenstrahlen durch jeweils verschieden Öffnungen gelangen. Ein solcher spezieller Multi-Deflektor kann beispielsweise in einem Zwischenbild des Sekundärpfades angeordnet werden, und die Verschiebung/Vergrößerung/Rotation des Zwischenbildes wird so eingestellt, dass die mehreren zweiten Teilchenstrahlen durch jeweils verschiedene Öffnungen gelangen und wieder durch Einstellen eines geeigneten Deflektionswertes auf den ihnen zugeordneten Detektorkanal korrekt justiert werden. Eine weitere Lösung zum Trennen von verschiedenen Sekundärstrahlen aus demselben Einzelbildfeld bei der Detektion besteht darin, ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen zu verwenden, wobei diese Vielzahl von Detektionsbereichen größer ist als die Anzahl der Einzel-Teilchenstrahlen im Primärpfad bzw. im Sekundärpfad. Man kann auch davon sprechen, dass die Vielzahl von Detektionsbereichen noch einmal in Unterdetektionsbereiche unterteilt ist. Insbesondere ist es möglich, auch dynamische Detektionsverfahren zur Trennung von mehreren Sekundärstrahlen, die vom selben Einzelbildfeld ausgehen, zu verwenden. Einzelheiten hierzu sind beispielsweise in der DE 10 2015 202 172 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Positionsdaten mittels optischer Inspektion zur Erkennung von Halbleiterdefekten generiert; und / oder die Positionsdaten werden basierend auf existierendem Vorwissen über die Probe generiert. Bei der optischen Inspektion kann beispielsweise Licht kurzer Wellenlänge, z.B. bei 193nm eingesetzt werden. Bei dieser Wellenlänge erkennt man zwar den Defekt nicht selbst, aber man erkennt die Existenz eines Defektes anhand einer ausgeklügelten Intensitätsstatistik. Vorwissen kann beispielsweise basierend auf Designdaten / Konstruktionsdaten eines Halbleiters zum Festlegen von zu inspizierenden Bereichen verwendet werden (kritische Bereiche wie scharfe Kanten etc.).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden einige oder alle Verfahrensschritte innerhalb eines Multibildfeldes (mFOV) mehrfach ausgeführt. Es ist beispielsweise möglich, ein erstes Set von nominellen Scanbereichen und ein zweites Set von nominellen Scanbereichen und gegebenenfalls weitere Sets von nominellen Scanbereichen je Einzelbildfeld festzulegen. In diesem Fall wird das Multibildfeld dann zunächst mit einer zweiten Rasteranordnung und später mit einer dritten, vierten oder einer weiteren etc. Rasteranordnung abgerastert. Pro Rasteranordnung, die zum Abrastern verwendet wird, wird also die Position der Einzel-Teilchenstrahlen in dem Raster durch individuelle Deflektion verändert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren für mehrere Multibildfelder (mFOVs) ausgeführt und die Probe wird zwischen dem bereichsweisen Inspizieren verschiedener Multibildfelder (mFOVs) relativ zu dem Vielzahl-Teilchenmikroskop verschoben (Stage-Move). Mehrere Multibildfelder bedeutet mindestens zwei Multibildfelder, in der Praxis können es deutlich mehr sein. Auf diese Weise ist es möglich, auch eine größere Probenoberfläche bereichsweise zu inspizieren bzw. auf Defekte zu untersuchen.
Es ist auch möglich, in das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt zur Korrektur oder Optimierung der Stigmation für jeden Einzel-Teilchenstrahl zu integrieren. Eine Verbesserung der Stigmations-Einstellungen für jeden Einzel-Teilchenstrahl kostet keine extra Zeit und verbessert die Bildeigenschaften, insbesondere dann, wenn große Ablenkungen von Einzel-Teilchenstrahlen im Zuge der bereichsweisen Probeninspektion notwendig werden. Es ist z.B. möglich, für diese Nachkorrektur oder Optimierung der Stigmation ein zweites oder weiteres Multistigmator-Array im teilchenoptischen Strahlengang vorzusehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine Multiaperturanordnung mit einem Multistrahl-Generator und mit einem Multi-Stigmator auf, wobei der Multistrahl-Generator eine Multiaperturplatte und ein Multi-Linsen-Array umfasst, und wobei der Multi-Stigmator zum Erzeugen der zweiten Rasteranordnung verwendet wird. Der Multi-Stigmator wird also für die individuelle Ablenkung von Einzel-Teilchenstrahlen zum Erzeugen der zweiten Rasteranordnung eingesetzt. Dazu muss er lediglich entsprechend angesteuert werden, wobei es sich hier um eine niedrige Taktrate im Bereich nur weniger Hz handelt, was ohne besondere technische Maßnahmen realisierbar ist. Alternativ wäre es möglich, dass der Multistrahl-Generator eine Multiaperturplatte und ein Multi-Deflektor-Array aufweist und zusätzlich dazu die Multiaperturanordnung einen Multi-Stigmator aufweist, wobei der Multistigmator wiederum zum Erzeugen der zweiten Rasteranordnung verwendet wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern sich dadurch keine technischen Widersprüche ergeben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens wie oben in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben. Der Programmcode kann dabei in einen oder mehrere Teilcodes untergliedert sein. Der Code kann in einer beliebigen Programmiersprache abgefasst sein.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf ein Vielstrahl-Teilchenmikroskop mit einer Steuerung, die konfiguriert ist, das Vielstrahl-Teilchenmikroskop gemäß dem Verfahren, wie oben in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung jeweils in mehreren Ausführungsvarianten beschrieben, anzusteuern.
Beispielhaft kann das Vielstrahl-Teilchenmikroskop zur Halbleiterprobeninspektion die folgenden Merkmale aufweisen:

einen Multistrahl-Generator, welcher konfiguriert ist, um ein erstes Feld einer Vielzahl von geladenen ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen;
eine erste Teilchenoptik mit einem ersten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um die erzeugten Einzel-Teilchenstrahlen auf eine Probenoberfläche in der Objektebene abzubilden, so dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf die Probenoberfläche treffen, die ein zweites Feld bilden;
ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen, die ein drittes Feld bilden; eine zweite Teilchenoptik mit einem zweiten teilchenoptischen Strahlengang, die konfiguriert ist, um zweite Einzel-Teilchenstrahlen, die von den Auftrefforten im zweiten Feld ausgehen, auf das dritte Feld der Detektionsbereiche des Detektionssystems abzubilden;
eine magnetische und/oder elektrostatische Objektivlinse, durch die sowohl die ersten als auch die zweiten Einzel-Teilchenstrahlen hindurchtreten;
eine Strahlweiche, die in dem ersten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Vielstrahl-Teilchenquelle und der Objektivlinse angeordnet ist, und die im zweiten teilchenoptischen Strahlengang zwischen der Objektivlinse und dem Detektionssystem angeordnet ist;
einen kollektiven Scanablenker, der zwischen der Strahlweiche und der Probenoberfläche angeordnet ist und der konfiguriert ist, die Probenoberfläche mit der Vielzahl der geladenen ersten Teilchenstrahlen kollektiv abzurastern;
eine Einzel-Ablenker-Anordnung, die zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und dem kollektiven Scanablenker angeordnet ist und die konfiguriert ist, die ersten Einzel-Teilchenstrahlen jeweils individuell abzulenken, wobei eine ausgeschaltete Einzel-Ablenker-Anordnung oder eine für alle ersten Einzel-Teilchenstrahlen identische individuelle Ablenkung einer ersten Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen entspricht und wobei eine angeschaltete und nicht für alle ersten Einzelstrahlen identische individuelle Ablenkung einer zweiten Rasteranordnung der ersten Einzel-Teilchenstrahlen entspricht; und
eine Steuerung, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die Einzel-Ablenker-Anordnung niederfrequent zur Erzeugung der zweiten Rasteranordnung anzusteuern, und
wobei die Steuerung konfiguriert ist, den kollektiven Scanablenker hochfrequent so anzusteuern, dass Teilbereiche der Probenoberfläche, die in einem Multibildfeld (mFOV) liegen, mit den ersten Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung abgerastert werden.

