DE102023120736B3

DE102023120736B3 - Partikel-mikroskopsystem und verfahren zum bestimmen einer anordnung einer probe in einem partikel- mikroskopsystem

Info

Publication number: DE102023120736B3
Application number: DE102023120736.9A
Authority: DE
Inventors: Florian Huber
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-08-04
Filing date: 2023-08-04
Publication date: 2024-10-24
Anticipated expiration: 2043-08-05
Also published as: WO2025031787A1; TW202522538A

Abstract

Verschiedene Beispiele der Offenbarung betreffen die Messung der Verkippung und/oder Höhe einer zu untersuchenden Probe bei Partikel-Mikroskopsystemen, insbesondere Elektronenstrahl-Mikroskopen mit einer zusätzlichen Säule zur Erzeugung eines fokussierten Ionenstrahls. Es werden optische Detektionssysteme verwendet, z.B. gemäß dem Autokollimationsprinzip.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele der Offenbarung betreffen die Messung der Verkippung und/oder Höhe einer zu untersuchenden Probe bei Partikel-Mikroskopsystemen, insbesondere Elektronenstrahl-Mikroskopen mit einer zusätzlichen Säule zur Erzeugung eines fokussierten Ionenstrahls.
HINTERGRUND
Laut der US 2020 / 0 161 194 A1 ist es in einem Halbleiterherstellungsprozess notwendig, einen Chip nahe der Kante eines Wafers zu schneiden, um so viele Chips wie möglich aus einem Wafer zu erhalten. Dementsprechend besteht in Bezug auf eine Einrichtung mit geladenem Teilchenstrahl und eine optische Inspektionseinrichtung, die in einem Halbleiterherstellungsprozess verwendet werden, der Bedarf, die Höhe des Wafers nahe der Kante des Wafers mit hoher Genauigkeit zu erfassen, um nahe der Kante des Wafers mit hoher Genauigkeit zu messen oder zu untersuchen. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an einer Hochgeschwindigkeits-Höhendetektion, um einen hohen Durchsatz für den Halbleiterherstellungsprozess zu realisieren. In der US 2020 / 0 161 194 A1 kann das Vorstehende durch die folgende Konfiguration erreicht werden: Sandwiching eines Zielbereichs auf einem Wafer, ein erstes Muster und ein zweites Muster werden auf eine Seite bzw. die andere Seite des Zielbereichs aus einer schrägen Richtung in Bezug auf die Wafer-Oberfläche projiziert, so dass ein Bild des ersten Musters und/oder zweiten Musters verwendet werden kann.
Die US 2020 / 0 279 715 A1 offenbart ein optisches Höhendetektionssystem in einem Prüfsystem für geladene Teilchenstrahlen. Das optische Höhendetektionssystem umfasst eine Projektionseinheit, die eine modulierte Beleuchtungsquelle, eine Projektionsgittermaske, die ein Projektionsgittermuster enthält, und eine optische Projektionseinheit zum Projizieren des Projektionsgittermusters auf eine Probe enthält; und eine Detektionseinheit, die eine erste Detektionsgittermaske, die ein erstes Detektionsgittermuster enthält, eine zweite Detektionsgittermaske, die ein zweites Detektionsgittermuster enthält, und ein optisches Detektionssystem zum Bilden eines ersten Gitterbildes aus dem Projektionsgittermuster auf der ersten Detektionsgittermaske und zum Bilden eines zweiten Gitterbildes aus dem Projektionsgittermuster auf der zweiten Detektionsgittermaske enthält. Das erste und das zweite Detektionsgittermuster überlappen zumindest teilweise das erste bzw. zweite Gitterbild.
Die US 2022 / 0 068 590 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur Bestrahlung einer Probe mit einem Strahl geladener Teilchen. Das Strahlsystem für geladene Teilchen kann einen Tisch umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine Probe hält und in mindestens einer der Achsen X-Y-Z bewegbar ist. Das Strahlsystem für geladene Teilchen kann darüber hinaus umfassen ein Positionserfassungssystem, um eine seitliche und vertikale Verschiebung des Tisches zu bestimmen, sowie eine Strahlablenkungssteuerung, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Signal anlegt, um einen auf die Probe einfallenden primären Strahl geladener Teilchen abzulenken, um die seitliche Verschiebung zumindest teilweise zu kompensieren, und ein zweites Signal anlegt, um einen Fokus des auf die Probe einfallenden abgelenkten Strahls geladener Teilchen einzustellen, um die vertikale Verschiebung des Tisches zumindest teilweise zu kompensieren. Das erste und das zweite Signal können ein elektrisches Signal mit einer hohen Bandbreite in einem Bereich von 10 kHz bis 50 kHz bzw. 50 kHz bis 200 kHz umfassen.
Laut der US 2005 / 0 133 718 A1 wird vorhergesagt, dass eine Beobachtungsrichtung (oder eine Einfallsrichtung eines Elektronenstrahls) in einem tatsächlich erhaltenen Bild einige Fehler im Vergleich zu einem eingestellten Wert aufweist. Der fehlerhafte Abschnitt wirkt sich auf die spätere Analyse des beobachteten Bildes aus. Daher wird ein konvergenter Elektronenstrahl auf eine Probe mit einer bekannten Form gestrahlt, von der Probenoberfläche entladene Elektronen werden detektiert, ein Bild der Elektronen wird erhalten, eine Einfallsrichtung des konvergenten Elektronenstrahls wird auf der Grundlage einer geometrischen Verformung auf einem Bild der Probe mit einer bekannten Form geschätzt, und eine 3D-Form oder eine Form eines Querschnitts einer zu beobachtenden Probe aus einem SEM-Bild der zu beobachtenden Probe wird unter Verwendung der Information der Einfallsrichtung des geschätzten konvergenten Elektronenstrahls erhalten.
