DE102014007106A1

DE102014007106A1 - Method and device for determining the one- or multi-dimensional structure of objects by means of short wavelength radiation

Info

Publication number: DE102014007106A1
Application number: DE102014007106.5A
Authority: DE
Inventors: Silvio Fuchs; Gerhard G. Paulus; Christian Rödel
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Aufgabe war es, möglichst aufwandgering eine universell anwendbare eindeutige Vermessung der Objektstruktur mit hoher Leistungsfähigkeit dreidimensionaler Bildgebung zu ermöglichen, bei welcher verfahrensbedingte Mehrdeutigkeiten (Scheinstrukturen) im Messsignal erkannt sowie bei der Signalauswertung vollständig eliminiert werden können, so dass Fehlauswertungen vermieden werden. Erfindungsgemäß wird das zu untersuchende Objekt (8) einer XUV-Strahlung (3) ausgesetzt und das vom Objekt (8) reflektierte bzw. rückgestreute Licht (11a, 11b, 11c, 11d) der Strahlung (3) mit einem Detektor (6) erfasst und spektral ausgewertet, wobei in einem Abstand zur Oberfläche (9) des Objektes (8) ein für die Strahlung (3) teildurchlässiges Element, insbesondere eine Folie (10), angeordnet ist zur Generierung eines reflektierten Referenz-Strahls (12), welcher nach Überlagerung mit dem von der Objektstruktur beeinflussten Licht (11a, 11b, 11c, 11d) gemeinsam mit diesem dem Detektor (6) zur Strukturbestimmung unter eindeutiger Erkennung von Scheinstrukturen im detektierten Auswertesignal zugeführt wird.The task was to enable as far as possible a universally applicable unambiguous measurement of the object structure with high efficiency of three-dimensional imaging, in which process-related ambiguities (dummy structures) can be detected in the measurement signal and completely eliminated in the signal evaluation, so that false evaluations are avoided. According to the invention, the object (8) to be examined is exposed to XUV radiation (3) and the light (11a, 11b, 11c, 11d) of the radiation (3) reflected or backscattered by the object (8) is detected by a detector (6) and evaluated spectrally, wherein at a distance from the surface (9) of the object (8) for the radiation (3) partially transparent element, in particular a film (10) is arranged to generate a reflected reference beam (12), which Superposition with the light influenced by the object structure (11a, 11b, 11c, 11d) is supplied together with this to the detector (6) for determining the structure with unambiguous recognition of dummy structures in the detected evaluation signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der ein- oder mehrdimensionalen Struktur von Objekten mittels energiereicher Strahlung kurzer Wellenlänge, insbesondere EUV und XUV bzw. weicher Röntgenstrahlung. Nach ISO 21348 werden mit EUV der Spektralbereich zwischen 121 nm und 10 nm sowie mit XUV der Spektralbereich von 10 nm bis 0,1 nm bezeichnet. Die Erfindung überdeckt beide Bereiche, weshalb im Folgenden die Bezeichnung „XUV” für den gesamten Spektralbereich der Erfindung verwendet wird. Die vorgeschlagene Vorrichtung stellt eine Apparatur zur Durchführung von optischer Kohärenztomographie (OCT) für die vorgenannten Strahlungswellenlängen dar und wird im folgenden XCT genannt.The invention relates to a method and a device for determining the one-dimensional or multidimensional structure of objects by means of high-energy radiation of short wavelength, in particular EUV and XUV or soft X-radiation. To ISO 21348 EUV is the spectral range between 121 nm and 10 nm and XUV the spectral range of 10 nm to 0.1 nm. The invention covers both ranges, so in the following the term "XUV" is used for the entire spectral range of the invention. The proposed device constitutes an apparatus for performing optical coherence tomography (OCT) for the aforementioned radiation wavelengths and is called XCT in the following.

OCT im nahen infraroten Spektralbereich (NIR) ist ein etabliertes Verfahren zur zerstörungsfreien dreidimensionalen Bildgebung von meist biologischen oder medizinisch relevanten Proben. Die Auflösung liegt dabei im Bereich einiger Mikrometer bei einer maximalen Eindringtiefe von wenigen Millimetern. Die Abbildung in axialer Richtung (Ausbreitungsrichtung der verwendeten Lichtquelle) wird unabhängig von der numerischen Apertur der abbildenden Optik durch das Ausnutzen der kurzen Kohärenzlänge einer breitbandigen Strahlungsquelle erreicht. Technisch werden OCT Apparate durch einen interferometrischen Aufbau realisiert. Die Abbildung in den lateralen Dimensionen geschieht mit Hilfe eines Mikroskop-Objektivs. Ein dreidimensionales Bild entsteht durch eine Abrasterung der zu untersuchenden Probe ( W. Drexler und J. G. Fujimoto: Optical Coherence Tomography, 2008, Springer Verlag ).Near-infrared (NIR) OCT is an established method for the non-destructive three-dimensional imaging of mostly biological or medically relevant samples. The resolution is in the range of a few micrometers with a maximum penetration depth of a few millimeters. The imaging in the axial direction (propagation direction of the light source used) is achieved independently of the numerical aperture of the imaging optics by taking advantage of the short coherence length of a broadband radiation source. Technically, OCT devices are realized by an interferometric design. The imaging in the lateral dimensions is done with the help of a microscope objective. A three-dimensional image is created by scanning the sample to be examined ( W. Drexler and JG Fujimoto: Optical Coherence Tomography, 2008, Springer Verlag ).

Die grundsätzliche Idee zur Kohärenztomografie mit kurzen Wellenlängen ist bereits durch die Patentschrift US 7,656,538 B2 bekannt. Durch die im Vergleich zur infraroten Strahlung wesentlich kürzere Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle bei XCT (XUV-Strahlung), lässt sich eine von der Fokussierung unabhängige axiale Auflösung von wenigen Nanometern erreichen. Allerdings ist die Umsetzung der OCT in diesem Spektralbereich mit einem Interferometer extrem herausfordernd und technisch bisher nicht zufriedenstellend gelöst.The basic idea of coherence tomography with short wavelengths is already in the patent US 7,656,538 B2 known. Due to the significantly shorter wavelength of the XCT (XUV radiation) used compared to infrared radiation, an axial resolution of a few nanometers independent of the focusing can be achieved. However, the implementation of OCT in this spectral range with an interferometer extremely challenging and technically unsatisfactory solved so far.

Ein erster experimenteller Aufbau gemäß US 7,656,538 B2 wurde 2011 getestet. Typischerweise verwenden OCT-Geräte im infraroten Spektralbereich ein Michelson-Interferometer, um die Probe in axialer Richtung zu vermessen. Jedoch ist die Konstruktion eines breitbandigen Strahlteilers im XUV-Bereich mit ausreichender Oberflächengenauigkeit mit dem aktuellen Stand der Technik – wenn überhaupt – nur mit sehr großem Aufwand und vor allem mit Einbußen hinsichtlich der Bandbreite bzw. Auflösung realisierbar. Der letztendlich umgesetzte Aufbau basierte daher auf einem sogenannten „Common-Path OCT” Schema ( A. B. Vakhtin, D. J. Kane, W. R. Wood and K. A. Peterson: Common-path interferometer for frequency-domain optical coherence tomography, Appl. Opt. 42, 2003, 6953–6958 ), bei dem auf einen Strahlteiler verzichtet werden kann.A first experimental setup according to US 7,656,538 B2 was tested in 2011. Typically, OCT devices in the infrared spectral range use a Michelson interferometer to measure the sample in the axial direction. However, the design of a broadband beam splitter in the XUV range with sufficient surface accuracy with the current state of the art - if at all - only with great effort and especially with losses in bandwidth or resolution feasible. The final implementation was therefore based on a so-called "common-path OCT" scheme ( AB Vakhtin, DJ Kane, WR Wood and KA Peterson: Common-path interferometer for frequency-domain optical coherence tomography, Appl. Opt. 42, 2003, 6953-6958 ), in which can be dispensed with a beam splitter.

