CN117015839A - 通过带电粒子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统，检查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统组，以及通过带电粒子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的方法 - Google Patents

Abstract

系统(1)用于通过带电粒子(4)检查、修改或分析样本(3)的感兴趣区域(2)。系统(1)的检测器装置(14)产生具有水平像素分辨率和垂直像素分辨率的像素图像。带电粒子偏转装置(9)在可以放置感兴趣区域(2)的扫描区域中产生扫描带电粒子束。偏转装置(9)具有水平偏转单元(10)和垂直偏转单元(11)。其由数模转换器(12、13)控制，数模转换器的数字分辨率大于水平像素分辨率和/或垂直像素分辨率。系统(1)的操作员控制界面(20)选择期望的像素图像的各个图像像素与DAC(12、13)的数字输入之间的分配，以产生将带电粒子束引导至各个图像像素的位置所需的水平和/或垂直偏转信号。样本的可靠图像，即使在样本的可访问区域内存在缩放或平移。该系统的另一方面涉及一种对准子系统，用于在外部预对准样本架(32)上的样本(3)。

Description

通过带电粒子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统，检 查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统组，以及通过带电粒 子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求临时专利申请US 63/150 722和实用新型专利申请US17/344338的优先权，其内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及一种通过带电粒子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统。此外，本发明涉及一种通过不同的检查、修改或分析方案检查、修改或分析样本的感兴趣区域的系统组，包括通过带电粒子的检查、修改或分析。此外，本发明涉及一种使用这种系统、通过带电粒子检查、修改或分析样本的感兴趣区域的方法。

背景技术

从US 8,969,835 B2中已知一种通过带电粒子检查样本的感兴趣区域的检查系统。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种系统，即使在需要缩放或移位样本的图像或图案的情况下，特别是在样本的可访问区域内存在缩放或平移(panning)的情况下，该系统也能够对样本进行可靠的成像、修改/图案化或分析。

该目的通过具有根据权利要求1的特征的系统来实现。

该系统可以以至少一个带电粒子束的形式提供带电粒子。聚焦带电粒子束仪器(FIB和SEM)可用于对样本上的感兴趣区域进行成像、修改或分析。为了简单起见，本文描述成像应用，但是这里的描述可以推广至其他检查应用，包括但不限于修改/图案化或分析。

典型地，样本本身可能相对较大，比如宽为1cm、2cm或5cm。感兴趣区域可以更小，比如1um(1um＝1μm)、10um或100um，并且可以位于样本表面上或表面下的几乎任何地方。聚焦粒子束可能非常小，大约10nm、1nm或更小。通常，整个样本中只有一个感兴趣的特征。

仪器操作员面临的挑战是将其样本转移到显微镜中，然后使用离子或电子束找到所需的感兴趣区域。这可能需要相当多的时间和精力。在现有技术中，当样本在带电粒子束下移动、直到操作员找到感兴趣区域时，真空内的载物台起着重要的作用。

一旦仪器操作员最终确定了感兴趣区域的位置，他们通常需要逐步平移和缩放以获得适合其活动的视野。例如，他们可能需要在具有500μm FOV的表面上找到容易识别的一个或多个基准。然后，他们可能需要平移粒子束(移位粒子束)，或者调用相对于这些基准的已知距离的载物台运动(移位样本)，以找到目标位置或勘察更广阔的区域。随后，他们可能需要进一步放大以对感兴趣的一个或多个较小区域进行成像、分析或修改。