Bei Elektronenstrahl-Mikroskopen (engl. „scanning electrone microscope“, SEM; auf Deutsch Raster-Elektronenmikroskop) wird eine Probe auf einer Haltefläche eines Probenhalters (wird auch als Probentisch bezeichnet) angeordnet. In manchen Anwendungen ist es erforderlich quantitative Aussagen über die Anordnung oder Geometrie bestimmter Strukturen in den SEM-Bildern treffen zu können. Dazu ist es erforderlich, die relative Anordnung der Probe in einem Referenzkoordinatensystem zu bestimmen. Dies beinhaltet insbesondere eine mögliche Verkippung der Probe in Bezug auf die Haltefläche. Insbesondere besteht ein Bedarf für Techniken, die die Verkippung eines Wafers relativ zum Partikelstrahl bestimmbar machen.
Der Stand der Technik zur Vermessung der Anordnung einer Probe in einem SEM umfasst kapazitive Höhensensoren, optische Höhensensoren und die Lagebestimmung mittels Interferometer.
Kapazitive Höhensensoren, wie zum Beispiel kapazitive Sensoren für Weg, Abstand und Position, werden in einer „on-axis“-Konfiguration betrieben, was allerdings keine direkte Messung unterhalb des SEM-Objektivs ermöglicht. Außerdem erlauben kapazitive Höhensensoren keine direkte Messung der Verkippung; diese kann lediglich über mehrere Instrumente oder Messpunkte berechnet werden. Ein weiterer Nachteil dieser der kapazitiven Höhensensoren besteht in der elektromagnetischen Störung der SEM-Säule durch die Elektronik des Höhensensors.
Optische Höhensensoren, insbesondere Weißlicht-Interferometer zur absoluten Abstandsmessung mit Subnanometer-Auflösung, sind bekannt für ihre hohe Messgenauigkeit bis auf Sub-Nanometerniveau. Auch sie verwenden eine „on-axis“-Konfiguration, was die direkte Messung unterhalb des SEM-Objektivs verhindert. Ähnlich wie kapazitive Sensoren ermöglichen sie keine direkte Messung der Verkippung, welche nur über den Umweg mehrerer Instrumente oder mehrerer Messpunkte berechnet werden kann. Während diese Methode eine sehr präzise Messung ermöglicht, ist sie sehr aufwendig und langsam in der Durchführung.
Beide oben genannte Verfahren werden in der Regel „on-axis“ und damit senkrecht zur Wafer-Oberfläche angewendet, sodass ein direktes Anmessen der Wafer-Oberfläche unterhalb des SEM-Objektivs nicht möglich ist. Dadurch ist stets ein lateraler Versatz zwischen optischer/kapazitiver Messung und SEM-Messpunkt vorhanden. Um mit einem möglichst geringen lateralen Versatz zur Scanregion, in der der Elektronenstrahl gerastert wird, messen zu können, müssen diese Sensoren daher sehr nahe am SEM-Objektiv installiert werden. Neben sehr begrenztem Bauraum sind elektromagnetische Störungen des SEM aufgrund des geringen Abstands der Komponenten ein großer Nachteil dieser Messverfahren. Insbesondere bei reinen Höhensensoren wie z.B. kapazitive Messverfahren ist außerdem eine direkte Messung der Verkippung der Probenoberfläche nicht möglich. Vielmehr müssen mehrere Messpunkte an unterschiedlichen Stellen aufgenommen und daraus die Winkellage des Wafers bestimmt werden. Das verlängert die Messdauer und senkt die Messgenauigkeit im Vergleich zu einer direkten „single-shot“-Messung.
Alternativ kann direkt mittels SEM die Fokuslage an mehreren Punkten auf der Probenoberfläche und dadurch die Ausrichtung der Oberfläche bestimmt werden. Da mehrere Messpunkte zur Lagebestimmung nötig sind und an jedem Punkt sowohl Stigmatismus als auch Fokus optimiert werden müssen, ist dieses Verfahren deutlich zeitaufwendig und kann darüber hinaus nicht parallel zur eigentlichen Messaufgabe des SEM durchgeführt werden. Außerdem hängt die Genauigkeit von der Tiefenschärfe des SEM und damit vom Arbeitspunkt des Geräts ab. Eine SEM-unabhängige und direkte Messmethode zur Lagebestimmung der Probenoberfläche ist hier von großem Vorteil.
ZUSAMMENFASSUNG
Es besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Vermessung der Anordnung von Probenobjekten in Partikel-Mikroskopsystemen.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
Es wird ein Partikel-Mikroskopsystem nach Anspruch 1 offenbart. Es wird auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Anordnung einer Probe in einem Partikel-Mikroskopsystem nach Anspruch 11 beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 illustriert schematisch ein Partikel-Mikroskopsystem mit einem optischen Autokollimator-Detektionssystem gemäß verschiedenen Beispielen.
2 illustriert schematisch ein Partikel-Mikroskopsystem mit einem optischen Autokollimator-Detektionssystem und einem weiteren optischen Detektionssystem, um gemäß verschiedenen Beispielen eine Verkippung wie auch eine Höhe einer Probe auf einem Probenhalter zu messen.
3 illustriert schematisch die Meßprinzipien der beiden optischen Detektionssystem aus 2 gemäß verschiedenen Beispielen.
4 illustriert verschiedene Konfigurationen für das weitere optische Detektionssystem gemäß verschiedenen Beispielen.
5 illustriert schematisch einen kapazitiven Sensor zum Vermessen einer Höhe und Verkippung einer Probe gemäß dem Stand der Technik.
6 illustriert schematisch die Integration einer optischen Messung gemäß verschiedenen Beispielen in ein Partikel-Mikroskopsystem, welches ein SEM und eine fokussierte Ionenstrahl-Anordnung umfasst.
7 illustriert schematisch die Integration einer optischen Messung gemäß verschiedenen Beispielen in ein Partikel-Mikroskopsystem, welches ein SEM und eine fokussierte Ionenstrahl-Anordnung umfasst
8 illustriert schematisch die Integration einer optischen Messung gemäß verschiedenen Beispielen in ein Partikel-Mikroskopsystem, welches ein SEM und eine fokussierte Ionenstrahl-Anordnung umfasst