Eine theoretische Beschreibung der Funktionsweise dieser Methode, sowie einige Simulationen dazu, wurden bereits veröffentlicht ( S. Fuchs, A. Blinne, C. Rödel, U. Zastrau, V. Hilbert, M. Wünsche, J. Bierbach, E. Frumker, E. Förster, G. G. Paulus: Optical coherence tomography using broad-bandwidth XUV and soft X-ray radiation, Appl. Phys. B 106, 2012, 789–795 ); vgl. auch Beschreibung zu 1. Aufgrund der großen Bandbreite und der daraus folgenden geringen Kohärenzlänge der verwendeten Strahlung, kommt es durch die Interferenz zu Modulationen im Spektrum des reflektierten Lichtes. Diese Modulationen tragen die Informationen über die Tiefenstruktur der Probe. Da mit Hilfe der Modulationsfrequenzen nur Tiefendifferenzen gemessen werden können, ist für eine eindeutige Rekonstruktion der Tiefenstruktur der Probe eine ausgezeichnete Referenztiefe bzw. -position notwendig. Die Tiefenstruktur kann nur mit denjenigen Interferenzen eindeutig bestimmt werden, an denen der Oberflächenreflex beteiligt ist. Um diese Abstände bzw. die Modulationsfrequenzen im Spektrum gegenüber den Abständen innerhalb der Probe auszuzeichnen, musste auf jede Probe noch eine hochreflektierende dünne Oberflächenbeschichtung aufgebracht werden. Die Amplituden der Interferenzen mit der Deckschicht sind damit im Allgemeinen größer, als diejenigen innerhalb der Probe.A theoretical description of how this method works and some simulations have already been published ( S. Fuchs, A. Blinne, C. Rödel, U. Zastrau, V. Hilbert, M. Wünsche, J. Bierbach, E. Frumker, E. Förster, GG Paulus: Optical coherence tomography using broad-bandwidth XUV and soft X -ray radiation, Appl. Phys. B 106, 2012, 789-795 ); see. also description too 1 , Due to the large bandwidth and the consequent low coherence length of the radiation used, the interference leads to modulations in the spectrum of the reflected light. These modulations carry the information about the deep structure of the sample. Since only depth differences can be measured with the aid of the modulation frequencies, an excellent reference depth or position is necessary for an unambiguous reconstruction of the deep structure of the sample. The deep structure can only be uniquely determined with those interferences in which the surface reflection participates. In order to distinguish these distances or the modulation frequencies in the spectrum from the distances within the sample, a highly reflective thin surface coating had to be applied to each sample. The amplitudes of the interference with the cover layer are thus generally greater than those within the sample.

Trotz der hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung, ist es aufgrund der Interferenzen der Schichten untereinander nicht möglich, die Tiefenstruktur eindeutig zu rekonstruieren. Es kommt dementsprechend zur Erfassung von Scheinstrukturen die nicht von den realen Strukturen unterschieden werden können. Die Oberflächenbeschichtung schwächt diesen Effekt zwar ab, kann ihn aber nicht gänzlich unterbinden, so dass eine eindeutige Strukturauswertung nicht möglich ist.Despite the highly reflective surface coating, it is not possible to clearly reconstruct the depth structure due to the interference between the layers. Accordingly, it comes to the detection of dummy structures that can not be distinguished from the real structures. The surface coating weakens this effect, but it can not completely prevent it, so that a clear structural analysis is not possible.

Zudem muss jede zu untersuchende Probe vorher sehr aufwendig mit der besagten kostenintensiven hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung (z. B. Goldschicht) präpariert werden. Durch diese auf die Probenoberfläche aufgebrachte Deckschicht, lässt sich die Tiefenstruktur der Probe nur relativ zu deren Oberfläche bestimmen. Absolute Messungen der Strukturbeschaffenheit von Objekten sind somit nicht möglich.In addition, each sample to be examined must previously be prepared very costly with the said cost-intensive highly reflective surface coating (eg gold layer). As a result of this covering layer applied to the sample surface, the depth structure of the sample can only be determined relative to its surface. Absolute measurements of the structure of objects are therefore not possible.

Die Auflösung in lateraler Richtung des an sich bekannten XCT-Verfahrens ist durch die Größe des Fokuspunktes der XUV-Strahlung begrenzt. Aufgrund der kurzen Wellenlänge, der hohen Absorption und schwachen Dispersion der meisten Materialien im XUV, ist die Fokussierung der Strahlung technisch sehr aufwändig, da z. B. keine refraktiven optischen Elemente verwendet werden können. Stattdessen kommen aufwendig herstellbare diffraktive oder reflektive fokussierende Optiken zum Einsatz. Im besagten XCT-Verfahren werden deshalb speziell toroidal geformte Spiegeloberflächen zur Fokussierung verwendet. Mit einer Synchrotron-Undulatorquelle konnten damit laterale Strukturen bis etwa 100 Mikrometern aufgelöst werden. Dies liegt bis zu vier Größenordnungen oberhalb der in axialer Richtung auflösbaren Strukturgröße des Verfahrens, so dass für eine dreidimensionale Abbildung mit vergleichbarer Auflösung in allen Dimensionen eine Verbesserung der lateralen Auflösung von XCT unbedingt nötig ist.The resolution in the lateral direction of the known XCT method is limited by the size of the focal point of the XUV radiation. Due to the short wavelength, the high absorption and weak dispersion of most materials in the XUV, the focusing of the radiation is technically very complicated because z. B. refractive optical elements can not be used. Instead, complex manufacturable diffractive or reflective focusing optics are used. In the said XCT method, therefore, especially toroidally shaped mirror surfaces are used for focusing. With a synchrotron undulator source, lateral structures up to about 100 microns could be resolved. This is up to four orders of magnitude above the structure size of the method which can be resolved in the axial direction, so that an improvement of the lateral resolution of XCT is absolutely necessary for a three-dimensional image with comparable resolution in all dimensions.

