CN114628209A - 用于调节粒子束显微镜的方法和粒子束显微镜 - Google Patents

Abstract

一种用于操作粒子束显微镜的方法，包括在偏转装置的给定激励和第一焦点设置下记录第一粒子显微镜图像、在偏转装置的给定激励和第二焦点设置下记录第二粒子显微镜图像、以及基于第一粒子显微镜图像、第二粒子显微镜图像和提前已知的函数关系确定偏转装置的新激励。函数关系表示当根据偏转装置的激励改变焦点设置时记录的粒子显微镜图像的位移。通过新激励，粒子束显微镜然后被调节，从而可以通过其记录清晰的图像。

Description

用于调节粒子束显微镜的方法和粒子束显微镜

技术领域

本发明涉及用于调节粒子束显微镜的方法。具体地，本发明涉及用于调节一个或多个粒子束聚焦在要检查的物体上的那些粒子束显微镜的方法。

背景技术

这样的粒子束显微镜的示例是扫描电子显微镜，在扫描电子显微镜中，聚焦的电子束扫描要检查的物体的待成像区域，并且以取决于聚焦的粒子束的偏转的方式来检测由入射电子束在物体处产生的二次电子或反向散射电子，以便生成物体的扫描区域的电子显微镜图像。

粒子束由粒子束源产生，可能穿过聚光透镜、像散校正器或其他束整形元件，并通过物镜聚焦在物体上。为了获得粒子束显微镜的高分辨率，粒子束必须最大可能程度地聚焦在物体上，即，由聚焦的粒子束在物体表面上照亮的区域(“束斑”)应尽可能小。为此，粒子束显微镜及其粒子光学部件进行了调节，目的是获得与物体的表面重合的像平面，在像平面中，粒子源由光学系统成像。在将物体布置成距物镜给定距离的情况下，这可以通过改变粒子束显微镜的焦点设置直到粒子源在物体表面上的束斑或图像尽可能小来实现。例如，粒子束显微镜的焦点设置可以通过改变物镜的激励和/或通过改变粒子束中的粒子在穿过物镜时的动能来改变。

在以这种方式设置粒子束显微镜的焦点设置之后，通常还可以采取进一步措施来提高物体表面上的束焦点的质量。这包括调节粒子束，使其基本上居中地穿过物镜。这是基于以下思考，即光学透镜的透镜像差变得越来越明显，束穿过透镜时离透镜的光轴越远。由于物镜典型地提供在物体表面上对粒子源进行成像所需的大部分屈光力，因此从减少此成像过程中涉及的成像像差的角度来看有利的是，相对于物镜调节束，使得束尽可能居中地穿过物镜。例如，为了此调节，粒子束显微镜包括偏转装置，该偏转装置用于使粒子束在物镜内移位并且布置在粒子束源与物镜之间的束路径上。通过改变此偏转装置的激励，可以使物镜主平面内的、粒子束中心在其处穿过主平面的位置移位。

为束找到合适的调节并不容易。为此，一些常规方法使用通过粒子束显微镜以至少两种不同的焦点设置记录粒子显微镜图像，以便基于对这些记录图像的分析来设置偏转装置的最佳激励。这是基于以下思考：如果粒子束居中地穿过物镜并聚焦在物体的表面上，则记录的粒子显微镜图像基本上是清晰的。如果从此设置开始略微改变焦点设置，并且如果针对这种改变的设置记录粒子显微镜图像，则与先前记录的粒子显微镜图像相比，这种图像仅略微不那么清晰，并且在其他方面与后者基本上相同。然而，如果以不同焦点设置记录的两个图像是使用不居中地穿过物镜的粒子束记录的，则两个图像不仅在图像清晰度方面不同，而且在其相对位置方面也不同。焦点设置的变化使得第二图像相对于第一图像发生移位或偏移。因此，典型地执行所谓的“摆动法”来用于调节粒子束的目的，在其范围内，在连续记录图像的同时周期性地改变焦点设置。用户观察在束调节不当的情况下来回移位的图像，并改变偏转装置的激励，直到出现的图像基本上都是静止的为止。除了这种手动方法之外，自动化方法也是已知的，并且这些方法在成对不同设置的焦点设置和偏转装置的激励的情况下记录多个图像。偏转装置的激励的最佳设置是基于对所记录的多个图像的分析来计算和设置的。然后，使用此设置记录期望的物体高质量粒子显微镜图像。例如，从US6 864 493 B2、US 2012 /0 138 793 A1、US 8 766 183 B2和US 7 705 300 B2已知这样的方法。