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Techniken offenbart, die es ermöglichen eine Anordnung einer Probe in einem Referenz-Koordinatensystem eines Partikel-Mikroskopiesystems zu bestimmen. Insbesondere ist es möglich, eine Verkippung der Probe im Referenz-Koordinatensystem und/oder eine Höhe der Probe im Referenz-Koordinatensystem (auch als Z-Position bezeichnet) zu bestimmen. Das Referenz-Koordinatensystem kann also ein Maschinenkoordinatensystem sein, in Bezug auf welches sowohl ein Probenhalter des Partikel-Mikroskopiesystems positionierbar ist, wie auch die Mikroskopie oder Manipulation mittels der Partikel möglich ist. Beispielsweise kann eine Bildgebung mittels gerastertem Elektronenstrahl in einem SEM-Mikroskopiesystem durchgeführt werden, wobei die Bildebene in Bezug auf das Referenz-Koordinatensystem definiert ist.
Nachfolgend werden insbesondere Techniken im Zusammenhang mit einem SEM-Mikroskopiesystem offenbart. Entsprechende Techniken können aber für unterschiedliche Partikel-Mikroskopiesysteme eingesetzt werden, weil diese vergleichbare Aufbauten aufweisen (Vakuumkammer mit einer Quellensäule und einer Detektorsäule, zum Formen eines Primär-Partikelstrahls und zum Detektieren von Sekundär-Partikeln). Insbesondere können die hierin beschriebenen Techniken auch für ein Partikel-Mikroskopiesystem mit mehreren Quellensäulen in gekreuzter Anordnung verwendet werden, also zum Beispiel für ein Partikel-Mikroskopiesystem mit SEM-Bildgebung und Manipulationen mittels eines fokussiertes Ionenstrahls (FIB).
Die hierin beschriebenen Techniken zur Bestimmung einer Anordnung der Probe im Partikel-Mikroskopsystem können für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere ist es möglich, die Verkippung einer Oberfläche der Probe gegenüber einem Referenz-Koordinatensystem des Probenhalters bzw. des Partikel-Mikroskopsystems zu bestimmen. Dann ist es möglich, quantitative Aussagen über die Ausrichtung bestimmter Strukturen des Probenobjekts zu treffen, weil auch die Ausrichtung des primären Partikelstrahls in Bezug auf das Referenzkoordinatensystem bekannt ist.
Beispielsweise wird zur Wafer-Inspektion in der Halbleiterindustrie das Verfahren der 3D-Tomographie angewendet. Hierbei werden sehr dünne Schichten des Halbleitermaterials innerhalb einer Region of Interest (ROI) mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls abgetragen und per SEM hochauflösende Bilder einer jeden Schicht aufgenommen. Der dadurch erzeugte Bilderstapel wird in der digitalen Nachbearbeitung rekonstruiert und somit ein 3D-Bild des untersuchten Volumens erzeugt. Um die Lage des untersuchten Volumens relativ zur Wafer-Oberfläche, sowie die relative Ausrichtung mehrerer ROls auf einem Wafer zueinander exakt bestimmen zu können, ist es notwendig, die lokale Verkippung der Wafer-Oberfläche, sowie Höhenvariationen exakt zu messen.
Dabei ist aber eine Verwendung der Verkippung der Probe in der Auswertung der SEM-Mikroskopbilder nur eine mögliche Anwendung. Es wäre alternativ oder zusätzlich auch denkbar, die Verkippung der Probe während der Messung zu verwenden, beispielsweise indem Aktuatoren des Probenhalters angesteuert werden, so dass die Verkippung kompensiert wird. Derart kann erreicht werden, dass die Probe - zum Beispiel ein Wafer - eine bestimmte Lage im Referenzkoordinatensystem annimmt.
1 illustriert schematisch ein Partikel-Mikroskopsystem 100. In 1 ist insbesondere ein SEM dargestellt, mit einer Quellensäule 111, die eingerichtet ist, um einen Primär-Elektronenstrahl 112 zu formen und zu scannen. Die Quellensäule umfasst also ein Objektiv. Der Primär-Elektronenstrahl 113 wird in einem bestimmten Bereich über eine Probe 131 gerastert (Scanregion). Typischerweise ist die laterale Ausdehnung der Scanregion im Bereich von 50 µm x 50 µm oder kleiner. In 1 ist auch eine Zentralachse 113 der Quellensäule 111 gezeigt, die typischerweise zentral in der Scanregion angeordnet ist. Das SEM 100 umfasst auch einen Detektor, der in 1 nicht gezeigt ist. Dieser detektiert die durch den Primär-Elektronenstrahl erzeugten Sekundär-Partikel und/oder rückgestreute Primär-Elektronen. Der Detektor ist typischerweise beabstandet zur Quellensäule angeordnet. Oftmals wird ein Everhart-Thornley-Detektor (Szintillator + Photomultiplier) eingebaut, an welchem eine positive Spannung anliegt, die die austretenden Elektronen in Richtung des Detektors beschleunigt.
Die Quellensäule 111 ist in einer Vakuumkammer 101 zusammen mit einem Probenhalter 151, auf dessen Haltefläche 152 die Probe 131 - im Beispiel der 1 ein Wafer - platziert ist, angeordnet. Die Quellensäule 111 ist im dargestellten Beispiel senkrecht zu einer Haltefläche 152 des Probenhalters 151 angeordnet; das heißt, die Quellensäule 111 ist bei einem Polarwinkel von in etwa 90° in einem entsprechendem Kugelkoordinaten-Referenzsystem, welches seine XY-Ebene (Äquator-Ebene) in der Haltefläche 152 hat und an einer Zentralachse 113 der Quellensäule 111 zentriert ist (jedenfalls Nullstellung der Haltefläche 152, wenn der Probenhalter 151 auch verkippbar wäre).
Im Beispiel der 1 ist der Wafer 131 in zwei Zuständen mit unterschiedlicher Verkippung dargestellt. Beispielsweise kann eine Verkippung des Wafers 131 gegenüber dem Probenhalter 151 bzw. der xy-Ebene des Referenzkoordinatensystems durch mechanische Toleranzen oder durch Wafer-Bow verursacht werden.
Das Partikel-Mikroskopiesystem 100 umfasst ferner eine Laserlichtquelle 121. Die Laserlichtquelle 121 ist eingerichtet, um Laserlicht entlang eines Strahlengangs 122 hin zum Probenhalter 151 auszusenden. Der Einfallswinkel 165 ist verkippt, sodass keine „on-axis“-Messung vorliegt.
Bei der Laserlichtquelle 121 kann es sich zum Beispiel um einen Laser oder eine Laserdiode handeln, die über eine Glasfaser hin zu der in 1 gezeigten Position relativ in Bezug auf den Probenhalter 151 geführt wird. Das Licht kann dann aus der Glasfaser ausgekoppelt und kollimiert werden. Dazu kann eine Linse am Ende der Glasfaser angebracht werden, um die Kollimation zu bewirken. Das kollimierte Laserlicht propagiert dann entlang des Strahlengangs 122 mit einer vergleichsweise geringen Divergenz. Das bedeutet, dass sich der Querschnitt des Strahlengangs 122 nicht oder nicht wesentlich als Funktion der Position entlang des Strahlengangs verändert.
Im dargestellten Beispiel der 1 ist der Wafer 131 auf der Probenoberfläche 152 angeordnet und wirkt daher als Reflektor für das Laserlicht. Wenn keine Probe auf dem Probenhalter 151 angeordnet ist, wirkt die Haltefläche 152 selbst als Reflektor.