作为示例，将更详细地描述电路编辑或检查中使用的一些常规步骤。这仅仅是示例性的，并且应该限制这些发明所服务的应用范围。在聚焦离子束仪器中，操作员通常可能需要在样本上找到三个预先建立的基准，并使用这些基准来建立坐标锁定。这可以用带电粒子束或者用集成在同一室内的辅助光学显微镜或红外显微镜来完成。然后，例如通过参考样本的设计信息(也称为CAD或蓝图信息)，他们可以通过仿射坐标变换或更复杂的坐标映射找到任意特征。然后，电路编辑应用程序通常会要求驱动离子束下的目标位置，使得离子束铣削能暴露子表面目标区域。这可能涉及蚀刻辅助气体(例如二氟化氙XeF2)的局部输送，以提高材料移除速率或提供一种材料相对于另一种材料的优先移除。当期望的电路被暴露时，仪器操作员可以在感兴趣的电路上实现许多过程。他们可以通过离子束溅射来中断导电电路。由于不同的层提供不同的SE(二次电子)信号发生，他们可以使用终点确定法(endpointing)来指示穿透深度。他们可以通过使用前驱气体和束辅助沉积工艺来沉积新材料，包括绝缘体和导体二者。他们可以执行成像以监测和评估他们的进展或执行分析以生成成分信息。对于电路应用，所有这些活动可能在70、50、30、20或10微米的矩形区域内(1微米＝1um＝1μm)。

在SEM或FIB中，一旦已经用载物台将样本上感兴趣的大部分区域定位在电子或离子束下，操作员可能想要改变放大率并平移。改变放大率也称为放大或缩小，或改变视场(FOV)。平移图像或移位图像会将成像区域的中心移动至样本的附近部分。

过去，最早的FIB和SEM使用模拟信号(信号斜坡)来偏转束，并产生用于成像应用的光栅图案。最近，随着数字成像技术的出现，水平和垂直DAC用于产生水平和垂直偏转信号，以提供1024像素图像(1024＝2^10)所需的10比特分辨率。在这两种现有技术的情况下，较高放大率的图像需要特殊的较低增益放大器来减小H和V信号，从而产生较小的束偏转来实现较高的放大率。类似地，较低放大率的图像需要特殊的较高增益放大器来产生较大的束偏转，从而实现较低的放大率。放大率的变化要求水平和垂直(H&V)束偏转信号通过一组放大器，这些放大器提供必要的信号增益或衰减，以实现电子或离子束的偏转，从而获得所需的放大率。

在现有技术中，不同的视场需要不同的放大器。例如，5um的FOV可能要求信号被减弱或衰减，以实现正确的束放置精度。然而，可能需要一组不同的放大器来增强信号，以实现10um的FOV或20um的FOV，或者甚至更大的500um的FOV。不同的放大器通过信号切换而接合。并且每个放大器可以针对不同的视场进行优化，例如放大率每增加2倍或者放大率每改变10倍。每个放大器都有其自己的缺陷，并且在放大器之间切换会引入需要进行校正的误差，例如H和V信号的增益误差和偏移误差。因此，随着放大率的逐渐增加，现有技术中的操作员经常观察到与这些被切换的放大器相对应的图像中的突然且不连续的偏移。这些误差会导致最小的特征出现在不可预测的位置，这对于一些FIB和SEM任务(如电路编辑)来说是非常危险的。这些误差可以被校正，但它们可能会随着时间或温度的变化而变化，因为元件会发生变化。

平移图像需要在这些H和V信号到达这些放大器之前引入静态(DC)偏移。应注意的是，H和V信号通常源自数模(DAC)转换器，该转换器可以产生模拟信号的近似信号，但实际上是与DAC的数字编程相对应的离散输出电压。对于使用磁偏转来偏转束的系统，DAC最终控制比例电流而不是电压，但在其他方面的概念基本相同。