Die niederfrequente Ansteuerung der Einzel-Ablenker-Anordnung bzw. des Einzel-Ablenker-Arrays erfolgt dabei typischerweise mit einigen Hz, beispielsweise im Bereich von 1 Hz bis 20 Hz, z.B. 10 Hz. Dem gegenüber erfolgt die hochfrequente Ansteuerung des kollektiven Scanablenkers im Bereich einiger MHz, z.B. mit 80 MHz, 90 MHz oder 100 MHz oder sogar mehr. Die niederfrequente Ansteuerung der Einzel-Ablenker-Anordnung erleichtert das Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe der beispielhaften Vorrichtung erheblich, da zusätzliche Information für die Einzel-Ablenker-Anordnung nur mit niedriger Datenrate ins Vakuum gebracht werden muss. Dies gilt selbst dann, wenn diverse Einzel-Teilchenstrahlen individuell abgelenkt werden. Diese Ablenkung wird aber nur einmal oder wenige Male pro Multibildfeld (bei Vorhandensein von mehreren Sets von nominellen Scanbereichen) eingestellt.
Beispielhaft umfasst das Vielstrahl-Teilchenmikroskop eine einzelne Säule; und der Multistrahl-Generator weist eine Multiaperturplatte und ein Multi-Linsen-Array auf. Es sind aber auch andere Varianten möglich, beispielsweise ein Multi-Säulen-System oder das Vorsehen eines Multistrahl-Generators in einem Einzel-Säulen-System umfassend eine Multiaperturplatte und ein Multi-Deflektor-Array.
Beispielhaft ist die Einzel-Ablenker-Anordnung zwischen dem Vielstrahl-Teilchengenerator und dem kollektiven Scanablenker angeordnet. Die Position der Einzel-Ablenker-Anordnung kann also auf verschiedene Weise realisiert sein, wichtig ist hierbei jedoch, dass die Anordnung in einer Position im teilchenoptischen Strahlengang vorgesehen ist, in der die Einzel-Teilchenstrahlen gut voneinander getrennt sind und wobei ein Durchmesser der Einzel-Teilchenstrahlen nicht zu groß ist. Die Position der Einzel-Ablenker-Anordnung sollte des Weiteren so gewählt sein, dass in ihrer Position vorzugsweise ein Ablenken von Einzel-Teilchenstrahlen in Form einer Parallelverschiebung bzw. in Form eines Parallelversatzes erfolgt. Diese Einzel-Ablenker-Anordnung sollte also vorzugsweise nicht in einer Zwischenbildebene liegen. Bevorzugte Positionen für die Einzel-Ablenker-Anordnung sind deshalb kurz hinter der Einzelstrahlerzeugung, also kurz hinter dem Multistrahl-Generator, oder kurz vor oder hinter der Zwischenbildebene (SG-Ebene) im teilchenoptischen Strahlengang. Aber auch andere Positionen sind möglich. Insbesondere kann die Einzel-Ablenker-Anordnung in Richtung des teilchenoptischen Strahlenganges hinter einem Kondensorlinsensystem angeordnet sein.
Beispielhaft weist die Einzel-Ablenker-Anordnung einen Multi-Stigmator auf, der kurz nach dem Multistrahl-Generator angeordnet ist. Dieser Multi-Stigmator kann dabei insgesamt in eine Multiaperturanordnung, die auch den Multistrahl-Generator umfasst, integriert sein. Dieses Beispiel ist besonders einfach, da die Besonderheit in der Art der Ansteuerung des Multi-Stigmators sowie in der Ansteuerung des kollektiven Scanablenkers zur bereichsweisen Inspektion einer Probe liegt. Der Multi-Stigmator kann insbesondere niederfrequent problemlos angesteuert werden. Der Multistigmator kann beispielweise als Oktupol realisiert sein, der Multi-Deflektor als Quadrupol oder Oktupol.
Beispielhaft weist der Multi-Stigmator einen Chip mit einem Speicher auf, und die Steuerung ist konfiguriert, eine Abfolge von Steuersignalen für den Multi-Stigmator zur Erzeugung der zweiten Rasteranordnung in den Speicher hochzuladen und das nächste Steuersignal mittels eines Triggersignals, das den Inspektionsbeginn eines Multibildfeldes (mFOV) kennzeichnet, zu aktivieren. Die Abfolge von Steuersignalen wird also in dem Speicher des Chips gespeichert bzw. gepuffert, der Speicherprozess selbst kann einmalig erfolgen. Alternativ wäre es aber auch möglich, den Multi-Stigmator nach jedem Stage-Move, also vor Beginn des Abrasterns des nächsten Multibildfeldes, mit Steuersignalen bzw. Daten für die konkrete Ansteuerung zu versorgen.
Gemäß einem zusätzlichen oder alternativen Beispiel ist die Einzel-Ablenker-Anordnung kurz vor oder hinter einem Zwischenbild im ersten teilchenoptischen Strahlengang angeordnet. Die Einzel-Ablenker-Anordnung kann dabei einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass ein erster Teil (z.B. in Form des Multi-Stigmators) kurz nach dem Multistrahl-Generator und dass der zweite bzw. ein weiterer Bestandteil kurz nach dem Zwischenbild angeordnet ist.
Die verschiedenen Aspekte der Erfindung mit Ihren diversen Ausführungsvarianten können ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden, sofern dadurch keine technischen Widersprüche resultieren.
Die Erfindung wird noch besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

1: zeigt ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop in schematischer Darstellung (MSEM);
2: zeigt schematisch eine bereichsweise Probeninspektion mittels einem Einzelstrahl-Teilchenmikroskop;
3: zeigt schematisch das erfindungsgemäße Konzept zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops sowie Optimierungsstrategien;
4: zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5: zeigt ein Flussdiagramm eines Workflows zur bereichsweisen Probeninspektion;
6: zeigt schematisch ein Vielstrahl-Elektronenmikroskop mit einer einzelnen Säule zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
7: zeigt schematisch einen Multistigmator mit Chip, der mittels Taktsignal angesteuert werden kann.

1 ist eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems 1 in Form eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops 1, welches eine Vielzahl von Teilchenstrahlen einsetzt. Das Teilchenstrahlsystem 1 erzeugt eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Wechselwirkungsprodukte, bspw. Sekundärelektronen, zu generieren, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Teilchenstrahlsystem 1 ist vom Rasterelektronenmikroskop-Typ („scanning electron microscope“, SEM), welches mehrere primäre Teilchenstrahlen 3 einsetzt, die an mehreren Orten 5 auf eine Oberfläche des Objekts 7 auftreffen und dort mehrere räumlich voneinander getrennte Elektronenstrahlflecken oder Spots erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein, bspw. ein Halbleiterwafer oder eine biologische Probe, und eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche des Objekts 7 ist in einer ersten Ebene 101 (Objektebene) einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 angeordnet.
Der vergrößerte Ausschnitt 11 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Auftrefforten 5, welche in der ersten Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Auftrefforte 25, welche ein 5 × 5-Feld 103 bilden. Die Zahl 25 an Auftrefforten ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlen, und damit die Zahl der Auftrefforte, wesentlich größer gewählt werden, wie bspw. 20 × 30, 100 × 100 und dergleichen.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Feld 103 von Auftrefforten 5 ein im Wesentlichen regelmäßiges rechtwinkliges Feld mit einem konstanten Abstand P1 zwischen benachbarten Auftrefforten. Beispielhafte Werte des Abstands P1 sind 1 Mikrometer, 10 Mikrometer und 40 Mikrometer. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie bspw. eine hexagonale Symmetrie.
Ein Durchmesser der in der ersten Ebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 Nanometer, 5 Nanometer, 10 Nanometer, 100 Nanometer und 200 Nanometer. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100.
Die auf das Objekt treffenden Primärteilchen generieren Wechselwirkungsprodukte bspw. Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen oder Primärteilchen, die aus anderweitigen Gründen eine Bewegungsumkehr erfahren haben, welche von der Oberfläche des Objekts 7 oder von der ersten Ebene 101 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Wechselwirkungsprodukte werden durch die Objektivlinse 102 zu sekundären Teilchenstrahlen 9 geformt. Das Teilchenstrahlsystem 1 stellt einen Teilchenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl sekundärer Teilchenstrahlen 9 einem Detektorsystem 200 zuzuführen. Das Detektorsystem 200 umfasst eine Teilchenoptik mit einer Projektionslinse 205, um die sekundären Teilchenstrahlen 9 auf einen Teilchen-Multi-Detektor 209 zu richten.
Der Ausschnitt 12 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Ebene 211, in welcher einzelne Detektionsbereiche des Teilchen-Multi-Detektors 209 liegen, auf welche die sekundären Teilchenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 liegen in einem Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand P2 zueinander. Beispielhafte Werte des Abstands P2 sind 10 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer.