然而，这样的方法需要针对不同设置的焦点设置和偏转装置的激励记录最小数量的图像，这个最小数量是四个图像或更多。记录这最少数量的图像需要的时间被认为太长，特别是在为高产量设计的应用的情况下。

发明内容

相应地，本发明的目的是提出一种用于调节粒子束显微镜的方法，通过该方法可以用较少的最小数量的图像进行束调节。根据本发明，提供了一种用于调节粒子束显微镜的方法，当粒子束显微镜包括用于产生粒子束的粒子束源、用于将粒子束聚焦在物体上的物镜、布置在粒子束源与物镜之间并用于偏转粒子束的第一偏转装置、以及布置在第一偏转装置与物体之间的第二偏转装置。第二偏转装置用于在记录图像时偏转粒子束，偏转使得粒子束可以扫描待成像物体的区域，并且粒子束显微镜的检测器检测信号，这些信号通过粒子束扫描物体的图像区域产生并且可以从这些信号产生物体的粒子显微镜图像。第一偏转装置是这样的偏转装置，其激励被设置在这种调节方法的范围内，使得粒子束基本上居中地穿过物镜。

根据示例性实施例，用于调节粒子束显微镜的方法包括在第一偏转装置的给定激励和第一焦点设置下记录第一粒子显微镜图像、在第一偏转装置的给定激励和不同于第一焦点设置的第二焦点设置下记录第二粒子显微镜图像、以及基于第一粒子显微镜图像、第二粒子显微镜图像和提前已知的函数关系确定第一偏转装置的新激励，该函数关系表示当根据第一偏转装置的激励改变焦点设置时记录的粒子显微镜图像的位移。根据本文的示例性实施例，然后可以用新激励来激励偏转装置并且使用新激励记录一个第三粒子显微镜图像或多个第三粒子显微镜图像。在该方法中确定的第一偏转装置的激励的情况下，然后使用基本上居中地穿过物镜的粒子束记录第三粒子显微镜图像，使得第三粒子显微镜图像具有改进的图像质量。

为确定第一偏转装置的新激励而记录的两个图像在第二偏转装置的小激励情况下进行记录。这些图像靠近物镜的光轴。例如这可以如下地表示：记录第一图像包括粒子束扫描待成像物体的第一区域，并且记录第二图像包括粒子束扫描待成像物体的第二区域。这里，扫描分别包括改变第二偏转装置的激励和保持第一偏转装置的激励。待成像物体的第一扫描区域和待成像物体的第二扫描区域均在物体上具有形心，并且在未被激励的第二偏转装置的情况下，粒子束被引导到物体上的位置，该位置与待成像的第一扫描区域的形心和待成像的第二扫描区域的形心的距离均小于10μm。

与第一偏转装置一样，第二偏转装置也可以通过可调节电偏转场和/或磁偏转场偏转粒子束。为了产生电偏转场，偏转装置包括相反的电极，不同的可调节电势可以通过电势供应设备施加到这些相反电极上。为了产生磁偏转场，偏转装置包括线圈，可调节电流可以通过电流供应设备馈送到线圈。当产生的电偏转场和磁偏转场为0时，也就是说当相同的电势被馈送到相反的电极并且当没有电流被馈送到任何线圈时，也就是说当所供应电流的电流强度为0时，第二偏转装置也像第一偏转装置一样没有被激励。

例如，可以用不同的放大率记录多个第三粒子显微镜图像。然而，如果要记录与用于调节粒子束的物体相比具有不同形貌或者被布置成与物镜相距一定距离、需要显著不同的焦点设置的另一物体的图像，则使用上述方法重新调节粒子束是有利的。

根据示例性实施例，该方法进一步包括通过以不同设置的焦点设置和第一偏转装置的激励记录多个粒子显微镜图像来确定提前已知的函数关系。具体地，确定提前已知的函数关系可以包括设置第一偏转装置的第一激励以及分别以不同的焦点设置记录第四粒子显微镜图像和第五粒子显微镜图像；设置第一偏转装置的不同于第一激励的第二激励并且分别以不同的焦点设置记录第六粒子显微镜图像和第七粒子显微镜图像；基于第四粒子显微镜图像、第五粒子显微镜图像、第六粒子显微镜图像和第七粒子显微镜图像确定该函数关系。