使用根据本发明的、可访问值的数量比像素图像的像素数量更多的至少一个数模转换器，使得能够在期望的像素图像的各个图像像素与具有更高分辨率的数模转换器的数字输入之间进行可选择的分配(assignment)，以产生偏转信号值，例如偏转电压输出值。在下文中，可由DAC访问的值的数量也被称为数字分辨率或DAC分辨率。在下文中，图像中像素的数量也被称为像素分辨率。通过该可选择的分配，可实现像素图像的不同放大率之间的数字切换和/或像素图像在感兴趣区域内的移位。不需要改变放大器来产生不同的偏转信号，这避免了不期望的放大器变化效应。避免了这种放大器变化的增益和偏移的不连续性。DAC值与图像中像素之间的分配可以包括近似步骤，以在接近期望的偏转信号值的数模转换器的不同的可能数字输入之间进行选择。这种近似分配可以包括随机化。这种分配可使得其包括图像校正需求，例如以数字方式校正由系统的图像失真装置产生的成像误差。这种图像失真误差和图像偏移、旋转桶形失真、场失真或更复杂的束位置误差的像素。

图像检测器装置可以是图像控制装置。

水平偏转单元可以是水平偏转电压生成单元。这种水平偏转电压生成单元可以产生用于带电粒子束的水平扫描运动的水平偏转电压。

垂直偏转单元可以是垂直偏转电压生成单元。这种垂直偏转电压生成单元可以产生用于带电粒子束的垂直扫描运动的垂直偏转电压。

数模转换器可以是水平偏转单元和/或垂直偏转单元的一部分。

水平偏转信号和/或垂直偏转信号可以是水平/垂直偏转电压输出值。

操作员控制界面可以被实施为图像选择装置。

虽然这里的所有描述都涉及生成图像，但是当对样本进行图案化或对样本执行分析时，也可以使用相同的技术。如果放大器增益级没有发生变化，则以相对于参考图像更高的保真度来控制束放置。这允许更高保真度的图案化或分析。

根据权利要求2的检查系统能够实现高保真成像。DAC分辨率可以比图像中的像素数量大2²、2³、2⁴、2⁵、2⁶、2⁷、2⁸、2⁹或2¹⁰倍。甚至更大的差异也是可能的。图像中的像素数量可以是10比特(2¹⁰)。数字分辨率可以是20比特(2²⁰)。用2的幂来描述分辨率不是强制性的。DAC分辨率只需大于相应的尺寸。优选地，这种DAC分辨率可显著地更大，例如至少大2倍。

根据权利要求3的图像缩放能力提供了像素图像的可选择的放大率，而不需要在不同放大器之间互换来产生不同的输出电压区域。图像缩放能力可以被实施为图像缩放单元。

根据权利要求4的图像移位能力使得能够在没有放大器切换的情况下选择感兴趣区域内的像素图像的位置。图像移位能力可以被实施为图像移位单元。

DAC增量被固定为LSB(最低有效位)的整数，这必然会限制放大时FOV的可用选项。然而，如果允许期望的增量为非整数，则可以选择几乎任意的FOV。图像选择装置的分配编程必须为DAC选择最接近的相邻数字值，以生成尽可能好的H和V信号。替代地，当期望的DAC增量介于两个可用整数之间时，可以将其随机分配给附近的两个整数之一，以避免可能的混叠效应。

可用的DAC空间可以是在水平和垂直DAC码中具有固定增量的规则子采样阵列(网格)。这些可生成标称图像。如果已知扫描硬件或光学器件存在缺陷，则可以通过信号处理对其进行校正。例如，H和V信号的信号处理可以通过表示正弦和余弦函数的乘法、并且组合结果以校正扫描旋转和正交性来完成。这可以校正扫描失真的基本集。也可以通过相对于DAC码的标称值调整DAC码来对这些扫描失真以及更复杂的扫描失真(桶形失真、枕形失真、平行四边形失真、四边形失真等)进行数字校正。这可能需要计算从样本上期望的像素位置到DAC空间的变换。

本发明的另一目的是提供可靠的样本定位，即：与样本检查区域重叠的感兴趣区域的可靠定位。特别地，另一目的是在可以被带电粒子束曝光的有限区域下提供样本的感兴趣区域的可靠定位。