Die mit der genannten Vorrichtung zu untersuchenden Proben sind in eine Vakuumkammer einzubringen. Dazu müssen die Proben vakuumtauglich sein (vakuumgetrocknet, kein Wasser, keine Gaseinschlüsse) bzw. entsprechend präpariert werden. Die Proben können durch das Vakuum beeinträchtigt bzw. gar zerstört werden. Darüber hinaus ist auch das Wechseln von Proben im Vakuum aufwändig.The samples to be examined with said device are to be introduced into a vacuum chamber. For this, the samples must be suitable for vacuum (vacuum-dried, no water, no gas inclusions) or prepared accordingly. The samples can be affected or even destroyed by the vacuum. In addition, the exchange of samples in a vacuum is complex.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich diese Methode insbesondere durch die vorgenannte hochreflektierende Oberflächenbeschichtung, welche auf jede zu untersuchende Probe extra aufzubringen und ggf. auch nicht in jedem Anwendungsfall uneingeschränkt durchführbar ist, sowie durch die notwendige Untersuchung im Vakuum mit der erforderlichen vakuumtauglichen Präparation der Probe, die ebenfalls nicht oder nicht hinreichend für alle Untersuchungsobjekte möglich ist, nur eingeschränkt praxiswirksam umsetzen lässt.In summary, it should be noted that this method is particularly by the above-mentioned highly reflective surface coating, which is applied to each sample to be examined extra and possibly not fully feasible in any application, and by the necessary investigation in a vacuum with the required vacuum-compatible preparation of the sample, which is also not or not sufficiently for all objects of investigation is possible to implement only limited practical impact.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst aufwandgering eine universell anwendbare eindeutige Vermessung der Objektstruktur mit hoher Leistungsfähigkeit dreidimensionaler Bildgebung zu ermöglichen, bei welcher verfahrensbedingte Mehrdeutigkeiten (Scheinstrukturen) im Messsignal erkannt sowie bei der Signalauswertung vollständig eliminiert werden können.The object of the invention is to make possible, as far as possible, a universally applicable unambiguous measurement of the object structure with high efficiency of three-dimensional imaging, in which process-related ambiguities (dummy structures) can be detected in the measurement signal and completely eliminated in the signal evaluation.

Erfindungsgemäß wird das zu untersuchende Objekt einer Strahlung kurzer Wellenlänge, insbesondere XUV- oder weicher Röntgenstrahlung, ausgesetzt und die vom Objekt reflektierte bzw. rückgestreute Strahlung mit einem Detektor erfasst sowie spektral ausgewertet, wobei in einem festen oder relativ veränderbaren Abstand zur Oberfläche des Objektes ein für die Strahlung teildurchlässiges Element, insbesondere eine Folie, angeordnet ist. Mit einem solchen teildurchlässigen Element (Folie), wird die XUV- oder weiche Röntgenstrahlung in einen dieses teildurchlässige Element (Folie) transmittierenden und das Objekt durchdringenden Mess-Strahl sowie in einen von dem teildurchlässigen Element (Folie) reflektierten Referenz-Strahl gesplittet, welcher mit dem vom Objekt reflektierten bzw. rückgestreuten Mess-Strahl zum Zweck der gemeinsamen spektralen Auswertung überlagert wird. Auf diese Weise gelingt es, eindeutig Signalanteile im Auswertesignal zu identifizieren, welche auf Scheinstrukturen schließen lassen, so dass diese Signalanteile von der Strukturbestimmung ausgenommen werden können.According to the invention, the object to be examined is exposed to radiation of short wavelength, in particular XUV or soft X-ray radiation, and the radiation reflected or backscattered by the object is detected by a detector and spectrally evaluated, wherein at a fixed or relatively variable distance from the surface of the object the radiation partially permeable element, in particular a film is arranged. With such a partially transparent element (foil), the XUV or soft X-ray radiation is split into a measuring beam which transmits this partially transmissive element (film) and penetrates the object, and into a reference beam reflected by the partially transmitting element (foil) is superimposed on the measured beam reflected or backscattered by the object for the purpose of common spectral evaluation. In this way, it is possible to unambiguously identify signal components in the evaluation signal, which indicate apparent structures, so that these signal components can be excluded from the structure determination.

Es ist vorteilhaft, wenn die teildurchlässige Folie, beispielsweise eine Goldfolie, in einem ortsfesten oder lageverschiebbaren Folienhalter aufgenommen ist und mit diesem lateral oder in der Ebene dieser Folie relativ zur Oberfläche des zu untersuchenden Objektes verfahrbar ist.It is advantageous if the partially transparent foil, for example a gold foil, is accommodated in a stationary or positionally displaceable foil holder and can be moved laterally or in the plane of this foil relative to the surface of the object to be examined.

In den Unteransprüchen sind weitere Ausführungsmöglichkeiten zur Erfindung dargelegt.In the dependent claims further embodiments of the invention are set forth.

Im Unterschied zur eingangs genannten XUV-Vorrichtung gemäß US 7,656,538 B2 wird nicht auf jedes zu untersuchende Objekt mit aufwendiger Vorbereitung und Probenpräparierung eine hochreflektierende Oberflächenbeschichtung aufgebracht, sondern getrennt von dem zu untersuchenden Objekt wird die vorgeschlagene teildurchlässige Folie im Strahlengang der XUV- oder weichen Röntgenstrahlung angeordnet. Mit dieser Maßnahme können nicht nur Fehlauswertungen von Scheinstrukturen zuverlässig vermieden werden, sondern es entfällt zusätzlich der nachteilige hohe Aufwand zur Oberflächenbeschichtung der zu vermessenden Objekte im Vergleich zum bekannten Stand der Technik.In contrast to the aforementioned XUV device according to US 7,656,538 B2 is not applied to each object to be examined with elaborate preparation and sample preparation a highly reflective surface coating, but separated from the object to be examined, the proposed partially transparent film in the beam path of the XUV or soft X-radiation is arranged. With this measure, not only false evaluations of dummy structures can be reliably avoided, but it also eliminates the adverse high cost of surface coating the objects to be measured in comparison to the known prior art.

Das teildurchlässige Element (Folie) ist derart beschaffen, dass es die einfallende XUV-Strahlung in ausreichendem Maße sowohl reflektiert als auch transmittiert. Dies kann bei einer Folie sowohl durch das Folienmaterial an sich sowie die Foliendicke als auch durch die Strukturierung der Folie (z. B. Perforation) erreicht werden. Die Messung des reflektierten Spektrums der Anordnung aus Folie und Messobjekt (Probe) verläuft analog zum bekannten XCT-Verfahren. Durch die Positionierung der teildurchlässigen Folie zur Objektoberfläche in einem Abstand zur Probe kann aus dem gemessenen Signal sowohl die Tiefenstruktur als auch die Oberflächenbeschaffenheit ohne mehrdeutige Scheinstrukturen rekonstruiert werden. Dazu wird das teildurchlässige Element (Folie) in einem Abstand der größer ist als die maximal messbare Tiefe (Eindringtiefe der Strahlung) der Probe positioniert. Der Strahlungsreflex der Probenoberfläche wird dann in der rekonstruierten Tiefenstruktur sichtbar (vgl. auch 5). Alle eventuellen Scheinstrukturen erscheinen nun in der Darstellung des Auswertesignals nur noch vor der eigentlichen Probenoberfläche und können somit eindeutig identifiziert werden. Alternativ können zwei Messungen mit leicht variiertem Abstand zwischen Probe und teildurchlässigem Element (Folie) durchgeführt werden (die Bedingung, dass der Abstand größer ist als die maximal messbare Tiefe, muss hier nicht zwingend eingehalten werden). Nur die rekonstruierte Tiefe realer Strukturen wird sich in Abhängigkeit vom Abstand ändern. Die Scheinstruktur-Signalanteile erscheinen jedoch immer an gleicher Stelle, wodurch sie ebenfalls eindeutig identifiziert werden können.The partially transmissive element (foil) is such that it both sufficiently reflects and transmits the incident XUV radiation. In the case of a film, this can be achieved both by the film material itself and the film thickness as well as by the structuring of the film (for example perforation). The measurement of the reflected spectrum of the arrangement of film and object to be measured (sample) is analogous to the known XCT method. By positioning the partially transparent film to the object surface at a distance from the sample, both the depth structure and the surface condition can be reconstructed from the measured signal without ambiguous dummy structures. For this purpose, the partially transparent element (foil) is positioned at a distance greater than the maximum measurable depth (penetration depth of the radiation) of the sample. The radiation reflex of the sample surface is then visible in the reconstructed deep structure (cf. 5 ). All possible dummy structures now appear in the representation of the evaluation signal only in front of the actual sample surface and thus can be unambiguous be identified. Alternatively, two measurements can be taken with a slightly different distance between the sample and the partially transmissive element (foil) (the condition that the distance is greater than the maximum measurable depth does not necessarily have to be complied with here). Only the reconstructed depth of real structures will change depending on the distance. However, the dummy structure signal components always appear in the same place, whereby they can also be clearly identified.