根据示例性实施例，该方法进一步包括：设置第三焦点设置，该第三焦点设置与第一焦点设置和第二焦点设置分别相差不到预定量度；以及在第一偏转装置的成对不同激励的情况下记录物体的至少四个粒子显微镜图像；设置第四焦点设置，该第四焦点设置与第三焦点设置相差不到预定量度；以及在第一偏转装置的成对不同激励的情况下记录物体的至少四个粒子显微镜图像；确定针对第一偏转装置的相同激励记录的成对的记录图像之间的至少四个位移；以及根据这至少四个确定的位移确定函数关系。

发明人已经认识到，当焦点设置改变时出现的粒子显微镜图像的位移遵循首先取决于第一偏转装置的激励特性并且其次取决于物镜的特性的模式。取决于偏转装置的激励的特性对应于粒子束的当前可能次优和未知的调节，而取决于物镜的特性不随时间变化或随时间仅非常缓慢地变化并且由物镜的几何形状和粒子束显微镜的其他特性针对给定的焦点设置给出。在该方法中，后面的这些特性基本上完全通过提前已知的函数关系被捕获，因此随后仅需要针对不同的焦点设置记录两个粒子显微镜图像，以便找到第一偏转装置所需的新激励以获得粒子束的基本上最优调节。

根据示例性实施例，设置焦点设置包括设置用于加速粒子束的高电压和/或设置物镜的激励。

因此，从第一焦点设置开始设置第二焦点设置可以包括改变用于加速粒子束的高电压，其中，物镜的激励设置保持恒定，或者它可以包括改变物镜的激励，其中用于加速粒子束的高电压保持恒定。

根据示例性实施例，重复执行记录第一粒子显微镜图像、记录第二粒子显微镜图像、确定偏转装置的新激励以及在第一偏转装置的新激励下记录至少一个第三粒子显微镜图像。

如上所述，如果函数关系是已知的，则可以通过记录特别少的粒子显微镜图像来获得束调节。束调节所需的图像数量少于四个，也就是说三个或两个，其中需要两个图像以便能够在焦点改变时从中确定位移。然而，也可以使用三个图像以便在焦点改变时能够更准确地确定位移。

进一步地，根据本发明提供了一种粒子束显微镜，所述粒子束显微镜被配置为执行上述方法。

根据本发明，进一步提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，这些指令当由粒子束显微镜的控制器执行时，使该粒子束显微镜执行上述方法。

附图说明

下面参照附图更详细地说明本发明的实施例，在附图中：

图1示出了粒子束显微镜的示意图；

图2示出了用于说明图1的粒子束显微镜的偏转装置的焦点变化和激励的情况下图像位移的函数关系的图；

图3示出了说明用于操作图1的粒子束显微镜的方法的流程图；

图4A和图4B示出了用于更详细地说明图2中所示的函数关系的图；以及

图5示出了用于举例说明在该方法中待成像的物体的区域的示意图示。

具体实施方式

图1是粒子束显微镜1的示意图，该粒子束显微镜可以使用根据本发明实施例的方法来操作。粒子束显微镜1包括粒子源3，该粒子源包括粒子发射器5和驱动器7。举例来说，粒子发射器5可以是由驱动器7通过线9加热的阴极，所述阴极发射电子，这些电子通过阳极11从发射器5加速离开并且被成形以形成粒子束13。为此，驱动器7由粒子束显微镜1的控制器15通过控制线17来控制，并且发射器的电势通过可调电压源19设置，该可调电压源由控制器15通过控制线21控制。阳极11的电势通过可调电压源23设置，该可调电压源同样由控制器15通过控制线25控制。发射器5的电势与阳极11的电势之差限定了在穿过阳极11之后粒子束13的粒子的动能。阳极11形成束管12的上端，粒子束13的粒子在穿过阳极11之后进入该束管。

粒子束13穿过聚光透镜27，该聚光透镜使粒子束13准直。在所示的示例中，聚光透镜27是具有线圈29的磁性透镜，该线圈被由可调电流源31生成的电流激励，该可调电流源由控制器15通过控制线33控制。