这个目的通过具有根据权利要求5的特征的检查系统来实现。

在现有技术中，在离子束下移动样本的选定区域时，机械载物台起着重要作用。对于大多数应用，载物台的主要活动是提供样本的X和Y运动，尽管旋转、倾斜和Z运动对于建立适当的透视和成像条件也是常见的。通过这种X和Y运动，样本上的期望点(基准、参考位置、感兴趣的特征)可以被定位在离子或电子束下。待成像/分析/修改的样本被附接至所提供的样本架上，该样本架可以以可预测的方式从处理室外部传送到处理室内部。样本架可以具有专有的固定系统，例如鸠尾支座。将样本固定到该样本架上通常是无关紧要的事情，因为可以控制真空中的载物台来调整X、Y位置，以将样本的几乎任何区域定位在所选束下。在现有技术中，载物台是大多数SEM和FIB设计中不可或缺的部件，并且是这些仪器中最具技术挑战性、最昂贵和最不可靠的部件之一。这种载物台也大大增加了其他风险，例如振动(易受环境噪声、地板振动等的影响)、偏移(载物台上的样本相对于束移动)和污染伪影(由于机械载物台的挥发性的或表面移动的润滑剂的转移)。

根据本发明的这一方面，在样本室中没有机械台将任意感兴趣区域定位在所选带电粒子束下。这通过减少振动、偏移和污染物而节省了成本、提高了可靠性并增强了性能。在本发明中，利用高精度的对准子系统将样本定位在样本架上，使得在转移到样本室中之后，感兴趣的目标特征将直接位于离子或电子束之下。除了这些仪器的标准硬件外，这种设计还需要四个基本部件：

(1)在内部(在样本室中)和外部(在实验室工作台上)都存在具有高的X-Y定位可重复性的运动支座，样本架可以安装在这些支座上。这种运动支座的设计可以确保在几微米或更好的尺度上的可重复定位。样本架可以首先安装到外部运动支座上，并且样本可以精确和刚性地固定在那里。此后，气闸可用于将样本架上的样本转移到样本室内的内部运动支座上。

(2)当样本在外部运动支座上时，即：在外部成像装置上时，存在使样本可视化的装置，从而可以调整以高分辨率感知的样本位置，以将感兴趣的目标区域置于随后将处于电子或离子束下的点上。其可能是一台高倍光学显微镜。理想地，这种光学显微镜将提供可配置的十字准线来指示感兴趣的特征的理想位置。该显微镜可以是完全数字化的。光学显微镜和十字准线相对于外部运动支座的初始校准和配置可以确保离子或电子束的位置与光学显微镜的十字准线或准心之间的一一对应。

(3)在样本架锁定到位之前，存在对样本架上的样本进行微调的装置，即：微调装置。其可以是X-Y千分尺刻度盘或电动精密X-Y平台的形式，或任何其他精细定位机构。其可以被调整，直到感兴趣的可见特征被定位在光学显微镜十字准线下。

(4)当样本正确定位时，存在锁定样本的装置，即：锁定单元。其可以通过依靠摩擦力、胶水、蜡、银涂料、碳胶带、静电或增强法向力和摩擦力的磁路来实现。锁定机构被设计为足够大，使得样本架可以从外部运动支座运送到内部运动支座，而不会引入任何大于可接受值的横向偏移(例如，小于2um、小于10um、小于50um)。

对准子系统提供了样本相对于样本架的可靠对准，以便于将感兴趣区域放置在样本检查区域内。

利用该对准子系统，样本可在样本架上可再现地定位。这在样本有多个区域待检查的情况下是有用的。在这种情况下，可卸载该样本并从外部将其重新定位在样本架上。

本发明不排除倾斜的样本或旋转的样本或高度经调整的样本。这些特殊的方位或位置可以通过将样本附接到样本架上来获得，或者通过针对这些方位或位置预先配置的运动支座来获得。