Wenn die laterale Ausdehnung der transmittierenden Folienfläche kleiner ist als der verwendete XUV-Fokus, dann kann die laterale Auflösung des Verfahrens dadurch deutlich erhöht werden, ohne die Fokussierung zu ändern (siehe 4). So können laterale Strukturgrößen aufgelöst werden die kleiner als die XUV-Fokusausdehnung sind.If the lateral extent of the transmitting film surface is smaller than the XUV focus used, then the lateral resolution of the method can be significantly increased thereby, without changing the focus (see 4 ). Thus, lateral structure sizes smaller than the XUV focal length can be resolved.

Das erfindungsgemäße teildurchlässige Element (Folie) kann vorteilhaft als Strahlungsdurchtrittsfenster eines Vakuumsystems für die XUV- oder weicher Röntgenstrahlung ausgebildet werden, so dass zwar die Untersuchungsstrahlung (wie bisher) in eine Vakuumkammer einzubringen ist, nicht aber das zu untersuchende Objekt, was erhebliche Vorteile für die Probenvorbereitung und -untersuchung an sich, einschließlich Probenwechsel, bringt (vgl. 3). So ist es nicht mehr notwendig, dass die Proben vakuumgetrocknet und vakuumtauglich sein müssen, was die Anwendungsmöglichkeiten des Messverfahrens deutlich erweitert. Zur Abrasterung der Probenoberfläche kann die Probe hinter dem Strahlungsdurchtrittsfenster bewegt werden.The partially transmissive element (foil) according to the invention can advantageously be formed as a radiation passage window of a vacuum system for the XUV or soft X-ray radiation, so that although the examination radiation (as before) is to be introduced into a vacuum chamber, but not the object to be examined, which has considerable advantages for the Sample preparation and examination per se, including sample changes, brings (cf. 3 ). Thus it is no longer necessary for the samples to be vacuum-dried and vacuum-compatible, which considerably extends the application possibilities of the measuring method. For scanning the sample surface, the sample can be moved behind the radiation passage window.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zur Strukturbestimmung mittels XUV-Strahlung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments shown in the drawing for determining the structure by means of XUV radiation.

Es zeigen:Show it:

1: Schematische Darstellung einer bekannten XCT-Vorrichtung, bei welcher ein Objekt mit einer auf dessen Oberfläche aufgebrachten hochreflektierenden Reflexionsschicht in einem Vakuum mittels XUV-Strahlung untersucht wird 1 : Schematic representation of a known XCT device in which an object with a deposited on its surface highly reflective reflection layer in a vacuum by XUV radiation is examined

2: Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen XCT-Vorrichtung, bei welcher vor dem zu untersuchenden Objekt und getrennt von diesem eine hochreflektierende teildurchlässige Folie angeordnet sowie relativ zu diesem verfahrbar ist 2 : Schematic representation of the XCT device according to the invention, in which before the object to be examined and separated from this a highly reflective partially transparent film is arranged and movable relative to this

3: Spezielle Ausführung der Vorrichtung gemäß 2, bei welcher die hochreflektierende teildurchlässige Folie als Strahlungsdurchtrittsfenster einer Vakuumkammer für die XUV-Strahlung angeordnet ist 3 : Special embodiment of the device according to 2 in which the highly reflective partially transparent film is arranged as a radiation passage window of a vacuum chamber for the XUV radiation

4: Schematische Teildarstellung der XCT-Vorrichtung mit dem Objekt sowie der hochreflektierenden teildurchlässigen Folie zur Verbesserung der lateralen Auflösung des Verfahrens 4 : Schematic partial representation of the XCT device with the object and the highly reflective partially transparent film to improve the lateral resolution of the process

5: Simuliertes Spektrum der bekannter Weise von einem mit einer Oberflächenbeschichtung versehenen Objekt reflektierten bzw. rückgestreuten detektierten XUV-Strahlung (linke Abbildung) sowie eine daraus rekonstruierte und tatsächliche Tiefenstruktur (rechte Abbildung) 5 : Simulated spectrum of the known manner from a surface-coated object reflected or backscattered detected XUV radiation (left figure) and a reconstructed and actual deep structure (right figure)

6 Simuliertes Spektrum der von einem strukturmäßig zu untersuchenden Objekt mit erfindungsgemäß vorgelagerter teildurchlässiger Folie reflektierten bzw. rückgestreuten detektierten XUV-Strahlung (linke Abbildung) sowie eine daraus vollständig rekonstruierte Tiefenstruktur (rechte Abbildung) In 1 ist als Gegenüberstellung zur Erfindung eine vom Grundsatz aus der US 7,656,538 B2 bekannte XCT-Vorrichtung schematisch dargestellt, bei welcher ein in einer Vakuumkammer 1 befindliches und in seiner Tiefenstruktur auszuwertendes Objekt 2 mit einer sehr kurzwelligen, breitbandigen Strahlung 3 (XUV- oder weiche Röntgenstrahlung) bestrahlt wird. Das Objekt 2 ist derart aufgehängt (aus Übersichtsgründen nicht explizit dargestellt, sondern lediglich durch Pfeildarstellung 4 symbolisiert), dass es in allen Dimensionen relativ zur Strahlung 3 verfahrbar ist. Die Strahlung 3 dringt in das Objekt 2 ein und wird in unterschiedlichen Tiefen, an denen sich die optischen Eigenschaften (Brechzahl) des Objektes 2 ändern, reflektiert bzw. rückgestreut (vgl. vergrößerte Teildarstellung rechts im Bild von 1 mit reflektierten Teilstrahlungen 3a, 3b, 3c, 3d), so dass alle reflektierten Teilstrahlen 3a, 3b, 3c, 3d miteinander interferieren. 6 Simulated spectrum of the detected XUV radiation reflected or backscattered by a structurally to be examined object with partially transparent film according to the invention upstream (left figure) and a deep structure completely reconstructed therefrom (right figure) 1 is as a comparison to the invention one of the principle of US 7,656,538 B2 known XCT device shown schematically, in which a in a vacuum chamber 1 located and evaluated in its depth structure object 2 with a very short-wave, broadband radiation 3 (XUV or soft X-rays) is irradiated. The object 2 is hung in such a way (for reasons of clarity not explicitly shown, but only by arrow 4 symbolizes) that it is in all dimensions relative to the radiation 3 is movable. The radiation 3 penetrates the object 2 one and is at different depths, which are the optical properties (refractive index) of the object 2 change, reflected or backscattered (see enlarged partial representation on the right in the picture of 1 with reflected partial radiations 3a . 3b . 3c . 3d ), so that all reflected partial beams 3a . 3b . 3c . 3d interfere with each other.