随即，粒子束13穿过物镜35，该物镜应将粒子束13聚焦在要检查的物体37的表面上。在所示的示例中，物镜35包括磁性透镜，其磁场由线圈39生成，该线圈被由控制器15通过控制线43控制的电流源41激励。物镜35进一步包括静电透镜，其静电场在束管12的下端45与电极49之间生成。束管12电连接到阳极11，并且电极49可以电连接到地电势或者通过由控制器15控制的另一电压源(图1中未展示)被设定为与地不同的电势。

物体37被保持在物体固持器51上，该物体固持器的电势通过电压源53设置，该电压源由控制器15通过控制线55控制。物体37电连接到物体固持器51，并且因此物体37也具有物体固持器51的电势。粒子发射器5的电势与物体37的电势之差限定了入射到物体37上时束13的粒子的动能。与此相比，如果粒子被在束管12的端部45与电极49之间的静电场和/或在电极49与物体37之间的电场减速，则粒子在束管12内以及穿过聚光透镜27和物镜35时可以具有更大的动能。然而，也可以将粒子束显微镜1实施为不具有束管12和电极49，并且因此粒子在入射到物体37上之前被阳极11与物体37之间的电场减速或加速。与具有或不具有束管12的粒子束显微镜1的实施例无关，并且与电极49的实施例和布置无关，入射到物体37上时粒子的动能仅取决于粒子源3的电势与物体37的电势之差。

粒子束显微镜1进一步包括两个偏转装置，这些偏转装置在粒子束显微镜1的操作过程中具有不同的功能。两个偏转装置中的第一偏转装置75布置在粒子束13的在粒子束源3与物镜35之间的束路径上，并且第二偏转装置57布置在粒子束13的在第一偏转装置75与物体37之间的束路径上。相对于物镜35，第二偏转装置的位置可以根据需要布置在物镜35上游的束路径或物镜35内，也就是说布置在通过粒子束13聚焦的电场或磁场作用于粒子束的区域中。第二偏转装置57用于在记录图像时扫描物体上的粒子束13。在这里所述的方法中，第一偏转装置的激励应该被设置为使得粒子束在第二偏转装置未被激励时居中地穿过物镜。

第二偏转装置57由控制器15通过控制线59控制，并且使粒子束13偏转，使得粒子束13可以在控制器15的控制下扫描物体37上的区域61。粒子束显微镜1进一步包括检测器63，该检测器以如下方式定位：由引导在物体37上的粒子束13生成并离开物体的信号能够入射在检测器63上，以便被该检测器检测到。这些信号可以包括以下粒子：例如反向散射电子和二次电子或辐射，例如阴极发光。

在图1所示的粒子束显微镜1中，检测器63是被布置成紧挨着物镜35并且在物体附近的检测器。然而，也可以将检测器布置在束管12中或任何其他合适的位置。特别是如果物体表面的电场对粒子束13的入射电子具有减速作用，则低速离开物体的二次电子会被此电场加速进入束管，并且可被布置在束管12中的检测器检测到(图1中未展示)。

从物体37发出的粒子是由入射在物体37上的粒子束13引起的。特别地，这些检测到的粒子可以是粒子束13本身的粒子，其在物体37处被散射或反射，例如反向散射电子，或者它们可以是通过入射粒子束13与物体37分离的粒子，例如二次电子。然而，检测器63也可以以如下方式实施：检测器检测辐射，例如X射线辐射，该辐射由入射到物体37上的粒子束13生成。来自检测器63的检测信号由控制器15通过信号线65接收。控制器15在扫描过程中以取决于偏转装置57的当前设置的方式存储从检测信号得出的数据，并且因此这些数据表示物体37的区域61的粒子束显微镜图像。此图像可以由连接到控制器15的显示设备67显示并且由粒子束显微镜1的用户观察。