Die primären Teilchenstrahlen 3 werden in einer Strahlerzeugungsvorrichtung 300 erzeugt, welche wenigstens eine Teilchenquelle 301 (z.B. eine Elektronenquelle), wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multiaperturanordnung 305 und eine Feldlinse 307 umfasst. Die Teilchenquelle 301 erzeugt einen divergierenden Teilchenstrahl 309, welcher durch die Kollimationslinse 303 kollimiert oder zumindest weitgehend kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multiaperturanordnung 305 beleuchtet.
Der Ausschnitt 13 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multiaperturanordnung 305. Die Multiaperturanordnung 305 umfasst eine Multiaperturplatte 313 welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen bzw. Aperturen 315 aufweist. Mittelpunkte 317 der Öffnungen 315 sind in einem Feld 319 angeordnet, welches auf das Feld 103 abgebildet wird, welches durch die Strahlflecken 5 in der Objektebene 101 gebildet wird. Ein Abstand P3 der Mittelpunkte 317 der Aperturen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 Mikrometer, 100 Mikrometer und 200 Mikrometer aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand P3 der Mittelpunkte der Aperturen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 × P3, 0,4 × P3 und 0,8 × P3.
Teilchen des beleuchtenden Teilchenstrahles 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden Teilchenstrahlen 3. Teilchen des beleuchtenden Strahles 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der Teilchenstrahlen 3 bei.
Die Multiaperturanordnung 305 fokussiert aufgrund eines angelegten elektrostatischen Felds jeden der Teilchenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Alternativ können die Strahlfoki 323 virtuell sein. Ein Durchmesser der Strahlfoki 323 kann bspw. 10 Nanometer, 100 Nanometer und 1 Mikrometer betragen.
Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen eine erste abbildende Teilchenoptik bereit, um die Ebene 325, in der die Strahlfoki 323 gebildet werden, auf die erste Ebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Auftrefforten 5 bzw. Strahlflecken entsteht. Soweit in der ersten Ebene eine Oberfläche des Objekts 7 angeordnet ist, werden die Strahlflecken entsprechend auf der Objektoberfläche gebildet.
Die Objektivlinse 102 und die Projektionslinsenanordnung 205 stellen eine zweite abbildende Teilchenoptik bereit, um die erste Ebene 101 auf die Detektionsebene 211 abzubilden. Die Objektivlinse 102 ist somit eine Linse, welche sowohl Teil der ersten als auch der zweiten Teilchenoptik ist, während die Feldlinse 307 nur der ersten Teilchenoptik und die Projektionslinse 205 nur der zweiten Teilchenoptik angehören.
Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang der ersten Teilchenoptik zwischen der Multiaperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 angeordnet. Die Strahlweiche 400 ist auch Teil der zweiten Optik im Strahlengang zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektorsystem 200.
Weitergehende Informationen zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multiaperturplatte und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/ 024881 A2 , WO 2007/028595 A2 , WO 2007/028596 A1 , WO 2011/124352 A1 und WO 2007/060017 A2 und den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2013 016 113 A1 und DE 10 2013 014 976 A1 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch in Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem weist weiterhin ein Computersystem 10 auf, das sowohl zur Steuerung der einzelnen teilchenoptischen Komponenten des Vielzahl-Teilchenstrahlsystems ausgebildet ist, als auch zur Auswertung und Analyse der mit dem Multi-Detektor 209 gewonnenen Signale. Es kann auch zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Das Computersystem 10 kann dabei aus mehreren Einzelcomputern oder Komponenten aufgebaut sein.
2 zeigt schematisch eine bereichsweise Probeninspektion mittels einem Einzelstrahl-Teilchenmikroskop. Dabei deutet Bezugszeichen 50 ein Einzelbildfeld an, das mit einem Einzelstrahl-System abgerastert werden kann. Die Größe eines solchen Einzelbildfeldes 50 beträgt typischerweise 100 µm × 100 µm. 2A zeigt eine volle Inspektion. Eine volle Inspektion („full inspection“) mittels einem Einzelstrahl-Elektronenmikroskop ist dabei verhältnismäßig aufwändig und das abzurasternde Einzelbildfeld mit insgesamt 10.000 µm² verhältnismäßig groß. Wenn man nun entweder aus Vorwissen über die zu untersuchende Probe oder aus einer vorangegangenen Detektion, beispielsweise mittels einem optischen Inspektionssystem, weiß, in welchen Bereichen 51, 52, 53 etc. des Bildfeldes 50 Defekte zu erwarten sind, so kann man diese Bereiche gezielt mit dem Scanner des Einzelstrahl-Systems anfahren und die interessierenden Bereiche gezielt abrastern: Diese bereichsweise Inspektion ist in 2B dargestellt: Es ist im Vorfeld bereits bekannt, dass an insgesamt sieben Stellen Defekte zu erwarten sind. Deshalb werden die kritischen Positionen separat angefahren und dann werden die zugehörigen interessierenden Bereiche 54, 55, 56- wie in 2B durch die kleinen Quadrate illustriert - abgerastert. Die interessierenden Bereiche 54, 55 und 56 sind dabei deutlich kleiner als das Gesamtbildfeld 50. Typischerweise haben sie eine Fläche von etwa 1 µm². Durch die bereichsweise Probeninspektion lässt sich deshalb bereits eine Geschwindigkeitssteigerung erreichen, hier etwa um den Faktor 1000.
3 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Konzept zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops. Dabei erläutern die einzelnen Darstellungen a), b), c) d) schrittweise das Konzept. Im dargestellten Beispiel umfasst das Multibildfeld 60 insgesamt zwölf Einzelbildfelder 61 bis 72. Diese Einzelbildfelder können direkt aneinander angrenzen oder geringfügig miteinander überlappen. Dies ist aus zeichnerischen Gründen in 3 nicht deutlicher dargestellt. Wiederum sei nun bekannt, an welchen Positionen mit Defekten d1 bis d7 zu rechnen ist. Wird nun ein herkömmliches Vielstrahl-Teilchenmikroskop, insbesondere mit einem Einzelsäulen-System, zur Probeninspektion eingesetzt, so würde gemäß dem Stand der Technik die gesamte Fläche des Multibildfeldes 60 abgerastert. Insbesondere würden sämtliche Einzelbildfelder 60 bis 72 abgerastert. Dies bringt nun aber keine wesentliche Verfahrensbeschleunigung. Es ist nun aber möglich, die tatsächlich abzurasternden Bereiche kleiner zu wählen als die Einzelbildfelder 61 bis 72. Dieser erste Ansatz ist in 3a dargestellt: In jedem Einzelbildfeld 61 bis 72 sind nominelle Scanbereiche 81 bis 92 eingezeichnet, die im gezeigten Beispiel allesamt gleich groß und gleich positioniert sind. Die Größe der nominellen Scanbereiche 81 bis 92 ist in 3A so gewählt, dass alle Defekte d1 bis d7 auch tatsächlich in den nominellen Scanbereichen 81 bis 92 liegen und somit abgerastert werden können. Dies bedeutet aber nur eine kleine Geschwindigkeitssteigerung, da die nicht-abgerasterte Fläche sehr klein ist. Es wäre folglich besser, wenn man den tatsächlichen Scanbereich je Einzelbildfeld verkleinern würde.
Diesen Ansatz illustriert 3b: Die Einzelbildfelder 61 bis 72 des Multibildfeldes 60 sind identisch, ebenso die eingezeichneten Defekte d1 bis d7. Anders als in 3a sind aber nominelle Scanbereiche 81 bis 92 vorgesehen, die deutlich kleiner sind als die in 3a dargestellten. In den schematischen Figuren wirken die Defekte d1 bis d7 verhältnismäßig groß. Dabei sind die Defekte d1 bis d7 in der Realität deutlich kleiner. Was aber in den Figuren schematisch angedeutet wird, ist folgender Sachverhalt: Die Mittel, mit deren Hilfe die in der Regel nur wenige Nanometer großen Defekte entdeckt werden können, haben nur eine gewisse Genauigkeit, mit der sie die Position der Defekte finden können. Diese Genauigkeit ist bereits prinzipiell durch die Wellenlänge des verwendeten optischen Lichtes zum Auffinden der Defekte begrenzt. Weiterhin ist die relative Positionierungsgenauigkeit zwischen dem optischen Mittel und dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop relevant, wobei diese relative Positionierungsgenauigkeit z.B. durch die Positioniergenauigkeit der beiden Stages und die Positionierungsgenauigkeit der Einzel-Teilchenstrahlen zur Stage und durch weitere Faktoren gegeben ist. Was also sichergestellt werden muss, ist, dass ein Defekt d1 bis d7 im zu inspirierenden Bereich liegt. Ein zu inspizierender Bereich kann typischerweise Kantenlängen zwischen 250 nm und 2 µm aufweisen.