Aufgrund der großen Bandbreite und der daraus folgenden geringen Kohärenzlänge der verwendeten Strahlung, kommt es durch die Interferenz zu Modulationen im Spektrum des reflektierten bzw. rückgestreuten Lichtes (reflektierten Teilstrahlen 3a, 3b, 3c, 3d) der Strahlung 3. Diese Modulationen tragen die Informationen über die Tiefenstruktur des Objektes 2. Eine Modulationsfrequenz entspricht dabei einem Abstand der Ursprungstiefen zweier reflektierter bzw. rückgestreuter interferierender Teilstrahlen 3a, 3b, 3c, 3d. Diese ist umso höher, je weiter die Ursprungstiefen auseinander liegen. Zur Auswertung dieser Modulationen wird eine vom Objekt 2 reflektierte bzw. rückgestreute Gesamtstrahlung 5 (Gesamtheit der überlagerten Teilstrahlen 3a, 3b, 3c, 3d) mit einem spektral auflösenden Intensitätsdetektor 6, beispielsweise einem Spektrometer, detektiert.Due to the large bandwidth and the resulting short coherence length of the radiation used, the interference leads to modulations in the spectrum of the reflected or backscattered light (reflected partial beams 3a . 3b . 3c . 3d ) of the radiation 3 , These modulations carry the information about the deep structure of the object 2 , A modulation frequency corresponds to a distance of the origin depths of two reflected or backscattered interfering partial beams 3a . 3b . 3c . 3d , This is the higher, the farther the source depths are apart. To evaluate these modulations, one of the object 2 reflected or backscattered total radiation 5 (Totality of superimposed partial beams 3a . 3b . 3c . 3d ) with a spectral resolution intensity detector 6 , For example, a spectrometer detected.

Da mit Hilfe der besagten Modulationsfrequenzen nur Tiefendifferenzen gemessen werden können, ist für eine eindeutige Rekonstruktion der Tiefenstruktur des Objektes 2 eine ausgezeichnete Referenztiefe bzw. -position notwendig. Die Tiefenstruktur kann nur mit denjenigen Interferenzen bestimmt werden, an denen der Oberflächenreflex (Teilstrahl 3a) beteiligt ist. Um diese Abstände bzw. die Modulationsfrequenzen im detektierten Spektrum gegenüber den Abständen innerhalb des Objektes 2 auszuzeichnen, ist unmittelbar auf die Oberfläche des Objektes 2 zusätzlich eine dünne und für die Strahlung 3 teildurchlässige hochreflektierende Oberflächenbeschichtung 7 aufgebracht. Die Amplituden der Interferenzen mit der Oberflächenbeschichtung 7 sind damit im Allgemeinen größer, als diejenigen innerhalb des Objektes 2 ausgehend von den Teilstrahlen 3b, 3c, 3d.Since only depth differences can be measured with the help of said modulation frequencies, is for a clear reconstruction of the deep structure of the object 2 a excellent reference depth or position required. The depth structure can only be determined with those interferences at which the surface reflection (partial beam 3a ) is involved. These distances or the modulation frequencies in the detected spectrum with respect to the distances within the object 2 to mark is directly on the surface of the object 2 in addition a thin and for the radiation 3 semi-permeable, highly reflective surface coating 7 applied. Amplitudes of interferences with surface coating 7 are generally larger than those inside the object 2 starting from the partial beams 3b . 3c . 3d ,

Die Interferenzen der Teilstrahlen 3b, 3c, 3d vom Objekt 2 können jedoch nicht vollständig unterdrückt werden, so dass eine eindeutige Rekonstruktion nicht möglich ist (vgl. auch 5). Durch diese hochreflektierende Oberflächenbeschichtung 7, beispielsweise aus Gold, welche zwingend auf jedes zu untersuchende Objekt 2 aufzubringen ist, sowie durch die vorbeschriebene mehrdeutige Rekonstruktion der Struktur des Objektes 2 aus dem detektierten Spektrum entstehen die eingangs genannten Nachteile, welche durch die Erfindung ausgeräumt werden.The interferences of partial beams 3b . 3c . 3d from the object 2 However, they can not be completely suppressed, so that a clear reconstruction is not possible (see also 5 ). Through this highly reflective surface coating 7 , for example, made of gold, which mandatory on each object to be examined 2 and the above-described ambiguous reconstruction of the structure of the object 2 From the spectrum detected arise the aforementioned disadvantages, which are eliminated by the invention.

In 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt. Ein in seiner Tiefenstruktur auszuwertendes Objekt 8 befindet sich wiederum in der Vakuumkammer 1 und wird mit der sehr kurzwelligen, breitbandigen Strahlung 3 (XUV- oder weiche Röntgenstrahlung) bestrahlt. Im Unterschied zum Objekt 2 in 1 besitzt das Objekt 8 keine Oberflächenbeschichtung 7, sondern in einem Abstand zur für die Strukturbestimmung nicht extra beschichteten Oberfläche 9 des Objekts 8 ist (in Richtung der Strahlung 3 vor dem Objekt 8) erfindungsgemäß eine hochreflektierende und für die Strahlung 3 teildurchlässige Folie 10, beispielsweise eine Goldfolie, angeordnet. Die Strahlung 3 trifft zunächst auf die teildurchlässige Folie 10, welche wie ein Strahlteiler wirkt, so dass die Strahlung 3 in einen die teildurchlässige Folie 10 transmittierenden Mess-Strahl 11 zum Durchdringen der auszuwertenden Tiefenstruktur des Objektes 8 sowie in einen von der teildurchlässigen Folie 10 reflektierten Referenz-Strahl 12 gesplittet wird.In 2 the device according to the invention is shown schematically. An object to be evaluated in its depth structure 8th is again in the vacuum chamber 1 and becomes with the very short-wave, broadband radiation 3 (XUV or soft X-rays) irradiated. Unlike the object 2 in 1 owns the object 8th no surface coating 7 but at a distance to the surface not specially coated for the structure determination 9 of the object 8th is (in the direction of the radiation 3 in front of the object 8th ) According to the invention a highly reflective and for the radiation 3 semi-permeable film 10 , For example, a gold foil arranged. The radiation 3 first meets the partially transparent film 10 which acts like a beam splitter, so that the radiation 3 in a partially permeable film 10 transmitting measuring beam 11 for penetrating the deep structure of the object to be evaluated 8th and in one of the partially transparent film 10 reflected reference beam 12 is split.

Die teildurchlässige Folie 10 ist in bzw. auf einem (aus Übersichtsgründen nicht explizit dargestellten) Folienhalter angebracht, welcher derart gestaltet ist, dass sich die teildurchlässige Folie 10 in allen Dimensionen relativ zur Strahlung 3 und zum Objekt 8 bewegen kann (symbolisiert durch Pfeildarstellung 13). Zusätzlich ist das Objekt 8 in allen Dimensionen relativ zur Strahlung 3 (Mess-Strahl 11) verfahrbar (ebenfalls aus Übersichtsgründen nicht dargestellt).The partially transparent film 10 is mounted in or on a (for reasons of clarity not explicitly shown) film holder, which is designed such that the partially transparent film 10 in all dimensions relative to the radiation 3 and to the object 8th can move (symbolized by arrow display 13 ). In addition, the object 8th in all dimensions relative to the radiation 3 (Measurement beam 11 ) movable (also not shown for reasons of clarity).