在图1所示的示例中，第一偏转装置75布置在阳极11的区域中；然而，该第一偏转装置也可以布置在粒子束源3与阳极11之间、在阳极11与聚光透镜27或物镜35之间、或在聚光透镜27与物镜35之间。在所示的示例中，第一偏转装置75包括两个单独的偏转器77和79，这些偏转器相继布置在粒子束13的束路径上并且各自具有多个偏转元件81，这些偏转元件在围绕粒子束13的周向方向上以分布的方式布置。偏转元件81可以由电极和/或线圈形成，电极和/或线圈的激励由电压或电流源83提供，这些电压或电流源由控制器15通过线82控制。第一偏转装置75的每个单独的偏转器77、79被配置为使穿过相应的单独偏转器的粒子束13沿可调方向并且以可调角度偏转。举例来说，如果单独的偏转器77、79的偏转元件81是电极，则例如可以为此设置四个电极，这些电极在围绕粒子束13的周向方向上以分布的方式布置。举例来说，如果偏转元件81是线圈，则例如可以设置八个线圈，这些线圈在围绕粒子束13的周向方向上布置。

第一偏转装置75可以用于调节粒子束13；即，在束穿过物镜35之前，所述束以如下方式被对准：束可以通过物镜35最大可能程度地聚焦在物体37上。为此，例如可以设置第一偏转装置75的激励，使得粒子束13居中地穿过物镜35的主平面。进一步地，可以设置第一偏转装置75的激励，使得被第一偏转装置偏转的粒子束13看起来来自粒子源。虽然这里所述的示例中第一偏转装置75包括两个单独的偏转器77、79，但是仅包括一个单独的偏转器(77或79)用于调节粒子束13使得粒子束基本上居中地穿过物镜35的主平面的第一偏转装置75也足以用于这里所述的方法的目的，其中偏转使得被第一偏转装置75偏转的粒子束13看起来来自粒子源，但是在那种情况下不能被满足。

粒子束显微镜1进一步包括像散校正器85，该像散校正器包括多个像散校正元件86，该多个像散校正元件在围绕粒子束13的周向方向上以分布的方式布置，所述像散校正元件的激励由驱动器电路87提供，该驱动器电路由控制器15通过控制线88控制。像散校正器85被配置为提供电或磁四极场，其大小和取向是可调节的。

已知的是，当粒子束不居中地穿过物镜时，粒子束显微镜中焦点设置的变化不仅会引起图像清晰度的变化，还会引起所记录的粒子显微镜图像发生位移(例如参见US2012/0 138 793 A1、US 6 864 493 B2)。图2是这种位移的图形表示。横坐标和纵坐标分别绘制了粒子束通过第一偏转装置在x和y方向上的偏转，分别以x和y方向上的最大偏转的百分比表示。箭头表示两个记录的粒子显微镜图像之间的图像偏移的绝对值和方向，它们在粒子束显微镜的焦点设置方面有所不同，除了焦点设置之外，粒子束显微镜的所有其他设置在两个图像中都相同。在这种情况下，假设在两个粒子显微镜图像中的第一粒子显微镜图像中设置焦点设置，使得图像清晰度基本上已经最大，因此粒子束聚焦在物体的表面上。然后，为了记录第二粒子显微镜图像的目的，焦点设置被改变预定量。

在图2所示的示例中，在x方向上的偏转约为17％和y方向上的偏转约为4％的情况下，图像偏移为零。当第一偏转装置被激励，使得这些在x和y方向上的偏转出现时，粒子束居中地穿过物镜，并且在这种设置的情况下消除粒子束未居中地穿过物镜引起的成像像差。因此，目标是找到当焦点设置改变时出现零图像偏移的第一偏转装置的激励。然而，在粒子束显微镜中，这种必要的偏转并非始终不变。当粒子束显微镜重新操作时，所需的激励可能与粒子束显微镜停止操作时作为第一偏转装置的最佳激励的激励不同。因此，在粒子束显微镜操作时，通常需要重新调节粒子束。进一步地，馈送到线圈39的电流的显著变化(即磁性物镜的激励的变化)可能引起粒子束13需要重新调节的情况。进一步地，被检查物体37的几何形状的变化可能引起粒子束13需要重新调节的情况。物体37的几何形状(也就是说物体与物镜35的距离及其形貌)决定了物体37与物镜35之间的静电场的配置，因此物体37的几何形状的变化也影响聚焦。