横向定位可重复性可以优于150um、优于100um、优于80um、优于10um、优于5um、优于3um、优于2um、优于1um。通常，横向定位可重复性的下限可以在50um的范围内。在某些实施例中，这种横向定位可重复性可以优于50um。可在市面上购买具有这种横向定位可重复性的运动支座。

带电粒子柱可被实施为带电粒子检查子系统。

检查系统可以包括关于权利要求1和5提到的特征，即：可以包括上述两个特征。

根据权利要求6的带电粒子子系统已经被证明可用于样本检查。

根据权利要求7的外部成像装置已经被证明对于获取样本架上样本的相对横向位置是有用的。

替代地，外部成像装置可以是红外显微镜(IR显微镜)，已知该红外显微镜在电路编辑应用中特别有用，在该电路编辑应用中，可以利用硅在特定波长下的透明度来找到期望的基准或感兴趣的特征。替代地，外部成像装置可以是在许多生命科学应用中特别感兴趣的荧光显微镜，在荧光显微镜中，标记通过在特定波长的照射下发出荧光而容易被识别。

根据权利要求8的样本台可以提供非常有限的运动范围(比如，在X和Y方向上的1mm的范围)，与现有技术的机械载物台相比，该技术更便宜、更可靠、不易受振动偏移和污染的影响，现有技术的机械载物台被设计为调整样本位置，以将几乎任何区域定位在所选射束下。这种允许有限的相对运动的样本台的提供允许不太精确的外部预配准。样本架和系统框架之间的有限的相对运动可以小于2mm。作为示例，压电机械弯曲载物台可以提供适用于这种样本台的有限行程范围。特别地，样本台不需要提供比运动支座的可重复性更多的运动。

替代地，样本台可以刚性地固定到框架上，而不允许样本架和检查系统框架之间的相对运动。

根据权利要求9，一系列仪器，例如光学显微镜、SEM和FIB，都可以依赖于相同的运动支座来在它们之间进行可靠且可重复的样本转移。这允许在所有这些仪器中对相同的感兴趣区域进行成像、分析、修改(所有这些仪器都没有内部载物台或具有有限的内部载物台)，只要自始至终采用相同的运动学安装方案，并且执行支架上的初始样本定位。该组中的系统可以共用一转移单元，以将锁定在样本架上的样本从外部运动支座传送到内部运动支座。

本发明的另一目的是提供一种方法，当样本必须从系统中取出并随后重新插入同一系统时，该方法能够对样本的感兴趣特征进行可再现的定位。

这个目的通过根据权利要求10的方法来实现。

这种方法的优点是关于上述系统和系统组讨论的那些优点。

在该方法中，将样本架上的样本从系统的内部运动支座上卸载，并且此后允许经过特定时段。具体而言，在该方法期间，样本可以被移除特定时段。该时段可以是短时段，例如10分钟或更短，或者可以是长时段，例如1天或更长。

在该方法期间，在移除/卸载样本特定时段后，在检查、修改或分析方法的初始执行过程中，相对于原始放置，随后以高精度在相同的系统中替换/重新装载该样本。

样本可以在外部被处理，或者系统可以用于其他样本。可以将样本重新装载到相同的系统中，并且定位的可重复性优于1mm、优于500um、优于100um、优于10um或优于5um。通常，这种可重复性的下限在1um左右。

附图说明

下文将参照附图描述本发明的示例性实施例。

图1以示意性截面图示出了通过带电粒子检查样本的感兴趣区域的检查系统的实施例；

图2也以示意性截面图示出了对准子系统的部件，该对准子系统用于预对准样本架上的样本，并且包括临时接收样本架的外部运动支座；

图3和图4示出了用于制造根据图2的样本架和外部运动支座的工艺的瞬时情况；

图5是(1)和(2)之间的分配的一个示例，(1)是由检查系统的带电粒子偏转装置的水平偏转电压生成单元和垂直偏转电压生成单元的数模转换器(DAC)跨越的二维比特空间；(2)是样本的对应像素图像，其中像素图像中的每个相邻像素对应于比特空间的DAC码中1比特的增量，其中该分配是现有技术的示例；