Der Mess-Strahl 11 der Strahlung 3 dringt durch die teildurchlässige Folie 10 in das Objekt 8 ein und wird in unterschiedlichen Tiefen, an denen sich die optischen Eigenschaften (Brechzahl) des Objektes 8 ändern, reflektiert bzw. rückgestreut (vgl. vergrößerte Teildarstellung rechts im Bild von 2 mit reflektierten bzw. rückgestreuten Teilstrahlen 11a, 11b, 11c, 11d), so dass diese Teilstrahlen mit dem von der teildurchlässigen Folie 10 reflektierten Referenz-Strahl 12 aufgrund der Überlagerung zur gemeinsamen Auswertung interferieren.The measuring beam 11 the radiation 3 penetrates through the partially transparent film 10 in the object 8th one and is at different depths, which are the optical properties (refractive index) of the object 8th change, reflected or backscattered (see enlarged partial representation on the right in the picture of 2 with reflected or backscattered partial beams 11a . 11b . 11c . 11d ), so that these partial beams with that of the partially transparent film 10 reflected reference beam 12 due to the overlay interfere for common evaluation.

Eine durch diese Strahlzusammenführung der vom Objekt 8 reflektierten bzw. rückgestreuten Teilstrahlen 11a, 11b, 11c, und 11d sowie des von der teildurchlässigen Folie 10 reflektierten Referenz-Strahls 12 resultierende Überlagerungsstrahlung 14 wird (wie in 1) mit dem spektral auflösenden Intensitätsdetektor 6, beispielsweise ebenfalls ein Spektrometer, detektiert. Das detektierte Spektrum ist moduliert. Diese Modulationen tragen die Informationen über die Tiefenstruktur des Objektes 8. Ist die teildurchlässige Folie 10 in einem größeren Abstand von der Oberfläche 9 des Objektes 8 entfernt als die durch den Mess-Strahl 11 zu durchdringenden Tiefe der letzten auszuwertende Struktur im Objekt 8, kann die gesamte Tiefenstruktur eindeutig aus dem modulierten Spektrum im detektierten Auswertesignal rekonstruiert werden, da alle Signalanteile, die unmittelbar aus den Teilstrahlen 11b, 11c, 11d entstehen, zeitlich im Spektrum nach dem Signalanteil des von der Oberfläche 9 des Objektes 8 reflektierten bzw. rückgestreuten Teilstrahls 11a erscheinen. Alle Signalanteile, die durch Interferenzen aus den Teilstrahlen 11a, 11b, 11c, 11d entstehen, erscheinen im detektierten Auswertesignal zeitlich früher und werden durch die Erfindung eindeutig als sog. Scheinstrukturen erkannt und können von der Bestimmung der Tiefenstruktur des Objektes 8 ausgenommen werden (vgl. auch 6).One through this beam fusion of the object 8th reflected or backscattered partial beams 11a . 11b . 11c , and 11d and of the partially transparent film 10 reflected reference beam 12 resulting overlay radiation 14 will (as in 1 ) with the spectral resolution intensity detector 6 , For example, also a spectrometer detected. The detected spectrum is modulated. These modulations carry the information about the deep structure of the object 8th , Is the semi-permeable film 10 at a greater distance from the surface 9 of the object 8th removed as the through the measuring beam 11 to penetrate depth of the last structure to be evaluated in the object 8th , the entire depth structure can be unambiguously reconstructed from the modulated spectrum in the detected evaluation signal, since all signal components directly from the sub-beams 11b . 11c . 11d arise, temporally in the spectrum according to the signal component of the surface 9 of the object 8th reflected or backscattered partial beam 11a appear. All signal components caused by interference from the sub-beams 11a . 11b . 11c . 11d arise appear earlier in the detected evaluation signal and are recognized by the invention clearly as so-called. Pseudo structures and can of the determination of the depth structure of the object 8th be excluded (see also 6 ).

Alternativ oder zusätzlich zur besagten Festlegung des Abstandes der teildurchlässigen Folie 10 zur Oberfläche 9 des Objektes 8 kann auch jeweils eine zweite Messung (Bestimmung der Tiefenstruktur des Objektes 8) an derselben lateralen Position desselben mit veränderter Distanz zwischen der teildurchlässigen Folie 10 sowie der Oberfläche 9 durchgeführt werden. Dabei ändern sich im Spektrum des detektierten Auswertesignals nur die Signalanteile der tatsächlichen Tiefenstrukturen und nicht die Signalanteile, welche aufgrund der Interferenzen der Überlagungsstrahlung 14 auf Scheinstrukturen (Scheintiefen) hindeuten, so dass diese wiederum eindeutig identifiziert werden können.Alternatively or in addition to the said determination of the distance of the partially transparent film 10 to the surface 9 of the object 8th can also each a second measurement (determination of the depth structure of the object 8th ) at the same lateral position thereof with changed distance between the partially transparent film 10 as well as the surface 9 be performed. In this case, only the signal components of the actual depth structures and not the signal components, which due to the interference of the superposition radiation, change in the spectrum of the detected evaluation signal 14 indicate dummy structures (apparent depths) so that they can be clearly identified.

Eine Präparation des in der Tiefenstruktur zu bestimmenden Objektes, wie in der aus US 7,656,538 B2 bekannten XCT-Vorrichtung (vgl. Objekt 2 aus 1), mit der hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung ist bei der vorliegenden Erfindung durch die beschriebene eindeutige Identifizierung von Scheinstrukturen (Scheintiefen) nicht erforderlich.A preparation of the object to be determined in the deep structure, as in US 7,656,538 B2 known XCT device (see Object 2 out 1 ), with the highly reflective Surface coating is not required in the present invention by the unique identification of pseudo-structures (depths of vision) as described.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen XCT-Vorrichtung, bei welcher die teildurchlässige Folie 10 gleichzeitig als Strahlungsdurchtrittsfenster 15 einer Vakuumkammer 16 ausgebildet ist. In der Vakuumkammer 16 (in 3 durch den Begriff 'Vakuum' gekennzeichnet) befinden sich nunmehr ausschließlich die Strahlengänge der Strahlung 3 sowie der bei Zusammenführung der reflektierten bzw. rückgestreuten Teilstrahlen 11a, 11b, 11c, 11d sowie des Referenzstrahls 12 (vgl. 2) entstehenden Überlagerungsstrahlung 14. Das in seiner Strukturtiefe auszuwertende Objekt 8 befindet sich außerhalb der Vakuumkammer 16 in dem mit 'Atmosphäre' bezeichneten Bereich. 3 shows a further embodiment of an XCT device according to the invention, in which the partially transparent film 10 simultaneously as a radiation passage window 15 a vacuum chamber 16 is trained. In the vacuum chamber 16 (in 3 characterized by the term 'vacuum') are now only the beam paths of the radiation 3 as well as the merging of the reflected or backscattered partial beams 11a . 11b . 11c . 11d and the reference beam 12 (see. 2 ) resulting overlay radiation 14 , The object to be evaluated in terms of its structure depth 8th is outside the vacuum chamber 16 in the area labeled 'Atmosphere'.