Je nach Verkippung 109, ergeben sich unterschiedliche Strahlengänge 123-1, 123-2 des reflektierten Laserlichts nach Reflektion am Reflektor. Diese Abhängigkeit der Strahlengänge 123-1, 123-2 von der Verkippung 109 wird ausgenutzt, um die Verkippung zu vermessen. Dazu umfasst das SEM 100 ein Autokollimator-Detektionssystem 129. Dieses umfasst eine Fokussierlinse 125 und einen Mehrpixel-Sensor 126, der eine Sensorfläche 127 aufweist. Im Beispiel der schematischen 1 ist gezeigt, dass die Strahlengänge 123-1,123-2 (die unterschiedliche Verkippungen entsprechen) aufgrund der unterschiedlichen Einfallswinkel an unterschiedlichen Positionen auf die Sensorfläche treffen. Die Position des Laserlichts auf dem Sensor ist also abhängig von der Verkippung des Reflektors im Strahlengang. Das Detektionssystem 129 arbeitet also nach dem Autokollimator-Prinzip. Dazu ist der Querschnitt des Strahlengangs wesentlich geringer als die Apertur der Fokussierlinse 125, so dass diese nicht großflächig beleuchtet oder überstrahlt wird. Dadurch wird erreicht, dass unterschiedliche Verkippungen auf unterschiedliche Pixel der Sensorfläche 127 (zum Beispiel kann ein CMOS oder CCD-Sensor verwendet werden) abgebildet werden. Mittels der Fokussierlinse 125 - hier eine konvexe Linse - wird also das von dem Reflektor, hier zum Beispiel der Wafer-Oberfläche - reflektierte Licht auf die Sensorfläche 127 fokussiert. Die Lage des Fokuspunkts auf der Sensorfläche 127 ist dabei unabhängig von der lateralen Position des einfallenden Lichts, jedoch sensitiv auf die Winkeländerung, das heißt auch auf eine Veränderung der Verkippung der zu untersuchenden Probe. Das Autokollimator-Detektionssystem 129 ist also eingerichtet, um das Laserlicht auf den Mehrpixel-Sensor 126 zu fokussieren, sodass sich die Position des Lichtpunkts auf einer Sensorfläche 127 des Mehrpixel-Sensors 126 mit einer Verkippung des Reflektors im Strahlengang 123, 123-1, 123-2 verändert.
Abhängig von der Brennweite f der Fokuslinse 125 ergibt sich eine Verschiebung d des Signals auf der Sensorfläche 127, verursacht durch eine Verkippung 109 des Reflektors α über d = 2f · tan(α).
Die Verkippung 109 - hier mit α bezeichnet - kann hierbei in Bezug auf eine Nullposition im Referenzkoordinatensystem definiert sein, d.h. der Winkel zwischen der xy-Ebene des Referenz-Kugelkoordinatensystems und der Wafer-Oberfläche. Durch eine einmalige Kalibriermessung mittels SEM kann die Absolutlage der Signale des Detektionssystems 129 bezüglich Elektronenstrahl ermittelt werden. D.h. die Bildebene des SEM kann im Referenzkoordinatensystem registriert werden. Dadurch können die gemessenen Winkeldaten zur Verkippung direkt auf die SEM-Ausrichtung bezogen werden und mechanische Toleranzen beeinflussen die Absolutgenauigkeit nicht. Das bedeutet also, dass die SEM-Messung und die Messung mittels des Detektionssystems 129 beide auf dasselbe Referenzkoordinatensystem bezogen werden können.
Der Sensor 126 stellt also ein Signal 271 bereit, welches indikativ für die Verkippung 109 des Reflektors im Strahlengang 122, 123-1, 123-2 ist. Insbesondere ist das Signal selektiv sensitiv auf diese Verkippung und wird zum Beispiel insbesondere nicht durch eine unterschiedliche Höhe der Probe 131 beeinflusst.
Indem die Verkippung des Wafers 131 in der Messregionen direkt unterhalb der Quellensäule 111 des SEM gemessen wird, werden systematische Fehler aufgrund einer Beabstandung der Messregionen gegenüber der Scanregion wie bei ReferenzImplementierungen, beispielsweise mit einem kapazitiven Sensor, vermieden. Außerdem ist es mittels der hierin beschriebenen Techniken nicht erforderlich, mehrere Messpunkte nacheinander zu erfassen, um dann basierend auf den mehreren Messpunkten auf die Verkippung zurückzuschließen. Vielmehr kann eine Single-Shot-Messung verwendet werden, um die Verkippung zu bestimmen. Auch dies erhöht die Genauigkeit, da zum Beispiel ein Umpositionieren der Probe zwischen den zwei Messpunkten wie in Referenzimplementierungen entbehrlich ist. Außerdem wird die Messdauer reduziert, was für einen höheren Durchsatz sorgt (insbesondere bei InLine-Charakterisierung hilfreich).
Die Apertur der Fokussierlinse 125 sowie deren Abstand zum Reflektor definiert den Akzeptanzwinkel des Autokolllimator-Messsystems 129.
Der Akzeptanzwinkel kann je nach gewünschter Anwendung geeignet dimensioniert werden. Beispielsweise könnten die hierin beschriebenen Techniken für ein Partikel-Mikroskopsystem 100 verwendet werden, welches dimensioniert ist, um Wafer großflächig (bevor diese in Chips gebrochen werden) zu inspizieren. Dies eignet sich insbesondere für Inline-Charakterisierung während eines Halbleiter-Fertigungsprozesses. Beispielsweise können 300 mm Wafer inspiziert werden, zum Beispiel mittels Techniken der 3D-Tomografie. In solchen Szenarien werden kleine Verkippungen erwartet, zum Beispiel in der Größenordnung von <1000 µrad. Daher liegt die erwartete Verkippung 109 in einem begrenzten Winkelbereich, soll aber mit besonders hoher Genauigkeit bestimmt werden. Es wurde festgestellt, dass für solche Anwendungen ein Akzeptanzwinkel von +/-3° oder kleiner geeignet ist. Ein solcher Akzeptanzwinkel lässt sich zum Beispiel mit einer Fokussierlinse mit einer Apertur 1 Zoll erreichen, die in einem Abstand von 300 mm von der Messregionen angebracht ist.
Mittels der Anordnung in 1 ist es möglich, die Verkippung des Wafers 131 (in einer Single-Shot-Messung) direkt unterhalb der Quellensäule 111 zu messen. Das bedeutet also, dass die Projektion des Strahlengangs 122 des Laserlichts auf die Haltefläche 152 des Probenhalters 151 eine Messregion für das Bestimmen der Verkippung definiert und die Zentralachse 113 der Quellensäule 111 die Haltefläche 152 in dieser Messregion schneidet. Dies kann auch als gekreuzte Anordnung bezeichnet werden bei der sich der Strahlengang 122 und der Primär-Elektronenstrahl 112 im Bereich der Probe (im Beispiel der 1 der Wafer 131) bzw. der Haltefläche 152 schneiden.
Beispielsweise kann ein Querschnitt des Strahlengangs 122 des Laserlichts einen Durchmesser im Bereich von 250 oder 500 µm aufweisen. Typischerweise ist also der Querschnitt des Strahlengangs 122 des Laserlichts größer als die Scanregion des SEM, d.h. größer als das Bildfeld. In manchen Beispielen wäre aber auch eine Kollimation des Laserlichts auf einen Querschnitt denkbar, der in derselben Größenordnung liegt wie die Größe der Scanregion. Beispielsweise kann die Größe der Scanregion im Bereich von 70-120 % des Querschnitts des Strahlengangs 122 liegen.
Beispielsweise gibt es unterschiedlich dicke Wafer. Es gibt insbesondere Wafer, die zwischen 50 µm und 800 µm dick sind. Um eine Verkippung 109 des Wafers unabhängig von dessen Dicke zu messen, eignet sich also das Autokollimator-Detektionssystem 129. Eine entsprechende Variation der Höhe der Probe kann sich auch dadurch ergeben, dass unterschiedliche Techniken zum Fixieren der Probe auf der Haltefläche 152 des Probenhalters 151 verwendet werden. Beispielsweise können Klebepads unterschiedlicher Dicke verwendet werden. Darüber hinaus können prozessbedingte Höhenvariationen auf der Wafer-Oberfläche vorliegen. Außerdem kann aufgrund mechanischer Toleranzen der Abstand zwischen SEM-Säule 111 und Probenoberfläche variieren. Deshalb ist es hilfreich, wenn das Autokollimator-Detektionssystem eine Änderung der Verkippung 109 unabhängig von der Höhe der Probe vermessen kann.