Bezogen auf das Ausführungsbeispiel in 3b ist es aber nun nicht so, dass unter jedem nominellen Scanbereich 81 bis 92 auch tatsächlich ein Defekte d1 bis d7 zu liegen käme: Denn das Muster der Defekte d1 bis d7 orientiert sich nicht an dem Muster der nominellen Scanbereiche 81 bis 92. Stattdessen ist es so, dass nur in den Einzelbildfeldern 64 und 66 die Defekte d2 und d3 mit den nominellen Scanbereichen 84 und 86 überlappen. Würde man nun kollektiv in der ersten Rasteranordnung der Einzel-Teilchenstrahlen, also beim Abrastern der nominellen Scanbereiche 81 bis 92, die Probe bereichsweise abrastern, so blieben zahlreiche Defekte undetektiert. Dies gilt es zu vermeiden.
Den entsprechenden Ansatz hierfür illustriert 3c: In 3c wurden nominelle Scanbereiche zu inspizierenden Bereichen, hier also den Defekten d1 bis d7, weitgehend zugeordnet: Der nominelle Scanbereich 81 wurde dem Defekt d1 zugeordnet. Um den Defekt d1 tatsächlich abzurastern, muss der nominelle Scanbereich 81 verschoben werden, eine neue Position ist der Scanbereich 81' in 3C. Ebenso wurde in Bildfeld 67 der nominelle Scanbereich 87 an die neue Position 87' verschoben und überdeckt nun den Defekt d4. Entsprechendes gilt für den nominellen Scanbereich 91, 91' und den Defekt d5 sowie für den nominellen Scanbereich 92, 92' und den Defekt d7. Dabei ist es in dem Beispiel gemäß 3c so, dass in dem Einzelbildfeld 72 ein Defekt d6 nicht zugeordnet worden ist. In dem Bildfeld 72 befinden sich nämlich zwei Defekte, d6 und d7. Außerdem ist es so, dass der nominelle Scanbereich 88 in 3c nicht zugeordnet worden ist und deshalb auch nicht verschoben wird, denn im Einzelbildfeld 68 befindet sich kein Defekt.
Eine weitere Verbesserung dieser Situation ist deshalb in 3d dargestellt: Die dargestellte Situation ist identisch mit der in 3c dargestellten mit Ausnahme der in den Einzelbildfeldern 68 und 72 dargestellten Situation: Der nominelle Scanbereich 88 des Bildfeldes 68 wird verschoben in das Einzelbildfeld 72 und bildet dort den verschobenen nominellen Scanbereich 88'. Dieser überdeckt nun den Defekt d6, der vorher nicht zugeordnet gewesen ist. Auf diese Weise haben alle Defekte d1 bis d7 nun jeweils eine Zuordnung zu nominellen Scanbereichen erfahren und durch eine Verschiebung derselben ist es möglich, die Defekte d1 bis d7 bei einem Abrastern der Probenoberfläche auch tatsächlich zu inspizieren.
In den 3a und 3b entsprechen die nominellen Scanbereiche 81 bis 92, die jeweils unverschoben sind, einer ersten regelmäßigen Rasterkonfiguration. Demgegenüber zeigen die 3c und 3d zwei unterschiedliche zweite Rasteranordnungen. Gemäß 3c sind bei der zweiten Rasteranordnung insgesamt sechs Positionen von Einzel-Teilchenstrahlen gegenüber der ersten Rasterkonfiguration verschoben. In 3d sind insgesamt sieben Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasterkonfiguration verschoben gegenüber der ersten Rasteranordnung. Die übrigen Einzel-Teilchenstrahlen bleiben positionell unverändert, sie rastern die Probe ebenfalls mit ab, ohne dabei allerdings Defekte abzurastern.
In 3c sind sämtliche Verschiebungen von nominellen Scanbereichen zu tatsächlichen bzw. verschobenen Scanbereichen kleiner als der Pitch zwischen den Einzel-Teilchenstrahlen bezogen auf die erste Rasterkonfiguration. In 3d gilt dies nicht für alle Einzel-Teilchenstrahlen, die verschoben worden sind: Die Ausnahme bildet der dem Einzelbildfeld 68 zugehörige Einzel-Teilchenstrahl, der über die Bildfeldgrenze zwischen den Bildfeldern 68 und 72 hinaus verschoben worden ist (verschobener Scanbereich 88'). In 3d liegt nun also eine Situation vor, bei der zeitgleich aus demselben Einzelbildfeld 72 ausgehende Sekundärstrahlen im Detektionspfad des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes wieder getrennt werden müssen. Dies kann man dadurch erreichen, dass die Auflösung im Sekundärpfad hoch genug gewählt wird, so dass zweite Einzel-Teilchenstrahlen zwischen den zu inspizierenden Bereichen getrennt werden können, auch wenn sie nahe beieinander liegen, und insbesondere demselben Einzelbildfeld (sFOV) auf der Probe zuzuordnen sind. Es ist beispielsweise auch möglich, im Sekundärpfad ein Multi-Deflektor-Array anzuordnen, um einen der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen wieder zurück zu derjenigen Detektionseinheit zu lenken, die dem ursprünglichen Bildfeld (hier: Bildfeld 58) zuzuordnen ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine geschickte Wahl der Parameter Rotation, Vergrößerung und Shift eines Multibildfeldes dazu beitragen, die Sekundärstrahlen im Detektionspfad wieder zu trennen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Detektionssystem mit einer Vielzahl von Detektionsbereichen zu verwenden, wobei die Anzahl der Detektionsbereiche größer ist als die Anzahl der Einzel-Teilchenstrahlen im Primärpfad bzw. Sekundärpfad des Systems. Es ist auch möglich, pro Einzel-Teilchenstrahl-Paar (aus Primarstrahl und Sekundärstrahl) einen Detektionsbereich zu wählen, wobei dieser wiederum in Unterdetektionsbereiche unterteilt sein kann. In diesem Zusammenhang wird erneut auf die zum Detektionssystem und insbesondere zu einem dynamischen Detektionssystem offenbarten Details der DE 10 2015 202 172 A1 hingewiesen, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in diese Patentanmeldung mit aufgenommen ist.
Die 3e bis 3h illustrieren Optimierungsstrategien im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei kann zum einen die erste Rasteranordnung optimiert werden, zum anderen kann die Lage der nominellen Scanbereiche optimiert werden. 3e zeigt dabei ein Optimierungsstrategie basierend auf einer Verschiebung/einem Shift der ersten Rasteranordnung: Diese Verschiebung wird aus einem Vergleich der Darstellung gemäß 3d mit der Darstellung gemäß 3e ersichtlich: Die Rasteranordnung bzw. das Multibildfeld 60 ist in 3e verglichen zu der Darstellung in 3d nach unten verschoben, und zwar etwa um einen halben Pitch. Dies hat zur Folge, dass die Defekte d6 und d7 durch die Verschiebung der ersten Rasteranordnung nicht mehr demselben Einzelbildfeld 72 zugeordnet sind. Stattdessen befindet sich der Defekt d6 im Einzelbildfeld 72 und der Defekt d7 in dem benachbarten Einzelbildfeld 76. Durch diese Verschiebung erfolgt also ein gleichmäßigeres Verteilen der Defekte d1 bis d7 auf die Einzelbildfelder 61 bis 76. Jedes Einzelbildfeld weist maximal einen Defekt d1 bis d7 auf. Dabei wird keiner der Defekte d1 bis d7 durch die Grenzen der Rasterkonfiguration durchgeschnitten. Außerdem ist die Lage der nominellen Scanbereiche 81 bis 96 in 3e eine andere als die Lage der nominellen Scanbereiche 81 bis 88 gemäß 3d: Befinden sich die nominellen Scanbereiche 81 bis 92 von 3d links oben in jedem Einzelbildfeld 61 bis 72, so befinden sich diese in 3e nun links unten in den Einzelbildfeldern 61 bis 76. Es wurden also zweierlei Dinge verändert: Zum einen wurde die erste Rasteranordnung zur Optimierung verschoben, zum anderen wurden die Anordnung der nominellen Scanbereiche in den Einzelbildfeldern geändert bzw. ebenfalls optimiert. Dabei wurden hier 16 statt der bisherigen 12 sFOVs gezeigt, dies stellt aber keine Beschränkung der Allgemeinheit dar.