图6以类似于图5的方式描绘了根据本发明的比特空间和像素图像之间的分配，其中像素图像中的相邻像素对应于DAC码中1024比特的增量；

图7以类似于图5的方式描绘了根据本发明的比特空间和像素图像之间的分配，其中像素图像中的每个相邻像素对应于DAC码中512比特的增量；

图8以类似于图5的方式描绘了根据本发明的比特空间和像素图像之间的分配，其中像素图像中的相邻像素对应于DAC码中100比特的增量；

图9以类似于图5的方式描绘了根据本发明的比特空间和像素图像之间的分配，其中像素图像中的相邻像素对应于DAC码中100比特的增量，其中像素图像与图8相比进一步移位。

具体实施方式

检查系统1用于通过带电粒子4(例如离子和/或电子)来检查样本3的感兴趣区域(ROI)2。该系统包括带电粒子装置5，例如扫描电子显微镜(SEM)或聚焦离子束(FIB)装置。带电粒子装置5被设计为柱状，并且安装在样本处理室7的框架6上。带电粒子装置5具有带电粒子生成单元8，其后是带电粒子偏转装置9，以在可以放置ROI 2的扫描区域中产生带电粒子4的扫描束。

为了便于描述方位和尺寸，下面使用笛卡尔xyz坐标系。在图1中，x轴指向右方。y轴的指向背离视线而垂直于绘图平面，z轴指向上方。

偏转装置9连接至水平偏转电压生成单元10和垂直偏转电压生成单元11。水平偏转电压生成单元10产生水平偏转电压，用于水平扫描运动，即：带电粒子束在+/-x方向上的运动。垂直偏转电压生成单元11产生垂直偏转电压，用于垂直扫描运动，即：带电粒子束在+/-y方向上的运动。

偏转电压生成单元10、11是控制电子装置11a的一部分，该控制电子装置11a与系统1的其他部件信号连接，如下所述。这种信号连接在图1中用双箭头表示。

水平偏转电压生成单元10包括数模转换器(DAC)12。垂直偏转电压生成单元11包括数模转换器(DAC)13。DAC 12、13包含在相邻的控制电子装置11a中，并且是偏转电压生成单元10和11的一部分。水平偏转由包括DAC 12的控制电子装置11a内的水平偏转电压生成单元10提供。垂直偏转由包括DAC 13的控制电子装置11a内的垂直偏转电压生成单元11提供。

此外，检查系统1具有成像检测器14，以产生具有水平像素分辨率和垂直像素分辨率的ROI 2的像素图像。这种成像检测器14在下文中也被称为检测器装置或图像控制装置。图像检测器14与控制电子装置11a信号连接。

在图6的右手侧，示出了这种像素图像15的示例，其中示例性的样本结构图像16具有字母“F”的形状。像素图像15总共具有1024×1024个图像像素。像素图像15具有1024×1024的水平像素分辨率和垂直像素分辨率。因此，这种像素图像分辨率是10比特。

在另一实施例中，像素图像15的水平像素分辨率可以不同于其垂直像素分辨率。

偏转电压生成单元10、11的DAC 12、13的数字分辨率大于对应的水平和垂直像素分辨率。

DAC 12、13的数字分辨率可以是20比特，如图6所示的比特空间17中所示例的。这种比特空间在x和y两个方向上都包括2²⁰＝1048575比特。

DAC 12、13的数字分辨率可以至少比像素分辨率大两倍。

像素图像15的像素分辨率和/或DAC 12、13的数字分辨率可以用2的幂来描述。一些SEM或FIB仪器可以通过线圈中的电流而不是电极上的电压来实现束偏转。在这种情况下，来自DAC 12、13的信号被简单地转换成电流。