Außerdem ist eine große räumliche Distanz 161, 162 der Komponenten 121,125,126,129 zur Messung der Verkippung der Probe zu den Komponenten (insbesondere Quellensäule 111) des SEM-Systems erzielbar. Dadurch wird elektromagnetischer Crosstalk bzw. Störungen der SEM-Messung vermieden. All dies wird durch den schrägen Einfall des Strahlengangs 122 ermöglich (vgl. Einfallswinkel 165 zur Haltefläche 152).
Das entsprechende Messverfahren ermöglicht eine besonders schnelle Bestimmung der Probenlage. Beispielsweise kann eine CMOS-Kamera für die Implementierung des Sensors 126, oder Fotodioden/PSD (engl. position sensitive device), welche Abtastfrequenzenen im Bereich von Kilohertz oder Megahertz aufweisen, verwendet werden. Dadurch wäre zum Beispiel eine großflächige Vermessung der Verkippung der Probe durch entsprechendes laterales Umpositionieren der Probe durch Verschieben des Probentisches innerhalb einer geringen Zeit möglich. Schließlich kann mittels der beschriebenen Techniken die Verkippung der Probe auch besonders genau bestimmt werden; das wird später noch im Detail erläutert.
Manchmal kann es erstrebenswert sein, die Anordnung der Probe nicht nur in Bezug auf deren Verkippung 109 zu quantifizieren, sondern auch in Bezug auf deren Höhe. Eine entsprechende Modifikation des Mikroskopsystems 100 ist in 2 gezeigt.
2 illustriert schematisch das Partikel-Mikroskopsystem 100 gemäß einer Variation. Zusätzlich zum Autokollimator-Detektorsystem 129 ist noch ein weiteres Detektorsystem 214 vorgesehen. Durch die Kombination der Detektorsysteme 129, 214 kann sowohl die Höhe der Probe, wie auch die Verkippung 109 gemessen werden.
In 2 wird ein Strahlteiler 211 integriert, der den Strahlengang 123 des Laserlichts aufteilt in zwei Teile 261, 262. Der Teil 261 wird dann zum Autokollimator-Detektorsystem 129, d.h. zur Fokussierlinse 125 und dem Sensor 126, geführt (bereits voranstehend im Zusammenhang mit 1 beschrieben). Der Teil 262 wird auf die Sensorfläche 213 eines Mehrpixel-Sensors 212 des Detektorsystems 214 gelenkt. Es wird keine Fokussierlinse verwendet. Dadurch wird ein Signal 272 erhalten, welches sowohl empfindlich für die Verkippung der Oberfläche der Probe ( z.B. Wafer 131) ist, wie auch für die Höhe 108 der Probe.
Die Höhe 108 der Probe kann wiederum im Referenzkoordinatensystem definiert sein. Wenn sich die XY-Ebene des Kugelkoordinaten-Referenzkoordinatensystem in der Haltefläche 152 des Probentisches 151 in Nullstellung erstreckt, so kann die Höhe 108 als Beabstandung der Probe von der XY-Ebene definiert sein.
Eine Datenverarbeitungseinheit 220 kann vorgesehen sein, die basierend auf dem Signal 271 sowie basierend auf dem Signal 272 sowohl die Höhe und getrennt davon die Verkippung des Reflektors quantifiziert.
Beispielsweise kann zunächst in einem ersten Schritt basierend auf dem Signal 271 allein die Verkippung des Reflektors im Strahlengang bestimmt werden. Dann kann unter Kenntnis der Verkippung des Reflektors die Höhe des Reflektors bestimmt werden, basierend auf dem Signal 272. Es wären auch iterative Verfahren denkbar, die nacheinander eine Konvergenz der Werte für die Höhe und die Verkippung basierend auf den entsprechenden Formeln suchen.
Während im Beispiel der 2 eine Kopplung der Ausgabe der Datenverarbeitungseinrichtung 220 mit Aktuatoren 251 des Probenhalters 151 gezeigt ist (beispielsweise Piezo-Aktuatoren), ist es nicht in allen Varianten erforderlich, dass eine solche Kopplung vorliegt. Wenn eine solche Kopplung vorliegt, wie in 2 gezeigt, kann basierend auf der gemessenen Verkippung 109 und/oder Höhe 108 eine entsprechende Umpositionierung des Probenhalters 151 erfolgen. Beispielweise könnte der Probenhalters 151 durch Ansteuerung der Aktuatoren 251 so positioniert werden, dass sich der Wafer 131 in der XY-Ebene des Kugel-Referenzkoordinatensystems erstreckt.
Das Messprinzip des Autokollimator-Detektorsystems 129 und Detektorsystems 214 ist in 3 weiter illustriert. 3 zeigt jeweils die Veränderung der Position des Lichtpunkts auf dem jeweiligen Sensor 126, 212 für eine Veränderung der Verkippung 109 (oben) und eine Veränderung der Höhe 108 (unten).
Die Verschiebung d' des Lichtpunkts auf der Sensorfläche 213 des Sensors 212 aufgrund der Verkippung 109 ist gegeben durch d' = x · tan β - x · tan β'. Die Winkel β, β' sind abhängig von der Verkippung α. Die Verschiebung aufgrund einer Variation der Höhe 108 ist gegeben durch d'' = 2h. Das bedeutet, dass die Verschiebung auf dem Sensor 212 beeinflusst wird durch die Verkippung und die Veränderung der Höhe. Durch die Betrachtung beider Signale 271, 272 können aber die Höhe und die Verkippung separat berechnet werden.
Durch Betrachtung des Signals 271 - welches ausschließlich sensitiv auf die Verkippung 109 ist - kann die Verkippung im Signal 272 rechnerisch korrigiert werden. Es kann beispielsweise zunächst errechnet werden, was die aus Signal 271 ermittelte Verkippung für das Signal 272 bedeuten würde. Zeigt der korrigierte Wert kann noch eine Abweichung zum ursprünglichen Ausgangssignal / Nulllage, muss diese Abweichung - das ist d'' - durch eine Höhenvariation verursacht sein, welche mit der angegebenen Formel bestimmt werden kann. Es handelt sich also um eine zweistufige Berechnung, um zunächst die Verkippung und dann die Höhe zu quantifizieren.
Zur Bewertung der Sensitivitäten werden im Folgenden exemplarisch die Signalverschiebungen auf beiden Sensoren 126, 212 betrachtet, welche durch eine Veränderung der Verkippung 109 bzw. durch eine Veränderung der Höhe 108 verursacht werden. Die aufgeführten Systemparameter sind Beispiele und können je nach konkreter Realisierung variieren.
Wird für die Fokuslinse 125 eine Brennweite f = 250 mm gewählt verursacht eine Winkeländerung der Wafer-Oberfläche von 50 µrad (Änderung der Verkippung 109) eine Verschiebung des Lasersignals auf der Sensorfläche 127 von 25 µm. Industrie-CMOS-Kameras - als Beispiel für den Sensor 126 - mit einem üblichen Pixel-Pitch von 3,45 µm können diese Verschiebung problemlos detektieren. Der Sensor 212 zeigt unter dieser Winkeländerung bei einem Abstand x = 300 mm, und einem Einfallswinkel 165 von β=45° eine Verschiebung des Signals von 60 µm an, was ebenfalls mittels CMOS-Kamera detektiert werden kann. In Anbetracht des oben genannten Pixel-Pitches sind dadurch Winkeländerungen von <10 µrad problemlos messbar. Durch Anpassung der Fokuslänge der Fokuslinse 125 kann die Sensitivität außerdem weiter erhöht werden.