从图2中可以明显看出，代表图像偏移的箭头的绝对值和方向遵循函数关系。发明人已经认识到，这种函数关系可以在物体37的几何形状发生变化之后、在馈送到线圈39的电流发生变化之后以及甚至在粒子束显微镜1重新操作时保持不变。发明人进一步认识到，函数关系是唯一的，使得可以在焦点改变的情况下，也就是说，在如图2的图中的箭头的测量绝对值和测量方向的情况下，从测量的图像偏移中在图中推导出相应箭头的基部相对于为0的最佳图像偏移的位置。然后可以改变第一偏转装置的激励，使得设置第一偏转装置的最佳激励，这在焦点变化的情况下使图像偏移为0。因此，如果函数关系是已知的，则可以仅基于在不同焦距设置下记录的两个粒子显微镜图像来找到第一偏转装置的激励，这产生粒子束的调节，使得粒子束居中地穿过物镜。

图3示出了说明用于操作图1的粒子束显微镜的方法的流程图。该方法主要用于调节粒子束，使得粒子束居中地穿过物镜，从而使束尽最佳可能地聚焦在物体上。

在图3所示的方法开始之前，物体37被布置在物镜35前方的给定距离处，并且采取了用于记录物体37的粒子显微镜图像的必要措施。然而，在可以记录高质量粒子显微镜图像之前，必须找到对此目的最佳的焦点设置和对此目的最佳的第一偏转装置75的激励。在这种情况下，首先使用第一偏转装置75的给定激励101。例如，这种给定激励可以是0激励或先前使用的激励或任何其他激励。在步骤103中用给定激励101激励第一偏转装置75。随后，在步骤105中找到第一焦点设置107，第一焦点设置允许记录稍微清晰的粒子显微镜图像。在步骤107中以这种第一焦点设置107记录第一粒子显微镜图像109。于是，第一焦点设置107改变为第二焦点设置111。在步骤113中在粒子束显微镜1上设置第二焦点设置并且在步骤115中以第二焦点设置111和第一偏转装置75的给定激励101记录第二粒子显微镜图像117。随后进行以下计算：根据第二焦点设置111和第一焦点设置107之间的差异来确定焦点设置119的变化。例如通过相关性计算，根据第二图像117与第一图像109之间的比较确定两个图像109、117之间的位移121。位移121由表示位移的绝对值和方向的两个变量给出。焦点设置的变化119和位移121作为参数输入到提前确定的函数关系123中，以便从中获得第一偏转装置75的新激励125。此激励125在步骤127中设置在第一偏转装置75上。随后，可以在步骤129中记录具有高图像质量的第三粒子显微镜图像131，因为第一偏转装置75被激励，使得粒子束基本上居中地穿过物镜。使用粒子束显微镜的这种设置，随后可以例如以改变的放大率、改变的分辨率或改变的扫描程序记录另外的第三图像131。如果在步骤133中最终决定已经以这种设置记录了足够数量的物体图像，则可以在步骤135中相对于物镜移动物体或由另一个物体替换该物体。物体几何形状的这种变化通常需要新调节粒子束显微镜，这就是为什么该方法然后在步骤103中重新开始以获得具有改变的几何形状的物体的粒子显微镜图像。

函数关系123可以通过在绝对值和方向方面确定针对第一偏转装置75的多个激励在焦点改变之前记录的图像与焦点改变之后记录的图像之间的图像位移来实验地获得，这些激励引起粒子束在x和y方向的多次偏转(参见图2)。这对应于图2所示图的实验确定。函数关系123然后可以存储为元组的数据记录，该元组的数据记录包括位移的绝对值、位移的方向、x方向上的偏转和y方向上的偏转。元组的数量可以总计几十个或几百个。如果然后在图3所示的方法中确定位移121，则可以在表示函数关系123的数据记录中搜索在绝对值和方向方面最接近位移121的元组。对应于元组在x方向上的位移和y方向上的位移的激励然后可以用作该方法中的激励125。在这种情景下，自然可以对x和y方向的偏转使用插值，这些偏转是通过在绝对值和方向方面最接近位移121的多个元组之间的插值而产生的。

发现函数关系123可用于距物镜布置在相同距离处的物体。然而，发现当物镜的激励改变时函数关系改变，这种激励由馈送到物镜的电流强度给出。因此，将与物镜激励相关的函数关系123参数化是合理的。为此，可以根据以上针对物镜的各种激励值说明的方法确定相应的函数关系。在图3中说明的方法中，与所用物镜的激励相对应的函数关系例如通过插值确定，并用作函数关系123。