3f illustriert nun eine weitere Optimierungsstrategie durch das Einstellen einer Vergrößerung der ersten Rasteranordnung. Das Einstellen der Vergrößerung der ersten Rasteranordnung korrespondiert dabei mit dem Einstellen eines Pitches zwischen den Einzel-Teilchenstrahlen und korrespondiert des Weiteren mit der Größe der jeweiligen Einzelbildfelder 61 bis 72, die mit der Vielzahl der ersten Einzel-Teilchenstrahlen abgerastert werden sollen. Auch durch die Vergrößerung bzw. das Vergrößern des Pitches ist es in 3f so, dass jedes Einzelbildfeld 61 bis 72, wenn überhaupt, nur einen einzigen Defekt aufweist. Allerdings kann dieselbe Fläche (wenn auch unterbrochen) nun mit einer geringeren Anzahl von Einzel-Teilchenstrahlen abgerastert werden: Während in 3e sieben Defekte auf insgesamt 16 Einzelbildfelder verteilt sind, sind es gemäß dem Beispiel in 3f sieben Defekte auf nur noch 12 Einzelbildfelder und dabei sind diese Defekte gleichmäßig verteilt. Auch die Variation des Pitches kann also maßgeblich zu einer Geschwindigkeitssteigerung des erfindungsgemäßen Verfahrens beitragen.
3g offenbart eine weitere Optimierungsstrategie, nämlich ein Rotieren der ersten Rasteranordnung. Ähnlich wie auch bei einem Verschieben der Rasteranordnung gemäß 3e kann durch eine zusätzliche oder alternative Rotation der ersten Rasteranordnung erreicht werden, dass nur eine genau definierte Anzahl von Defekten, insbesondere hier genau ein Defekt je Einzelbildfeld vorgesehen ist. Auch die Wahl der Orientierung der Rasteranordnung und daran geknüpft die Wahl der Orientierung eines Multibildfeldes insgesamt ist also ein wichtiger Parameter zum Erreichen der bestmöglichen Geschwindigkeitssteigerung.
3h illustriert nun beispielhaft das Erzeugen einer Abstandsverteilung von zu inspizierenden Bereichen bzw. Defekten aus den bereitgestellten Positionsdaten und erläutert weitere Optimierungsstrategien des erfindungsgemäßen Verfahrens: Dargestellt ist in dem Diagramm, wie der paarweise Abstand von zu inspizierenden Bereichen bzw. Defekten hinsichtlich seiner Häufigkeit verteilt ist. Auf der x-Achse ist der paarweise Abstand zwischen benachbarten Defekten aufgetragen, abgekürzt mit ROI D, auf der y-Achse ist die Anzahl bzw. Häufigkeit aufgetragen.
Zur Erzeugung eines solchen Histogramms könnte beispielsweise bezogen auf 3f der Abstand des Defektes d3 zu den Defekten d1, d2, d4 und d5 bestimmt werden. Ähnlich kann für den Defekt d4 vorgegangen werden: Hier könnte z.B. der Abstand des Defektes d4 jeweils zu den Defekten d3, d2, d5 und d6 bestimmt werden usw. Dabei ist es wichtig, dass Abstände nicht doppelt gezählt werden. In dem in 3h dargestellten Histogramm ist es nun so, dass es einen wahrscheinlichsten Abstand zwischen zu inspizierenden Bereichen bzw. Defekten d gibt. Je schmaler die Verteilung, desto charakteristischer und signifikanter ist ein Mindestabstand zwischen zueinander benachbarten Defekten definierbar. Des Weiteren ist in 3h eine untere Grenze c eingezeichnet. Diese untere Grenze oder dieser Cut-off c kann zur Festlegung des Pitches der ersten Rasteranordnung verwendet werden: Nur eine geringe Anzahl von Defekten weist einen Mindestabstand zu benachbarten Defekten auf, der kleiner ist als der der Grenzwert c. Es ist beispielsweise möglich, dass mehr als 95%, mehr als 98% oder sogar mehr als 99% aller Defekte einen Abstand zu ihrem nächsten Nachbarn aufweisen, der größer oder gleich diesem Grenzwert c ist. Es ist nun möglich, den Pitch auf den Grenzwert c einzustellen. Dies hat zur Konsequenz, dass für den ganz überwiegenden Anteil aller Defekte gilt, dass diese jeweils als einziger Defekt in einem Einzelbildfeld angeordnet sind.
Es ist eine weitere Variante, den Pitch zum Festlegen der ersten Rasteranordnung so zu wählen, dass eine Abstandsverteilung von zu inspizierenden Bereichen einen bestimmten Bruch eines einzustellenden Pitches darstellt: beispielsweise genau ½ Pitch oder ⅓ Pitch oder allgemein $\frac{1}{n}$
Pitch. Ist die Verteilung des Histogramms schmal genug, weist eine ganz überwiegende Anzahl aller Einzelbildfelder dann entweder genau 2, genau 3 oder genau n Defekte auf oder gar keinen Defekt auf. Auch hier kann also eine sehr gleichmäßige Verteilung von zu inspizierenden Bereichen auf Einzelbildfelder erreicht werden. Diese sehr gleichmäßige Verteilung führt dann wiederum zu der gewünschten Geschwindigkeitssteigerung des Inspektionsverfahrens.
Es ist möglich, die beschriebenen Optimierungsstrategien noch weiter zu verfeinern oder zu ergänzen oder ganz oder teilweise miteinander zu kombinieren.
4 zeigt nun ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die gemäß 3 beschriebenen Konzepte angewendet werden. Das Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, das mit einer Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen arbeitet, umfasst dabei die folgenden Schritte:
In Verfahrensschritt S1 erfolgt das Bereitstellen von Positionsdaten für eine Vielzahl von zu inspizierenden Bereichen d1 bis d7 auf der Probe. Es ist möglich, dass diese Positionsdaten bereits bekannt sind, es ist aber auch möglich, dass diese erst im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden. Beispielsweise können die Positionsdaten mittels optischer Inspektion zur Erkennung von Halbleiterdefekten generiert werden, und/oder die Positionsdaten können basierend auf existierendem Vorwissen über die Probe generiert werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 erfolgt das Bereitstellen einer ersten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen, wobei jedem Einzel-Teilchenstrahl ein Einzelbildfeld 61 bis 72 auf der Probe 7 zugeordnet ist. Die erste Rasteranordnung kann dabei insbesondere eine regelmäßige hexagonale Rasteranordnung sein. Aber auch eine andere regelmäßige Ausgestaltung der Rasteranordnung oder gar eine unregelmäßige Anordnung der Rasteranordnung sind möglich. Die erste Rasteranordnung kann dabei gezielt festgelegt bzw. gemäß Optimierungsstrategien - wie vorstehend insbesondere unter Bezugnahme auf die 3e bis 3h beschrieben - gewählt werden, um das Verfahren schneller zu machen.
In einem weiteren Verfahrensschritt S3 erfolgt das Festlegen der Position eines nominellen Scanbereiches 81 bis 92 in jedem Einzelbildfeld 61 bis 72 bezogen auf die erste Rasteranordnung, wobei die Abmessungen des nominellen Scanbereiches 81 bis 92 kleiner sind als das vollständige Einzelbildfeld 61 bis 72. Das Festlegen der Position der nominellen Scanbereiche in jedem Einzelbildfeld 61 bis 72 kann dabei anhand vorteilhafter Kriterien erfolgen. Solche Kriterien sind beispielsweise das Maximieren der Anzahl von nominellen Scanbereichen 81 bis 92, die bereits in der ersten Rasterkonfiguration die zu inspizierenden Bereiche d1 bis d7 wenigstens teilweise, insbesondere vollständig überdecken. Ein weiteres Kriterium ist das Minimieren der Anzahl von Einzel-Teilchenstrahlen 3, die in der zweiten Rasterkonfiguration anders positioniert sind als in der ersten Rasterkonfiguration. Ein weiteres Kriterium ist das Begrenzen einer Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen in der zweiten Rasteranordnung verglichen zur ersten Rasteranordnung. Auch diese Strategien tragen zur Geschwindigkeitssteigerung des Verfahrens bei.
Außerdem ist es möglich, die erste Rasteranordnung vorteilhaft zu wählen, zum Beispiel einen regelmäßigen Pitch zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen gezielt einzustellen. Dadurch kann beispielsweise die Anzahl von zu inspizierenden Bereichen d1 bis d7, die innerhalb eines Multibildfeldes 60 liegen, erhöht werden. Außerdem ist es vorteilhaft, die zu inspizierenden Bereiche d1 bis d7 auf die Einzelbildfelder 61 bis 72 möglichst gleichmäßig zu verteilen. In 3 ist deshalb in den allermeisten Einzelbildfeldern 61 bis 72-wenn überhaupt - nur ein einzelner Defekt d1 bis d7 vorhanden.