In TAB. 1 sind die genannten Werte zusammengefasst. TAB. 1: Sensitivität Verkippung (bei konstanter Höhe). Der Einfallswinkel 165 ist dabei in Bezug auf eine Nullstellung des Probenhalters 151 definiert.

Autokollimator-Detektionssystem 129		Detektionssystem 214
d = tan α · 2f		d' = x · tan β - x · tan β'
Verkippung	α = 50·10^-6 rad	Einfallswinkel erste Verkippung	β = 45°
Fokuslänge Linse 126	f = 25 cm	Einfallswinkel zweite Verkippung	β' = 44,99°
		Lateraler Offset	x = 300 mm
Signal	d = 25 µm	Signal	d = 60 µm

TAB. 2 zeigt die Sensitivitäten dieser Anordnung bei einer Höhenvariation von 10 µm. Bei einer Variation der Höhe zeigt der Sensor 125 aufgrund der Autokollimation keine Signaländerung an, aber der Sensor 212 detektiert eine Signaländerung. In dem hier betrachteten Beispiel verursachen 10 µm Höhenvariation einer Signalverschiebung von 20 µm auf Sensorebene und sind somit deutlich auf der Kamera zu detektieren. TAB. 2: Sensitivität Höhe (bei konstanter Verkippung)

Autokollimator-Detektionssystem 129		Detektionssystem 214
d = tan α - 2f		d'' = 2h
Verkippung	α = 0 rad	Höhenvariation	h = 0,01mm
Fokuslänge Linse 126	f = 25 cm	Einfallswinkel	β = 45°
Signal	d = 0 µm	Signal	d'' = 20 µm

Auch hier kann die Sensitivität weiter erhöht bzw. an die Messaufgabe angepasst werden. In 4 ist schematisch eine alternative Anordnung des Sensors 212 dargestellt. Während in der bisher gezeigten Anordnung (links in 4) die durch eine Höhenvariation h verursachte Signalverschiebung d'' unabhängig vom Einfallswinkel β ist, beeinflusst β in der alternativen Anordnung (rechts in 4) die Signalverschiebung auf dem Sensor.

Wie in TAB. 3 dargestellt, wird durch eine Verringerung des Einfallswinkels β von 45° auf 30° die Sensitivität erhöht, sodass bei einer Höhenänderung von 10 µm die Signalverschiebung von 20 µm (gemäß linker Anordnung) auf 34,6 µm (gemäß rechter Anordnung) vergrößert wird.

Detektionssystem 214		Alternative Anordnung vom Detektionssystem 214
d'' = 2 · h		d'' = 2 · u
Höhenvariation	h = 0,01mm	Höhenvariation	h = 0,01mm
Einfallswinkel	β = 30°	Einfallswinkel	β = 30°
		Offset	u = 17,32µm
Signal	d'' = 20 µm	Signal	d'' = 34,64 µm