焦点设置的改变119可以通过改变物镜的激励、也就是说通过改变馈送到物镜的电流或者通过改变用于加速粒子束的高电压19来实现。如果这种变化使得在变化之前记录的图像109与变化之后记录的图像117之间发生可测量的位移，则该变化可以非常小。如果焦点设置的改变119已经使得图像由于错误的焦点设置而变得模糊，则可以在步骤129中记录第三图像之前将焦点设置设置回第一焦点设置107。

以上参考图2说明了如何通过存储元组的数据记录来以实验方式确定当焦点设置改变时所记录的粒子显微镜图像的位移与第一偏转装置的激励之间的函数关系，该元组的数据记录例如包括位移的绝对值、位移的方向以及x和y方向的偏转。然后，可以根据元组的数据记录确定第一偏转装置的期望激励。

图5示出了物体37的平面视图的示意图示，用于举例说明在该方法中待成像的物体37的区域。图5中的矩形区域151表示在步骤109中记录第一图像时被粒子束13扫描的物体37的区域。图5中的矩形区域153表示在步骤117中记录第二图像期间被粒子束13扫描的物体37的区域。图5中的矩形155表示在步骤131中记录第三图像期间被粒子束13扫描的物体37的区域。

对区域151、153和155的扫描分别通过改变第二偏转装置57的激励而第一偏转装置75的激励分别保持不变来实现。区域151和153可以具有相同的大小。然而，大小也可以彼此不同。区域155可以大于区域151和153，然而这也不是必需的。

在步骤125中确定第一偏转装置75的新激励，在步骤131中以该新激励记录待成像的第三图像区域155。通过第一偏转装置75的这种新激励和未被激励的第二偏转装置57，粒子束13入射在物体37的位置157处。

图5通过十字159表示待成像区域151的几何形心，而待成像区域153的几何形心由十字161表示。形心159和161位于物体37上围绕位置157的圆163内，圆163的半径R为10μm。这意味着两个形心159和161与位置157的距离均小于10μm。位置157可以是第三图像的待成像区域155的形心。然而，这不是强制性的，并且待成像区域155的形心可以与位置157不同。在这种情况下，位置157可以位于待成像区域155内；然而，其也可以位于待成像区域155外部。

下面参考图4A和图4B说明方法，通过该方法可以确定表示函数关系并且可以用于确定第一偏转装置的期望激励的公式的参数。图4A示出了第一偏转装置的四种不同设置，用I到IV表示。四个不同的偏转绘制在图上，该图的横轴示出了第一偏转装置在x方向上的偏转(“对准-x”)，而其纵轴示出了第一偏转装置在y方向上的偏转(“对准-y”)。图上指定的数值是以相应偏转的最大值的百分比给出的规格。在实践中，例如，产生最大偏转的电流范围在例如100mA到400mA之间。四组偏转在x方向上具有成对不同的偏转并且在y方向上具有成对不同的偏转。

图4B示出了在焦点变化的情况下，图4A中所示的四个偏转发生的图像位移。对应于图4A中的偏转I至IV的图像位移同样在图4B中由I至IV表示。在偏转的给定设置的情况下，通过将焦点设置改变预定量度来产生图像位移。此预定量度对于第一偏转装置的所有设置I至IV都是相同的。例如，可以通过改变加速电压或改变物镜的激励来改变焦点设置。在加速电压为1kV的情况下，加速电压可以改变0.5％，也就是说例如改变5V。当馈送到物镜的电流设置为1A时，此电流可以改变例如5mA，也就是说同样改变0.5％。针对焦点设置的两种设置记录相应的粒子显微镜图像。然后，可以根据两个记录的图像计算图像偏移。在图4B中，横轴以10^-7m为单位示出x方向上的图像偏移(“移位-x”)。类似地，纵轴同样以10^-7m为单位示出y方向上的图像位移(“移位-y”)。

从图4A和图4B的比较中，明显的是，图4A中的点I到IV可以通过三个数学运算映射到图4B的点I到IV，这三个数学运算包括旋转、缩放和移位。因此，使用复数，图像偏移可以写为：