DAC 12、13的偏转电压输出可以在-10V和+10V之间的范围内。

设定DAC 12、13的选定电压输出值的设定时间最多可为1μs。

控制电子装置11a包括图像缩放能力18和图像移位能力19，它们被例示为相应的单元18、19。图像缩放能力18用于改变ROI 2的图像放大率。图像移位能力19用于改变ROI 2内的图像位置。

检查系统1还包括与控制电子装置11a信号连接的操作员控制界面20，该控制电子装置11a还连接至图像检测器装置14。操作员控制界面20在下文中也被称为图像选择装置。能力或单元18、19可以是图像选择装置20或(如图所示)控制电子装置11a的一部分。

图像选择装置20允许操作员或自动软件算法选择所选像素图像15的各个图像像素与DAC 12、13的数字输入之间的分配，以产生将带电粒子束引导至各个图像像素的位置所需的水平和垂直偏转电压输出值。特别地，图像选择装置20或操作员控制界面允许操作员选择期望的图像15的单独的x、y像素与比特空间17内的水平和垂直DAC输出值之间的分配。这种分配通过图形用户界面得以简化，该界面允许用户指定直观的变量，比如图像分辨率、图像视场(FOV)、x和/或y图像移位、以及可能的图像旋转或失真。一旦建立了这种分配，图像采集继续进行，并且DAC 12、13生成必要的输出值，以将带电粒子束引导至相应图像像素的位置。

为了通过DAC产生电压输出，在由DAC 12、13提供的整个比特空间17内都不需要放大器互换。

通过操作员控制界面分别选择的分配可以包括近似步骤，以在接近期望的偏转电压输出值的不同的可能数字输入之间进行选择。例如，这种近似步骤有助于决定比特空间17的比特x_i、x_i+1和/或y_i、y_i+1是否是近似于期望的x/y电压输出值的合适值。

由操作员控制界面提供的这种近似步骤可以包括随机化过程。此外，这种分配可以包括提供图像校正需求。

参照图5至图9进一步描述图像选择装置20的工作原理。

图5示出了现有技术的系统中DAC的比特空间21与像素图像22之间的现有技术分配。这里，像素图像22中的每个相邻像素对应于相应DAC的代码中1比特的增量。比特空间21和像素图像22都具有1024×1024的分辨率。

图6至图9示出了由根据本发明的检查系统1的操作员控制界面20提供的不同像素图像选择结果。

在图6中，图像15中的每个相邻像素(图像像素增量＝1)对应于比特空间17的DAC码中1024比特的增量。

DAC 12、13的积分线性度和差分线性度可以优于1的最低有效位(LSB)。在图6的实施例中，通过操作员控制界面20对全比特空间17进行编程，以产生DAC码增量为1024比特的输出电压。例如，水平DAC 12的1024比特使用结果将是0，1023，2047，…1048575。通过替代的分配，像素分辨率大于1024×1024的像素图像也是可能的，即：2048×2048，4096×4096，…，直到甚至1048576×1048576。

图7示出了可用比特空间17的中心1/4区域23用于生成分配给放大的像素图像24的各个像素的输出电压的情况。在这样的中心区域23内的比特空间17的每个DAC值的增量将是512。因此，与图6的像素图像15相比，所得的像素图像24具有2倍的放大率。不需要改变放大器来实现放大率的变化。

图8示出了另一放大率示例，其中比特空间17的另一有限的中心区域25对应于100的DAC比特增量，以再次产生像素分辨率为1024×1024的像素图像25a。这种100的DAC比特增量相当于大约10倍的放大率。因此，此时在像素图像25a中示出了整个结构16的一小部分。