TAB. 3: Sensitivität Höhe für verschiedene Anordnungen des Sensors des weiteren Detektorsystems. Die erste Option (linke Spalte) weist keine Sensitivität vom Einfallswinkel auf; während in der zweiten Anordnung - rechte Spalte - eine Sensitivität vom Einfallswinkel vorliegt. Allgemein wurde festgestellt, dass gute Ergebnisse für einen Einfallswinkel im Bereich von 10° oder 15° bis 50° oder 45° erzielt werden können. Diese Angabe bezieht sich wiederum auf eine Nullstellung des Probenhalters 151, das heißt hier ist die Haltefläche 152 des Probenhalters 141 parallel zu einer XY-Ebene des Kugel-Referenzkoordinatensystems. Das bedeutet, dass eine Ebenennormale der Haltefläche 152 parallel zur Zentralachse 113 der Quellensäule 111 des SEM ist, die bei einem Polarwinkel von 90° angeordnet ist.
Die gezeigten Beispiele verdeutlichen zum einen die sehr hohe Messgenauigkeit des Verfahrens, Winkeländerungen <10 µrad sowie Höhenvariationen von wenigen Mikrometern sind problemlos messbar, sowie die große Flexibilität der Methode. Durch entsprechende Auslegung der Systemparameter wie Fokuslänge, Pixel-Pitch und geometrischer Anordnung kann die Empfindlichkeit des Messaufbaus für die jeweilige Anwendung optimal ausgelegt werden.
Mittels der voranstehend beschriebenen Techniken ist es möglich, die Verkippung 109 und gegebenenfalls auch die Höhe 108 der Probe in der Messregion direkt unterhalb der SEM-Quellensäule 111 zu messen. Dies wird durch den schrägen Einfall des Laserlichts mit dem relativ flachen Einfallswinkel 165 des Strahlengangs 122 auf den Probenhalter 151 (jedenfalls in Nullstellung) ermöglicht. Ein Szenario gemäß dem Stand der Technik ist im Vergleich in 5 dargestellt. Dort ist ein kapazitiver Höhensensor 390 gezeigt, der beabstandet (Doppelpfeil) gegenüber der Rasterregion des SEM (die SEM-Säule 111 ist dargestellt) angeordnet ist. Im Beispiel der 5 umfasst das Partikel-Mikroskopsystem 100 auch noch eine weitere Quellensäule 311, beispielsweise eine FIB-Säule. Auch für ein solches Szenario mit einer FIB-Quellensäule 311 in gekreuzter Anordnung mit der SEM-Quellensäule 111 ist es möglich, den Strahlengang 122, 123 hin zu einer Messregionen zu führen, die direkt unterhalb der SEM-Quellensäule 111 angeordnet ist, sodass die Zentralachse 113 die Messregion schneidet. Das ist in 6 gezeigt. Die SEM-Quellensäule 111 blockiert dabei einen Bereich oberhalb der Messregion (dieser Bereich ist mit den gestrichelten Linien abgegrenzt), sodass der Einfallswinkel 165 kleiner als 56° gewählt werden muss. Der Einfallswinkel 165 entspricht dabei einem Polarwinkel 611 in einem Polar-Koordinatensystem mit einer XY-Ebene, die in der Haltefläche 152 in Nullstellung liegt. Die Zentralachse 113 der SEM-Quellensäule 111 ist dann bei 90° Polarwinkel 611; während die Zentralachse 313 der FIB-Quellensäule 311 bei ca. 144° bis 155° Polarwinkel 611 liegt (das entspricht einer Verkippung aus der Ebene der Haltefläche 152 in Nullstellung von 25° bis 36°).
Der Arbeitsabstand 199 des Elektronenmikroskops (engl. „working distance“, WD) ist definiert als der Abstand zwischen SEM-Objektiv und Probenoberfläche. Der Arbeitsabstand 199 wird üblicherweise gewählt zwischen 1 mm und 5 mm. Durch den relativ kleinen Arbeitsabstand 199 wird die Zugänglichkeit des Bereichs auf der Probenoberfläche unterhalb des SEM-Objektivs, d.h. der Scanregion, für den Strahlengang 121, 123 stark eingeschränkt. Durch den schrägen Einfall des Laserlichts kann aber dennoch direkt an der Position des Elektronenstrahls gemessen werden.
Gleichzeitig ist aber der Bereich, innerhalb dessen der Arbeitsabstand 199 variiert werden kann und gleichzeitig eine Messung der Verkippung und/oder Höhe durchgeführt werden kann, begrenzt: Wird der Arbeitsabstand 199 zu stark verändert, dann wird Strahlengang 123 nicht mehr auf den Detektor reflektiert. Der reflektierte Laserstrahl läge außerhalb des Akzeptanzbereichs der Sensoren. Deshalb kann bei Durchführung einer Messung mit den Detektionssystemen zur Messung der Höhe und/oder der Verkippung ein fester Arbeitsabstand eingestellt werden. Der Probenhalter kann in einem entsprechenden Messmodus angesteuert werden, um diesen Arbeitsabstand anzunehmen.
7 zeigt die entsprechende Anordnung des Strahlengangs 121, 123 und der Zentrale 113 in Bezug auf einen Azimutwinkel 612. In 7 ist ersichtlich, dass der Strahlengang 121, 123 in der Zeichenebene der 7 (die parallel zur xy-Ebene des Kugel-Referenzkoordinatensystems ist) in etwa senkrecht zur Zentralachse 313 der FIB-Quellensäule 311 steht, das heißt, dass der Azimutwinkel 612 der Zentralachse 313 um etwa 90° verschieden von einem Azimutwinkel des Strahlengangs 121, 123 ist. In 7 ist insbesondere derjenige Bereich mit gestrichelten Linien hervorgehoben, der aufgrund der FIB-Quellensäule 311 nicht zugänglich für die Führung des Strahlengangs 121, 123 ist. Allgemein kann der Azimutwinkel 612 der Zentralachse 313 um 80° bis 100° verschieden sein vom Azimutwinkel des Strahlengangs 121, 123.
Insbesondere bei FIB-SEM-Anwendungen ist der Bauraum in unmittelbarer Nähe der Scanregion limitiert, da hier weitere Geräte (z.B. Precursor-Gasquellen oder Mikromanipulatoren oder Detektoren) möglichst nahe an der Probe platziert werden sollen. Das ist in 8 gezeigt. Das Verfahren eignet sich, um in diesem limitierten Bauraum die dafür nötige Messtechnik zu realisieren. Insbesondere die azimutale Anordnung ist dabei durch die genannten zusätzlichen Komponenten stark eingeschränkt. Ein Winkelbereich (zwischen den gestrichelten Linien) von etwa 10° steht für den Strahlengang 121, 123 zur Verfügung. Das ist ausreichend, um das Laserlicht zum Reflektor zu führen und von dort in die beschriebenen Sensoren einzukoppeln.
Aufgrund des vergleichsweise geringen Strahlquerschnitts des Strahlengangs 192, 123 kann die optische Messung auch in einen solchen begrenzten Bauraum wie in 8 gezeigt integriert werden. Die Laserlichtquelle 121 und die Detektor-Systeme 129, 214 können genügend beabstandet von einem Schnittpunkt der Zentralachse 113 mit dem des Probenhalters 151 angeordnet werden (Ursprung des Kugelkoordinatensystems). Elektromagnetische Störungen werden vermieden.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.