其中

表示第一偏转装置的激励，

表示在设置激励

的情况下获得的图像偏移，以及

表示图像偏移变为0的第一偏转装置的激励。进一步地，S表示缩放因子，φ表示旋转角度，以及i表示虚数单位。

根据图4A中所示的四个激励设置，例如对于两个设置

和

可以以实验方式确定图4B中展示的相关联的图像偏移

和

插入等式(1)，得到以下内容：

以及

通过从等式(2)中减去等式(3)，得到以下：

由此，两个未知数S和φ可以确定为

以及

由此确定的S和φ的值将继续适用于具有给定设置的使用的粒子束显微镜。使用确定的S和φ值，上面的等式(1)被参数化，然后可以用于根据在焦点改变预定量度的情况下出现的测得的图像偏移来确定第一偏转装置的激励变化，这产生粒子束显微镜的最佳设置。

实施例的前面描述中说明的方法使用电子显微镜。然而，该方法不限于此，因为可以使用其他粒子束显微镜，例如离子显微镜或根据其他原理操作并且例如使用多个电子束的电子显微镜。

Claims (10)

1.一种用于调节粒子束显微镜的方法，其中，该粒子束显微镜包括：

粒子束源，用于生成粒子束；

物镜，用于将该粒子束聚焦在物体上；

第一偏转装置，用于偏转该粒子束，其中，该第一偏转装置布置在该粒子束的在该粒子束源与该物镜之间的束路径上；以及

第二偏转装置，用于偏转该粒子束，其中，该第二偏转装置布置在该粒子束的在该第一偏转装置与该物体之间的束路径上；

其中，该方法包括以下措施：

在该第一偏转装置的给定激励和第一焦点设置下记录第一粒子显微镜图像；

在该第一偏转装置的给定激励和不同于该第一焦点设置的第二焦点设置下记录第二粒子显微镜图像；

基于该第一粒子显微镜图像、该第二粒子显微镜图像和提前已知的函数关系确定该第一偏转装置的新激励，该函数关系表示当根据该第一偏转装置的激励改变该焦点设置时记录的粒子显微镜图像的位移；以及

以该第一偏转装置的新激励记录至少一个第三粒子显微镜图像；

其中，记录该第一图像包括使用该粒子束扫描该物体的待成像的第一区域，

其中，记录该第二图像包括使用该粒子束扫描该物体的待成像的第二区域，

其中，该扫描包括改变该第二偏转装置的激励并保持该第一偏转装置的激励，

其中，该物体的待成像的第一扫描区域和该物体的待成像的第二扫描区域均在该物体上具有几何形心，并且

其中，在未被激励的第二偏转装置的情况下，该粒子束被引导到该物体上的位置，该位置与该待成像的第一扫描区域的形心和该待成像的第二扫描区域的形心的距离均小于10μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，设置该焦点设置包括设置用于加速该粒子束的高电压和/或设置该物镜的激励。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，从该第一焦点设置开始设置该第二焦点设置包括改变用于加速该粒子束的高电压，其中该物镜的激励的设置保持恒定，或

其中，从该第一焦点设置开始设置该第二焦点设置包括改变该物镜的激励，其中用于加速该粒子束的高电压保持恒定。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，重复执行记录该第一粒子显微镜图像、记录该第二粒子显微镜图像、确定该偏转装置的新激励以及在该偏转装置的新激励下记录该至少一个第三粒子显微镜图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在每次重复期间执行的该偏转装置的相应新激励的确定除了该相应的第一粒子显微镜图像和第二粒子显微镜图像之外还仅基于一个另外的粒子显微镜图像或不基于另外的粒子显微镜图像。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，在这些重复中的至少一些重复中记录多个第三粒子显微镜图像。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，进一步包括确定提前已知的该函数关系，其中，确定提前已知的该函数关系包括：

设置该偏转装置的第一激励并且分别以不同的焦点设置记录第四粒子显微镜图像和第五粒子显微镜图像；

设置该偏转装置的不同于该第一激励的第二激励并且分别以不同的焦点设置记录第六粒子显微镜图像和第七粒子显微镜图像；

基于该第四粒子显微镜图像、第五粒子显微镜图像、第六粒子显微镜图像和第七粒子显微镜图像确定该函数关系。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，该粒子束显微镜进一步包括粒子检测器，并且其中，分别记录这些粒子显微镜图像包括使用该粒子检测器来检测从该物体发出的粒子。

9.一种粒子束显微镜，被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，这些指令当由粒子束显微镜的控制器执行时，使该粒子束显微镜执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

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