Die teildurchlässige Folie 10 ist als Strahlungsdurchtrittsfenster 15 bei dieser Vorrichtung unbeweglicher Bestandteil der Vakuumkammer 16, während das zu untersuchende Objekt 8 in einem geringen Abstand zum Strahlungsdurchtrittsfenster 15 und relativ zur teildurchlässigen Folie 10, beispielsweise an oder auf einem nicht dargestellten dreidimensional verfahrbaren Koordinatentisch, vorzugsweise bewegbar angeordnet wird, symbolisiert durch Pfeildarstellung 17. Die Strahlung 3 zum Objekt 8 sowie die von diesem reflektierten bzw. rückgestreuten Teilstrahlen durchdringen jeweils das Strahlungsdurchtrittsfenster 15 mit der zu 2 beschriebenen Funktionsweise. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, dass das zu untersuchende Objekt keinem durch die XUV-Strahlung bedingten Vakuum ausgesetzt wird und somit nicht zwingend vakuumtauglich sein muss.The partially transparent film 10 is as a radiation passage window 15 in this device immovable part of the vacuum chamber 16 while the object to be examined 8th at a short distance to the radiation passage window 15 and relative to the partially transparent film 10 , For example, on or on a three-dimensionally movable coordinate table, not shown, is preferably arranged movable, symbolized by arrow 17 , The radiation 3 to the object 8th as well as the reflected or backscattered by this partial beams each penetrate the radiation passage window 15 with the too 2 described operation. Such a device has the advantage that the object to be examined is not exposed to any vacuum caused by the XUV radiation and thus does not necessarily have to be suitable for vacuum.

4 zeigt eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen XCT-Vorrichtung mit der in einem Folienhalter 18 aufgenommenen teildurchlässigen Folie 10 und einem Fokus 19 der auf diese auftreffenden Strahlung 3. Hier ist die Ausdehnung der teildurchlässigen Folie 10 zur Ausbildung einer Blende bzw. eines Pinholes kleiner als der Fokus 19 der auf die teildurchlässige Folie 10 treffenden Strahlung 3, um die laterale Auflösung zu erhöhen. Die Wirkungsweise der Auswertung des detektierten Auswertesignals von der Überlagerungsstrahlung 14 (vgl. 2, 3) an sich bleibt davon unberührt. 4 shows a detailed view of an XCT device according to the invention with the in a film holder 18 received partially permeable film 10 and a focus 19 the incident radiation 3 , Here is the extent of the partially transparent film 10 to form a diaphragm or a pinhole smaller than the focus 19 on the semi-permeable film 10 meeting radiation 3 to increase the lateral resolution. The mode of operation of the evaluation of the detected evaluation signal from the superposition radiation 14 (see. 2 . 3 ) in itself remains unaffected.

5 zeigt als Gegenüberstellung zur Erfindung ein simuliertes Spektrum (linke Abbildung) einer bekannter Weise von einer mit einer Oberflächenbeschichtung 7 versehenen Probe (vgl. Objekt 2 in 1) reflektierten bzw. rückgestreuten detektierten XUV-Strahlung (Abhängigkeit der Reflektivität der Probe R_Probe von der detektierten Photonenenergie). In der rechten Abbildung von 5 sind die aus diesem Spektrum durch eine Fourier-Transformation (FT) rekonstruierten und tatsächlichen Tiefenstrukturen dargestellt. Die Probe besteht aus zwei 5 nm dicken Goldschichten (20, 21) die durch eine 12 nm dicke Siliziumschicht (22) voneinander getrennt sowie unter einer 120 nm dicken Siliziumschicht (23) vergraben sind. Zusätzlich ist auf das Objekt 2 eine 5 nm dicke Goldschicht (24) als Oberflächenbeschichtung 7 (gemäß US 7,656,538 B2 ) aufgebracht. Die originale Struktur der Probe (Objekt 2) ist in der rechten Abbildung im Hintergrund dargestellt. Die aus dem Spektrum rekonstruierte Tiefenstruktur ist ebenfalls als Graph 25 im rechten Teil dargestellt. Die Strukturen werden aufgelöst jedoch erscheint in der Auswertekurve bei einer Tiefe von 17 nm ein Signalpeek 26, welcher bei Vergleich mit der tatsächlichen Tiefenstruktur auf eine Scheinstruktur deutet, die der Differenz der Tiefen beider Goldschichten (20, 21) entspricht. Ohne vorheriges oder zusätzliches Wissen über die Probenstruktur ist die Rekonstruktion der Tiefenstruktur somit nicht eindeutig. 5 shows as a comparison to the invention a simulated spectrum (left figure) of a known manner of one with a surface coating 7 provided sample (see object 2 in 1 ) reflected or backscattered detected XUV radiation (dependence of the reflectivity of the sample R _sample of the detected photon energy). In the right picture of 5 are shown from this spectrum by a Fourier transform (FT) reconstructed and actual depth structures. The sample consists of two 5 nm thick gold layers ( 20 . 21 ) through a 12 nm thick silicon layer ( 22 ) and under a 120 nm thick silicon layer ( 23 ) are buried. Additionally is on the object 2 a 5 nm thick gold layer ( 24 ) as a surface coating 7 (according to US 7,656,538 B2 ) applied. The original structure of the sample (Object 2 ) is shown in the right figure in the background. The deep structure reconstructed from the spectrum is also a graph 25 shown in the right part. The structures are resolved, however, a signal peak appears in the evaluation curve at a depth of 17 nm 26 which, when compared to the actual depth structure, indicates a pseudo-structure which is the difference of the depths of both gold layers ( 20 . 21 ) corresponds. Without previous or additional knowledge about the sample structure, the reconstruction of the deep structure is therefore not clear.

6 zeigt dagegen in adäquater Darstellung zu 5 ein simuliertes Spektrum (linke Abbildung) von einer strukturmäßig zu untersuchenden Probe (vgl. Objekt 8 in 2) mit der erfindungsgemäß vorgelagerten teildurchlässigen Folie 10 reflektierten bzw. rückgestreuten detektierten XUV-Strahlung sowie eine daraus vollständig rekonstruierte Tiefenstruktur (rechte Abbildung). 6 shows, however, in an adequate representation 5 a simulated spectrum (left picture) of a structurally to be examined sample (see Object 8th in 2 ) with the partially transparent film according to the invention upstream 10 reflected or backscattered detected XUV radiation and a completely reconstructed deep structure (right figure).