In einem weiteren Verfahrensschritt S4 erfolgt das Zuordnen eines nominellen Scanbereiches 81 bis 92 zu einem zu inspizierenden Bereich d1 bis d7 für mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl 3. Im Beispiel gemäß 3d erfolgen insgesamt sieben Zuordnungen.
In einem weiteren Verfahrensschritt S5 erfolgt das Ermitteln einer individuellen Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich 81 bis 92 und dem diesem zugeordneten zu inspizierenden Bereich d1 bis d7 für den mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl 3. Diese individuelle Positionsabweichung wird also für alle Paare von nominellen Scanbereichen und zu inspizierenden Bereichen ermittelt. Dabei kann diese Positionsabweichung auch null sein, nämlich dann, wenn der nominelle Scanbereich den zu inspizierenden Bereich bereits überdeckt (vgl. nominelle Scanbereiche 84 und 86 in 3d). Letztlich entspricht die individuelle Positionsabweichung einer Verschiebung des nominellen Scanbereiches in der zweiten Rasteranordnung verglichen zur ersten Rasteranordnung. Die individuelle Positionsabweichung ist beispielsweise die Verschiebung des nominellen Scanbereiches 81 gemäß 3b verglichen zum verschobenen nominellen Scanbereich 81' in 3d.
In einem weiteren Verfahrensschritt S6 erfolgt das Verändern der ersten Rasteranordnung gemäß der jeweils ermittelten individuellen Positionsabweichung und dadurch das Erzeugen einer zweiten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen 3, sodass die zugeordneten zu inspizierenden Bereiche d1 bis d7 gezielt abgerastert werden können. Eine beispielhafte zweite Rasteranordnung ist in 3c aus der Position der nominellen Scanbereiche bzw. gegebenenfalls der verschobenen nominellen Scanbereiche ersichtlich. Entsprechendes gilt für die Darstellung gemäß 3d bis 3e.
In einem weiteren Verfahrensschritt S7 erfolgt ein bereichsweises Abrastern der Probe 7 mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen 3 in der zweiten Rasteranordnung. Dabei werden möglichst viele, bevorzugt alle zu inspizierenden Bereiche d1 bis d7 abgerastert. Mit der Rasterkonfiguration gemäß 3d gelingt dies im dargestellten Beispiel von 3, mittels der zweiten Rasterkonfiguration, gemäß 3C gelingt dies nur unvollständig, da der Defekt d6 in 3c nicht mit abgerastert würde. Die zweite Rasterkonfiguration gemäß 3d ist also insgesamt vorteilhafter, wobei nur in einem Fall eine größere Positionsabweichung bzw. größere Ablenkung eines Einzel-Teilchenstrahles 3 zur Erzeugung der zweiten Rasteranordnung in Kauf genommen wird: Nur für den dem Bildfeld 68 zugeordneten Einzel-Teilchenstrahl gilt, dass dieser um mehr als den einfachen Pitch abgelenkt wird. Die Ablenkung ist dann aber trotzdem kleiner als der zweifache Pitch bezogen auf die erste Rasteranordnung. Allgemein gilt, dass vorteilhafterweise eine Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen 3 in der zweiten Rasterkonfiguration verglichen zur ersten Rasteranordnung nur dann gleich oder größer ist als der Pitch in der ersten Rasteranordnung, wenn in dem durch diese Positionsabweichung erreichten benachbarten Einzelbildfeld (sFOV) bezogen auf die erste Rasteranordnung mehr zu inspizierende Bereiche (hier: d6, d7) angeordnet sind als in dem ursprünglich dem Einzel-Teilchenstrahl 3 zugeordneten Einzelbildfeld (sFOV 68) bezogen auf die erste Rasteranordnung. Dort war nämlich kein Defekt vorhanden.
Ebenfalls vorteilhafte zweite Rasterkonfigurationen sind den 3e, 3f, 3g zu entnehmen, wobei im dargestellten Beispiel die Einstellung der Vergrößerung den größten Geschwindigkeitsvorteil bringt (vgl. obige Ausführungen).
Bevorzugt wird das Verfahren mittels eines Multistrahl-Elektronenmikroskops durchgeführt, das eine einzelne Säule aufweist. Dabei überlappen die benachbarten Einzelbildfelder 61 bis 72 des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes 1 miteinander. Außerdem ist es so, dass das bereichsweise Abrastern der Probe gemäß Schritt S7 mittels eines kollektiven Scanablenkers für die Einzel-Teilchenstrahlen erfolgt. Für die individuelle Ablenkung einzelner Einzel-Teilchenstrahlen zum Erzeugen der zweiten Rasteranordnung wird hingegen ein einzelner Ablenker, beispielsweise in Form einer Einzel-Ablenker-Anordnung, verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Multistigmator handeln. Es ist aber auch möglich, eine separate Einzel-Ablenker-Anordnung vorzusehen.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Workflows zur bereichsweisen Probeninspektion. Dabei wird nicht nur ein einzelnes Multibildfeld 60 bereichsweise abgerastert, sondern es werden mehrere, beispielsweise n Multibildfelder nacheinander bereichsweise abgerastert. In einem Verfahrensschritt W1 werden bezogen auf ein erstes Multibildfeld mFOV1 den Positionsdaten zugeordnete Steuerungssignale mittels einer Steuerung in den kollektiven Scanablenker und in eine Einzel-Ablenker-Anordnung geladen. In einem Verfahrensschritt W2 erfolgt dann - wie oben in Zusammenhang mit 4 beschrieben - eine bereichsweise Inspektion des MFOV1. Nach Abschluss dieser Inspektion erfolgt eine Probenbewegung bzw. ein Stage-Move, bei dem die zu inspizierende Probe relativ zu dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 verschoben wird. Dadurch ist es möglich, ein weiteres Multibildfeld mFOV2 bereichsweise zu inspizieren: Wiederum werden in einem Verfahrensschritt W4 die den Positionsdaten zugeordnete Steuerungssignale für die zu inspizierenden Bereiche in das System 1 hochgeladen und die Einzel-Ablenker-Anordnung sowie der kollektive Scanablenker 110 werden entsprechend angesteuert. In Schritt W5 erfolgt dann die entsprechende Inspektion des zweiten Multibildfeldes mFOV2. Daraufhin folgt erneut eine Verschiebung der Probe 7 gegenüber dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop 1 (Stage-Move). Dies lässt sich entsprechend so lange fortsetzen, bis das letzte, hier das n-te Multibildfeld mFOVn bereichsweise inspiziert worden ist. Anstatt die Positionsdaten je Multibildfeld in den kollektiven Scanablenker und in die Einzel-Ablenker-Anordnung hochzuladen, können auch alle Steuerungssignale auf einmal hochgeladen und dann mittels eines Triggersignals nach einer Probenbewegung abgerufen / freigegeben werden.
6 zeigt schematisch ein Vielstrahl-Elektronenmikroskop mit einer einzelnen Säule zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die 1 und 6 entsprechen einander, aber 6 zeigt mehr Details hinsichtlich der teilchenoptischen Elemente. In 6 ist im Bereich des Überkreuzungspunktes 108 (engl. „cross-over“) ein kollektiver Scanablenker 110 angeordnet. Mit diesem kollektiven Scan-Ablenker 110 werden alle Einzel-Teilchenstrahlen gleichermaßen abgelenkt und der Scan-Ablenker 110 wird so mittels der Steuerung 10 angesteuert, dass die Vielzahl an Einzel-Teilchenstrahlen die Probenoberfläche 25 in der gewünschten Weise abrastert. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geschieht diese Abrasterung bereichsweise, wobei die Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen 3 gemäß der zweiten unregelmäßigen Rasteranordnung angeordnet sind, die von der regelmäßigen ersten Rasteranordnung abweicht.