Claims

Partikel-Mikroskopsystem (100), das umfasst: - eine Vakuumkammer (101), - einen Probenhalter (151) mit einer Haltefläche (152), die sich in einer Ebene in der Vakuumkammer (101) erstreckt und auf der eine Probe (131) angeordnet werden kann, - eine Quellensäule (111) in der Vakuumkammer (101), die eingerichtet ist, um einen Primär-Partikelstrahl (112) zu formen und zu scannen, - eine Laserlichtquelle (121), die eingerichtet ist, um Laserlicht entlang eines Strahlgangs (122, 123, 123-1, 123-2) hin zur Haltefläche (152) auszusenden, - ein Autokollimator-Detektionssystem (129), das im Strahlengang (123, 123-1, 123-2) in Propagationsrichtung des Laserlichts hinter der Haltefläche (152) angeordnet ist und das eingerichtet ist, um ein Signal (271) auszugeben, welches selektiv empfindlich für eine Verkippung (109) eines Reflektors (152, 131) im Strahlengang (122, 123, 123-1, 123-2) bei der Haltefläche (152) ist, wobei eine Projektion des Strahlengangs (122, 123, 123-1, 123-2) auf die Haltefläche (152) eine Messregion definiert, wobei eine Zentralachse (113) der Quellensäule (111) die Messregion schneidet.
Partikel-Mikroskopsystem (100) nach Anspruch 1, das weiterhin umfasst: - einen Strahlteiler (211), der im Strahlengang (123, 123-1, 123-2) in Propagationsrichtung des Laserlichts hinter der Haltefläche (152) angeordnet ist, und den Strahlengang (123, 123-1, 123-2) in einen ersten Teil (261) und einen zweiten Teil (262) aufspaltet, wobei das Autokollimator-Detektionssystem (129) im ersten Teil (161) des Strahlengangs (123, 123-1, 123-2) angeordnet ist, und - ein weiteres optisches Detektionssystem (214), das im zweiten Teil (262) des Strahlengangs (123, 123-1, 123-2) angeordnet ist und das eingerichtet ist, um ein weiteres Signal (272) auszugeben, welches sowohl empfindlich für die Verkippung (109) des Reflektors (131, 152) wie auch empfindlich für eine Höhe (108) des Reflektors (131, 152) ist.
Partikel-Mikroskopsystem (100) nach Anspruch 2, das weiterhin umfasst: - eine Datenverarbeitungseinrichtung (220), die eingerichtet ist, um basierend auf dem Signal (271) des Autokollimator-Detektionssystems (129) und basierend auf dem weiteren Signal (272) des weiteren optischen Detektionssystems (214) die Verkippung (109) des Reflektors (131, 152) zu quantifizieren und weiterhin die Höhe (108) des Reflektors (131, 152) zu quantifizieren.
Partikel-Mikroskopsystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Sensorfläche (213) eines Mehrpixel-Sensors (212) des weiteren optischen Detektionssystems (214) so angeordnet ist, dass die Sensitivität betreffend eine Messung der Höhe (108) von einem Einfallswinkel (165) des Strahlengangs (122) auf die Haltefläche (131) abhängt.
Partikel-Mikroskopsystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst: - eine weitere Quellensäule (111) in der Vakuumkammer (101), die eingerichtet ist, um einen weiteren Primär-Partikelstrahl zu formen und zur Haltefläche (152) auszusenden, wobei die Quellensäule und die weitere Quellensäule gekreuzt angeordnet sind.
Partikel-Mikroskopsystem nach Anspruch 5, wobei die Zentralachse (113) der Quellensäule (111) bei einem Polarwinkel von 90° in Bezug auf die Haltefläche (152) angeordnet ist, wobei eine Zentralachse (313) der weiteren Quellensäule (311) bei einem Polarwinkel von mehr als 100° angeordnet ist, wobei der Strahlengang (121) vor dem Reflektor bei einem Polarwinkel von nicht mehr als 60° angeordnet ist.
Partikel-Mikroskopsystem nach Anspruch 6, wobei ein Azimutwinkel der Zentralachse (313) der weiteren Quellensäule (311) um 80°-100° verschieden von einem Azimutwinkel des Strahlengangs (121, 123, 123-1, 123-2) ist.
Partikel-Mikroskopsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Autokollimator-Detektionssystem (129) eingerichtet ist, um das Laserlicht derart auf einen Mehrpixel-Sensor (126) des Autokollimator-Detektionssystems (129) zu fokussieren, dass sich eine Position eines Lichtpunkts auf einer Sensorfläche (127) des Mehrpixel-Sensors (126) mit der Verkippung (109) verändert.
Partikel-Mikroskopsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Strahlengang (122) mit der Haltefläche (152) des Probenhalters (151) einen Winkel (165) im Bereich von 15° bis 50° einschließt.
Partikel-Mikroskopsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Akzeptanzwinkel des Autokollimator-Detektionssystems (129) nicht größer als +/- 3° ist.
Partikel-Mikroskopsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst: - eine Datenverarbeitungseinheit (220), die eingerichtet ist, um das Signal (271) des Autokollimator-Detektionssystems (129) zu empfangen, nachdem der Probenhalter (151) in einen vordefinierten Arbeitsabstand zur Quellensäule (111) gebracht wurde.
Verfahren zum Bestimmen einer Anordnung einer Probe in einem Partikel-Mikroskopsystem (100), wobei das Verfahren umfasst: - Anordnen der Probe auf einer Haltefläche (152) des Probenhalters (151) des Partikel-Mikroskopsystems (100), - Positionieren des Probenhalters (151) in einer Vakuumkammer des Partikel-Mikroskopsystems (100), sodass die Probe (131) unterhalb einer Quellensäule (111) des Partikel-Mikroskopsystems angeordnet ist, - Ansteuern einer Laserlichtquelle (121), sodass diese Laserlicht entlang eines Strahlengangs (122, 123, 123-1, 123-2) hin zur Haltefläche (152) aussendet, sodass das Laserlicht an der Probe unterhalb des Mikroskopobjektivs reflektiert wird, - Ansteuern eines Autokollimator-Detektionssystems (129), das im Strahlengang in Propagationsrichtung des Laserlichts hinter der Probe (131) angeordnet ist, zum Erhalten eines Signals (271), welches selektiv empfindlich für eine Verkippung (109) der Probe (131) ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin umfasst: - Ansteuern eines weiteren optischen Detektionssystems (214), das im Strahlengang in Propagationsrichtung des Laserlichts hinter der Probe (131) angeordnet ist, zum Erhalten eines weiteren Signals (272), welches sowohl empfindlich für die Verkippung (109) der Probe (131) wie auch empfindlich für eine Höhe (108) der Probe (131) ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: - Quantifizieren der Verkippung (109) der Probe basierend auf dem ersten Signal (271), und - Quantifizieren der Höhe (108) der Probe (131) basierend auf dem ersten Signal (271) und ferner basierend auf dem zweiten Signal (272).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Höhe (108) der Probe (131) basierend auf der quantifizierten Verkippung (109) der Probe quantifiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Probe ein Wafer ist, der mindestens einen Durchmesser von 100 mm hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Partikel-Mikroskopsystem (100) das Partikel-Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.