Die Probe besteht wie zuvor aus den zwei 5 nm dicken Goldschichten 20, 21, welche durch die 12 nm dicke Siliziumschicht 22 voneinander getrennt sowie unter der besagten 120 nm dicken Siliziumschicht 23 vergraben sind. Zusätzlich ist in einer Entfernung von 200 nm vor der Probe (in Richtung der Strahlung 3 vor der Oberfläche 9 des Objektes 8, vgl. 2) erfindungsgemäß die teildurchlässige Folie 10 als 5 nm dünne Goldfolie 27 angeordnet. Die originale Struktur der Probe ist (vergleichbar zu 5) in der rechten Abbildung im Hintergrund dargestellt (schraffierter Bereich). Die aus dem Spektrum durch Fourier-Transformation FT rekonstruierte Tiefenstruktur ist als Graph 28 in der rechten Abbildung von 6 gezeigt. Die Strukturen werden aufgelöst, und es erscheint im Graph 28 bei 17 nm ein Signalpeek 29, welcher wiederum auf eine besagte Scheinstruktur hinweist. Dieser Signalpeek 29 erscheint allerdings in einem Bereich des Graph 28, welcher noch vor dem (zur Strukturauswertung in Betracht kommenden) Kurvenbereich nach der Probenoberfläche liegt, welcher Signalanteile der eigentlichen Probenstruktur repräsentiert, und ist somit eindeutig als Scheinstruktur identifizierbar.As before, the sample consists of the two 5 nm thick gold layers 20 . 21 passing through the 12 nm thick silicon layer 22 separated and under said 120 nm thick silicon layer 23 are buried. In addition, at a distance of 200 nm in front of the sample (in the direction of the radiation 3 in front of the surface 9 of the object 8th , see. 2 ) according to the invention the partially transparent film 10 as a 5 nm thin gold foil 27 arranged. The original structure of the sample is comparable to 5 ) in the right figure in the background (hatched area). The deep structure reconstructed from the spectrum by Fourier transformation FT is a graph 28 in the right figure of 6 shown. The structures are resolved and it appears in the graph 28 at 17 nm a signal spec 29 , which in turn indicates a said dummy structure. This signal spec 29 However, it appears in one area of the graph 28 , which lies before the (for structure evaluation eligible) curve area after the sample surface, which represents signal components of the actual sample structure, and is thus clearly identifiable as a dummy structure.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 161, 16: Vakuumkammervacuum chamber
2, 82, 8: Objektobject
33: Strahlungradiation
3a, 3b, 3c, 3d3a, 3b, 3c, 3d: reflektierte bzw. rückgestreute Teilstrahlen der Strahlung 3 reflected or backscattered partial beams of the radiation 3
4, 13, 174, 13, 17: Pfeildarstellung für bewegbare Aufhängung Arrow depiction for movable suspension
5, 145, 14: ÜberlagerungsstrahlungOverlay radiation
66: Intensitätsdetektorintensity detector
77: Oberflächenbeschichtungsurface coating
99: Oberfläche des Objektes 8 Surface of the object 8th
1010: teildurchlässige Foliesemi-permeable film
1111: Mess-StrahlMeasuring beam
11a, 11b, 11c, 11d11a, 11b, 11c, 11d: reflektierte bzw. rückgestreute Teilstrahlen der Strahlung 3 reflected or backscattered partial beams of the radiation 3
1212: Referenz-StrahlReference beam
1515: StrahlungsdurchtrittsfensterRadiation passage window
1818: Folienhalterfoil holder
1919: Fokus der Strahlung 3 Focus of radiation 3
20, 21, 2420, 21, 24: Goldschichtgold layer
22, 2322, 23: Siliziumschichtsilicon layer
25, 2825, 28: Graphgraph
26, 2926, 29: SignalpeekSignalpeek
2727: Goldschicht als teildurchlässige Folie 10 Gold layer as a partially transparent film 10
FTFT: Fourier-Transformation (Berechnung der Tiefenstruktur)Fourier transformation (calculation of the depth structure)
R_Probe R _sample: Reflektivität der Probe (Objekt 2 bzw. 8)Reflectivity of the sample (object 2 respectively. 8th )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US Pat. No. 7656538 B2 [0003, 0004, 0015, 0026, 0035, 0039]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ISO 21348 [0001]
W. Drexler and JG Fujimoto: Optical Coherence Tomography, 2008, Springer Verlag [0002]
AB Vakhtin, DJ Kane, WR Wood and KA Peterson: Common-path interferometer for frequency-domain optical coherence tomography, Appl. Opt. 42, 2003, 6953-6958 [0004]
S. Fuchs, A. Blinne, C. Rödel, U. Zastrau, V. Hilbert, M. Wünsche, J. Bierbach, E. Frumker, E. Förster, GG Paulus: Optical coherence tomography using broad-bandwidth XUV and soft X -ray radiation, Appl. Phys. B 106, 2012, 789-795 [0005]

Claims

A method for determining the one- or multi-dimensional structure of objects by means of short wavelength radiation, in which the radiation is focused on the object and a reference beam is diverted from this radiation at a distance before the occurrence on the object surface, wherein a remaining and the object penetrating as well as superimposed, detected and spectrally evaluated by this reflected or backscattered measuring beam and the previously branched reference beam by signal components are identified from the position of signal components in the spectrum of the detected evaluation signal and omitted from the structural determination, which by interference of the radiation components arise in the evaluation radiation and thus represent dummy structures.

A method according to claim 1, characterized in that the reference beam formed by reflection on the partially transparent film is obtained at a distance from the surface of the object to be evaluated, which is greater than the interrogated and penetrated by the measuring beam structure depth of the object to be evaluated.

A method according to claim 1, characterized in that the structure determination is performed at least by two measurement evaluations at each same lateral object position, but each with a different distance of the branch of the reference beam relative to the surface of the object to be evaluated.

Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the structure determination of the object takes place at a plurality of lateral object positions, in particular under continuous displacement of the lateral object position.

Device for determining the one-dimensional or multidimensional structure of objects by means of short-wavelength radiation, in which the object ( 8th ) of this radiation ( 3 ) and that of the object ( 8th ) reflected or backscattered light ( 11a . 11b . 11c . 11d ) of a measuring beam ( 11 ) of radiation ( 3 ) with a detector ( 6 ) and with regard to the structure of the object ( 8th ) is evaluated spectrally, wherein in the beam path of the on the object ( 8th ) incident radiation ( 3 ) at a distance to the surface ( 9 ) of the object ( 8th ) one for the radiation ( 3 ) partially transmissive optical element, in particular a film ( 10 ) is arranged to generate a reflecting and unaffected by the object structure reference beam ( 12 ), which after superposition with the light influenced by the object structure ( 11a . 11b . 11c . 11d ) together with this the detector ( 6 ) is supplied to the structure determination under clear detection of dummy structures in the detected evaluation signal.

Device according to Claim 5, characterized in that the semitransparent optical element ( 10 ) at a fixed distance to the surface ( 9 ) of the object ( 8th ) is arranged, which is greater than the depth range of the evaluated structure of the object ( 8th ).

Device according to Claim 5, characterized in that the semitransparent optical element ( 10 ) relatively in its distance to the surface ( 9 ) of the object ( 8th ) is arranged displaceable in position.

Device according to Claim 5, characterized in that the semitransparent optical element ( 10 ) for multi-dimensional structural measurement of the object ( 8th ), in particular by movement of the partially transmissive optical element ( 10 ), relative to the surface ( 9 ) of the object ( 8th ) is laterally displaceable.

Device according to claim 5, characterized in that the semitransparent optical element as foil ( 10 ) is formed and in a preferably multi-dimensional to the object ( 8th ) movable film holder ( 18 ) is recorded.

Device according to Claim 5, characterized in that the semitransparent optical element ( 10 ) as a radiation passage window ( 15 ) a vacuum chamber ( 16 ) for the XUV radiations ( 3 . 14 ) is trained.

Device according to one or more of Claims 5 to 10, characterized in that the semitransparent optical element ( 10 ) for the purpose of increasing the lateral resolution of the structure determination of the object ( 8th ) smaller than the focus ( 19 ) on the partially transmissive optical element ( 10 ) incident radiation ( 3 ) and thus designed as a panel for this.