Die Erzeugung der zweiten (unregelmäßigen) Rasteranordnung erfolgt durch eine gezielte Ablenkung von ausgewählten Einzel-Teilchenstrahlen. Dazu wird pro Multibildfeld einmalig (einmalig sofern ein einzelnes Set von nominellen Probenbereichen vorgesehen ist) eine Ablenkung der ausgewählten/ zu inspizierenden Bereichen zugeordneten Einzel-Teilchenstrahlen durchgeführt, diese Ablenkung wird dann während der bereichsweisen Abrasterung in dem Multibildfeld (mFOV) beibehalten. Die Einstellung ist deshalb technisch einfach bzw. kann niederfrequent mit einer Rate von nur wenigen Hertz, z.B. 5 oder 10 Hz, erfolgen. Im gezeigten Beispiel in 6 kann die Steuerung 10 die beschriebene Strahlablenkung durch eine Ansteuerung eines Multistigmators erzielen. Der Multistigmator ist Bestandteil der Mikrooptik 306 und umfasst im gezeigten Beispiel die Komponenten 306.1 und 306. 2. Eine oder beide dieser Komponenten 306.1, 306.2 können zum Einstellen der zweiten Rasteranordnung verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann für die Einstellung der zweiten Rasteranordnung auch das Einzel-Ablenker-Array 390 über die Steuerung 10 angesteuert werden. Im gezeigten Beispiel befindet sich dieses kurz nach der Zwischenbildebene 325; eine Anordnung innerhalb einer Zwischenbildebene ist nicht sinnvoll, da dann eine nur sehr geringe Positionsänderung der Strahlen bewirkt werden könnte. In beiden diskutierten Fällen befindet sich das Mittel/ befinden sich die Mittel zur individuellen Strahlablenkung in einer Position, in der zum Einen die Einzel-Teilchenstrahlen gut voneinander getrennt sind und in der zum Anderen Teilchenstrahldurchmesser der Einzel-Teilchenstrahlen jeweils gering ist; es sind prinzipiell auch andere Anordnungen eines einteiligen oder mehrteiligen Einzel-Ablenker-Arrays möglich.
6 zeigt auch Details des Projektionssystems 205. Dieses umfasst neben dem Projektionslinsensystem mit mehreren Projektionslinsen 205.1, 205.2 und 205.3 auch einen weiteren kollektiven Scanablenker222, den sog. Anti-Scan. Dieser ist eingerichtet, die Vielzahl der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen, die von der Probe 7 ausgehen, über die Detektionseinrichtung 200 zu führen. Er wird ebenfalls mittels der Steuerung 10 angesteuert.
Optional ist es möglich, mittels eines Einzel-Ablenker-Arrays 220, das niederfrequent über die Steuerung 1 angesteuert werden kann, Positionen der zweiten Einzel-Teilchenstrahlen auf der Detektionseinheit 200 anzupassen - ob dies notwendig ist, hängt von der Art der verwendeten Detektionseinheit 200 ab. Bei Verwendung eines Elektronendetektors vom CMOS-Typ mit einer Vielzahl von Pixeln ist die Verwendung des Einzel-Ablenker-Arrays 220 nicht erforderlich, da dann nur die Zuordnung der Sensorpixel zu den Strahlflecken eine andere ist.
7 zeigt schematisch einen Multi-Stigmator, der einen Chip mit einem Speicher aufweist. Konkret zeigt 7 einen Multi-Stigmator mDEF, der im Vakuum angeordnet ist. Der Multi-Stigmator mDEF weist im gezeigten Beispiel zwei Bestandteile bzw. Platten auf. Einerseits umfasst er eine Platte mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und zum anderen eine Platte mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS). Die beiden Platten können, müssen aber nicht, aufeinander befestigt sein. Die ASIC-Platte im gezeigten Beispiel umfasst eine CPU, ein RAM, ein ROM, einen Analog-Digital-Wandler D/A sowie eine Ein-/Ausgabe I/O. Über die Eingabe/Ausgabe I/O werden der CPU Steuersignale CTRL zugeführt. Diese werden von außerhalb des Vakuums in das Vakuum hineingeleitet, in dem sich der Multi-Stigmator samt Chip mDEF befindet. Zusätzlich wird ein Taktsignal CLK über eine Taktleitung/Clock-Leitung über das I/O an die CPU weitergegeben. Die Steuersignale CTRL können im RAM abgelegt werden und die CPU wird dazu verwendet, mittels des Digital-Analogwandler D/A die MEMS-Platte mit den Elektroden (hier: Oktupolen) des Multi-Stigmators bzw. des Multi-Stigmator-Arrays mDEF anzusteuern.
Das Vorsehen einer Clock-Leitung bzw. Taktleitung hat folgende Vorteile: Die Anzahl der Kontrollleitungen CTRL von außerhalb des Vakuums hinein in das Vakuum ist in ihrer Anzahl begrenzt bzw. verhältnismäßig gering. Es ist außerdem nicht notwendig, die Steuerungssignale zeitlich synchronisiert mit dem Abrastern der Probe an den Multi-Stigmator mDEF zu senden: Stattdessen ist es möglich, die Steuerungssignale CTRL vorab, z.B. während einer Kalibrierung des Systems oder während eines Wechselns des Bildfeldes (Multibildfeldwechsel, oftmals gekoppelt an eine Stage-Bewegung) hochzuladen und im RAM-Speicher abzulegen. Es ist dann nur noch notwendig, im richtigen Moment das Clock- bzw. Taktsignal CLK an die CPU zu senden, damit die entsprechenden Steuerungssignale CTRL aus dem RAM abgerufen und mittels des D/A-Wandlers an die Anschlüsse der MEMS-Platte bzw. an die Oktupole weitergegeben wird. Beispielhaft sind in 7 nur 4 Leitungen für einen Oktupol gezeigt, die Verdrahtung der anderen Oktupole auf der MEMS-Platte erfolgt entsprechend.
Es ist mit dem in 7 dargestellten Beispiel also möglich, eine Abfolge von Steuersignalen für den Multi-Stigmator mDEF zur Erzeugung der zweiten Rasteranordnung in den Speicher RAM hochzuladen und das nächste Steuersignal mittels eines Triggersignals, hier des Signals CLK, zu aktivieren. Die Abfolge von Steuersignalen CTRL wird also in dem Speicher RAM des Chips gespeichert bzw. gepuffert, der Speicherprozess selbst kann einmalig erfolgen. Alternativ ist es aber auch möglich, den Multi-Stigmator mDEF nach jeder Stage-Bewegung, also vor Beginn des Abrasterns des nächsten Multibildfeldes, mit Steuersignalen CTRL bzw. Daten für die konkrete Ansteuerung zu versorgen.
Bezugszeichenliste

1: Mehrstrahl-Teilchenmikroskop
3: primäre Teilchenstrahlen (Einzel-Teilchenstrahlen)
5: Strahlflecken, Auftrefforte
7: Objekt
8: Probentisch
9: sekundäre Teilchenstrahlen
10: Computersystem, Steuerung
11: sekundärer Teilchenstrahlengang
13: primärer Teilchenstrahlengang
25: Probenoberfläche, Waferoberfläche
50: Einzelbildfeld (Einzelstrahl-System)
51: Bereich des Einzelbildfelds 50
51: Bereich des Einzelbildfelds 50
52: Bereich des Einzelbildfelds 50
53: Bereich des Einzelbildfelds 50
54: zu inspizierender Bereich des Einzelbildfeldes 50
55: zu inspizierender Bereich des Einzelbildfeldes 50
56: zu inspizierender Bereich des Einzelbildfeldes 50
60: Multibildfeld (mFOV)
61 bis 76: Einzelbildfeld (Multistrahl-System)
81 bis 96: nomineller Scanbereich
81' bis 96`: verschobener nomineller Scanbereich
d1 bis d7: Defekt, zu inspizierender Bereich
100: Objektivlinsensystem
101: Objektebene
102: Objektivlinse
103: Feld
105: optische Achse des Vielstrahl-Teilchenmikroskops
108: Strahlüberkreuzung, Cross-Over
110: kollektiver Scanablenker
200: Detektorsystem
205: Projektionslinse
206: elektrostatische Linse
207: Detektionsbereich
208: Ablenker
209: Teilchen-Multi-Detektor,
211: Detektionsebene
212: Überkreuzungspunkt, Cross-Over
213: Auftrefforte
214: Apertur-Filter
215: Detektionsbereich
216: aktives Element
217: Feld
218: Ablenker-System
220: Multiapertur-Korrektor, Einzel-Ablenker-Array
222: kollektives Ablenkungs-System, Anti-Scan
300: Strahlerzeugungsvorrichtung
301: Teilchenquelle
303: Kollimationslinsensystem
305: Multiaperturanordnung
306: Mikrooptik
307: Feldlinse
308: Feldlinse
309: divergierender Teilchenstrahl
311: beleuchtender Teilchenstrahl
313: Multiaperturplatte
315: Öffnungen der Multiaperturplatte
317: Mittelpunkte der Öffnungen
319: Feld
323: Strahlfoki
325: Zwischenbildebene
326: Feldlinsensystem
390: Einzel-Ablenker-Array, Einzel-Ablenker-Anordnung
400: Strahlweiche
420: magnetisches Element
500: Probentisch
503: Spannungsversorgung für die Probe
c: untere Grenze, Cutoff
MAX: Maximalwert der Verteilung
ROI d: minimaler Abstand des nächsten Nachbarn für zu inspizierende Bereiche/ Defekte
S1: Positionsdaten für zu inspizierende Bereiche
S2: Bereitstellen erster Rasteranordnung
S3: Festlegen nomineller Scanbereiche
S4: Zuordnen nomineller Scanbereiche zu zu inspizierenden Bereichen
S5: Ermitteln von Positionsabweichungen
S6: Erzeugen zweiter Rasteranordnung
S7: Bereichsweises Inspizieren
W1: Positionsdaten mFOV1
W2: Inspektion mFOV1
W3: Probenbewegung
W4: Positionsdaten mFOV2
W5: Inspektion mFOV2
W6: Probenbewegung
W7: Inspektion mFOVn

Claims

Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes (1), das mit einer Vielzahl von geladenen Einzel-Teilchenstrahlen (3) arbeitet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (S1) von Positionsdaten für eine Vielzahl von zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) auf der Probe (7); Bereitstellen (S2) einer ersten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen (3), wobei jedem Einzel-Teilchenstrahl (3) ein Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) auf der Probe (7) zugeordnet ist; Festlegen (S3) der Position eines nominellen Scanbereiches (81 bis 96) in jedem Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) bezogen auf die erste Rasteranordnung, wobei die Abmessungen des nominellen Scanbereiches (81 bis 96) kleiner sind als das vollständige Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76); Zuordnen (S4) eines nominellen Scanbereiches (81 bis 96) zu einem zu inspizierenden Bereich (d1 bis d7) für mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl (3); Ermitteln (S5) einer individuellen Positionsabweichung zwischen dem nominellen Scanbereich (81 bis 96) und dem diesem zugeordneten zu inspizierenden Bereich (d1 bis d7) für den mindestens einen Einzel-Teilchenstrahl (3); Verändern (S6) der ersten Rasteranordnung gemäß der jeweils ermittelten individuellen Positionsabweichung und dadurch Erzeugen einer zweiten Rasteranordnung der Vielzahl von Einzel-Teilchenstrahlen (3), so dass die zugeordneten zu inspizierenden Bereiche (d1 bis d7) gezielt abgerastert werden können; und bereichsweises Abrastern (S7) der Probe (7) mit der Vielzahl der Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der zweiten Rasteranordnung.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Erzeugen der zweiten Rasteranordnung ein individuelles Ablenken von mindestens einem Einzel-Teilchenstrahl (3), insbesondere von mehreren Einzel-Teilchenstrahlen (3), umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim bereichsweisen Abrastern der Probe (7) in der zweiten Rasteranordnung alle Einzel-Teilchenstrahlen (3) mittels eines kollektiven Scanablenkers (110) abgelenkt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine überwiegende Anzahl der zugeordneten zu inspizierenden Bereiche (d1 bis d7) solchen nominellen Scanbereichen (81 bis 96) zugeordnet ist, die bezogen auf die erste Rasteranordnung im selben Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) liegen.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einander benachbarte Einzelbildfelder (sFOVs) (61 bis 76) des Vielstrahl-Teilchenmikroskopes (1) miteinander überlappen; und/ oder wobei das Vielstrahl-Teilchenmikroskop (1) eine einzelne Säule aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen der ersten Rasteranordnung das Einstellen eines regelmäßigen Pitches zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen (3) umfasst.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Einstellen des Pitches gemäß mindestens einem der folgenden Kriterien erfolgt: Erhöhen der Anzahl von zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7), die innerhalb eines Multibildfeldes (mFOV) (60) liegen; Gleichmäßiges Verteilen der zu inspizierenden Bereiche (d1 bis d7) auf die Einzelbildfelder (sFOVs) (61 bis 76).
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen der ersten Rasteranordnung ein Optimieren der ersten Rasteranordnung durch ein Verändern der Position, des Pitches und/ oder der Rotation der ersten Rasteranordnung umfasst.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das Optimieren der ersten Rasteranordnung gemäß mindestens einem der folgenden Kriterien erfolgt: Anordnen der zu inspizierende Bereiche (d1 bis d7) jeweils vollständig in einem Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) der Rasteranordnung; Maximieren des Abstandes von zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) zu Rändern von Einzelbildfeldern (sFOVs) (61 bis 76); Gleichmäßiges Verteilen von zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) auf die Einzelbildfelder (sFOVs) (61 bis 76).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein vorbestimmter Anteil aller Multibildfelder (mFOVs) (60) nur Einzelbildfelder (sFOVs) (61 bis 76) aufweist, die entweder keine oder eine vorbestimmte Anzahl an zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) aufweisen, aber nur mit geringer Wahrscheinlichkeit mehr als diese Anzahl.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei ein vorbestimmte Anteil aller Einzelbildfelder (sFOVs) (61 bis 76) exakt einen zu inspizierenden Bereich (d1 bis d7) aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen einer Abstandsverteilung von zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) aus den bereitgestellten Positionsdaten; und Optimieren der ersten Rasteranordnung basierend auf der erzeugten Abstandsverteilung.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei eine untere Grenze (c) eines minimalen Abstandes zwischen zu inspizierenden Bereichen (d1 bis d7) in der Abstandsverteilung so gewählt wird, dass ein vorbestimmter Anteil aller zu inspizierenden Bereiche (d1 bis d7) einen gleich großen oder größeren minimalen Abstand (ROI d) als diese untere Grenze (c) besitzt; und wobei der Pitch der ersten Rasteranordnung auf den Wert der unteren Grenze (c) gesetzt wird.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei der vorbestimmte Anteil aller zu inspizierenden Bereiche mindestens 95%, insbesondere mindestens 98% oder mindestens 99% ist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Festlegen der Position der nominellen Scanbereiche (81 bis 96) in jedem Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) gemäß mindestens einem der folgenden Kriterien erfolgt: Maximieren der Anzahl von nominellen Scanbereichen (81 bis 96), die bereits in der ersten Rasterkonfiguration die zu inspizierenden Bereiche (d1 bis d7) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig überdecken; Minimieren der Anzahl von Einzel-Teilchenstrahlen (3), die in der zweiten Rasterkonfiguration anders positioniert sind als in der ersten Rasterkonfiguration; Begrenzen einer Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der zweiten Rasteranordnung verglichen zur ersten Rasteranordnung.
Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei durch das Begrenzen die Positionsabweichung der Einzel-Teilchenstrahlen (3) kleiner ist als der doppelte Pitch oder kleiner ist als der einfache Pitch zwischen einander benachbarten Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der ersten Rasteranordnung.
Verfahren gemäß einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei eine Positionsabweichung von Einzel-Teilchenstrahlen (3) in der zweiten Rasterkonfiguration verglichen zur ersten Rasteranordnung nur dann gleich oder größer ist als der Pitch in der ersten Rasteranordnung, wenn in dem durch diese Positionsabweichung erreichten benachbarten Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) bezogen auf die erste Rasteranordnung mehr zu inspizierende Bereiche (d1 bis d7) angeordnet sind als in dem ursprünglich dem Einzel-Teilchenstrahl (3) zugeordneten Einzelbildfeld (sFOV) (61 bis 76) bezogen auf die erste Rasteranordnung.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Positionsdaten mittels optischer Inspektion zur Erkennung von Halbleiterdefekten generiert werden; und/ oder wobei die Positionsdaten basierend auf existierendem Vorwissen über die Probe (7) generiert werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einige oder alle Verfahrensschritte innerhalb des Multibildfeldes (mFOV) (60) mehrfach ausgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren für mehrere Multibildfelder (mFOVs) (60) ausgeführt wird und wobei die Probe (7) zwischen dem bereichsweisen Inspizieren verschiedener Multibildfelder (mFOVs) (60) relativ zu dem Vielstrahl-Teilchenmikroskop (1) verschoben wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vielstrahl-Teilchenmikroskop (1) eine Multiaperturanordnung (305) mit einem Multistrahl-Generator, der eine Multiaperturplatte (313) und ein Multi-Linsenarray aufweist, und einen Multi-Stigmator umfasst, und wobei der Multi-Stigmator zum Erzeugen der zweiten Rasteranordnung verwendet wird.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Vielstrahl-Teilchenmikroskop (1) mit einer Steuerung (10), die konfiguriert ist, das Vielstrahl-Teilchenmikroskop (1) gemäß dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 anzusteuern.