当然，通过操作员控制界面20对DAC比特增量的不同选择，也可以实现高达1000倍的其他放大率。

使用操作员控制界面的图像缩放单元18来实现放大率的选择。

参见图9，以示例方式说明了操作员控制界面20与图像移位单元19一起的操作。这里，通过图像移位单元来设定图像26的各个图像像素与根据比特空间17中DAC比特值的数字输入之间的相应分配。在图9的实施例中，这是通过将图8的区域25移位到新的移位位置来实现的，从而在比特空间17内产生移位的比特区域27。在这种移位的比特区域27内，DAC比特增量也是100，如图8的实施例。因此，虽然图像25a的放大率相对于26没有改变，但是样本的不同区域已经被成像。这种图像移位也不需要不同电压放大器之间的互换。

此外，检查系统1包括对准子系统31，其主要部件在图2中示出。这种对准子系统31用于在外部预对准样本架32上的样本3，而这种样本架32随后被安装在检查系统1的样本台34的内部运动支座33上。

对准子系统31包括外部运动支座35，以在样本3相对于样本架32对准期间临时接收样本架。外部运动支座35位于样本室7的外部。外部运动支座具有凹槽36，在外部运动支座35的制造过程中，硬化球37被压入凹槽36中。在图2中，示出了两对这样的凹槽36和球37。此外，其他数量的这种成对的凹槽和球也是可能的，特别是三对凹槽36和球37。这是运动安装系统的示例，其中样本架可以重复地定位。其他设计可能包括圆柱体、圆锥体或者甚至磁体，以确保可重复的定位。

图3和图4示出了在制造外部运动支座35期间的瞬时情况。内部运动支座33可以以相同的方式制造。

图3示出了作为原始预制件的外部运动支座35、球37和样本架32。

在将球37定位在外部运动支座35的原始凹槽36中之后，设置在样本架32中的反向凹槽38与预先定位的球37对准。样本架32的专用反向凹槽38与外部运动支座35的每个凹槽36对准。在这种对准之后，用压力F_i将外部运动支座35和样本架32按压在一起(图4)。在这种按压步骤中，球37被压入外部运动支座中的相应凹槽36中。球37与凹槽36的这种按压的相对位置使得各个球37被完美地装配到它们各自的反向凹槽38中。在图4的按压步骤之后，完成了样本架32和外部运动支座35的运动学位置分配部件的制造。这种外部运动支座提供了样本架的可重复拆卸和重新安装，并且样本架32相对于外部运动支座35或内部运动支座33的位置可重复性优于500um，这种位置可重复性可以优于100um，可以优于20um，也可以优于2um，特别是可以优于1um。

特别地，在x方向和/或y方向上的横向定位可重复性优于上面给出的μm值。

此外，对准子系统31具有外部成像装置39，以在安装到外部运动支座35时获取样本3在样本架32上的相对位置，特别是相对横向位置。外部成像装置39可以是光学显微镜、红外(IR)显微镜或荧光显微镜。

此外，对准子系统31具有x-y微调装置40，以在安装到外部运动支座35时调整样本3在样本架32上的相对横向位置。

此外，对准子系统31包括锁定单元41，以在通过微调装置40进行微调之后，将样本3锁定在样本架32上选定的相对横向位置。

在一个实施例中，x-y定位装置40被实施为x-y精密千分尺，其使得样本3滑过样本架32。在另一实施例中，定位装置40被实施为电动丝杠或压电机械定位系统。通常，操作员会在用观察显微镜(即：外部成像装置39)观察样本位置的同时调整该样本，直到观察到感兴趣的可识别特征或基准。然后，将样本3锁定或机械附接到样本架32上。这种附接可以通过临时粘合剂来实现，这种粘合剂通常在显微镜中用于将样本固定到样本架上。示例包括银涂料、碳涂料、环氧树脂、胶水、机械夹紧机构或磁性夹紧机构。

以与带电粒子束4相对于内部支座33定位相同的方式，外部成像装置39可以相对于外部支座35对准。

利用与上面关于图3和图4描述的相同的工艺步骤，制造出样本台34的内部运动支座33。在这种制造过程中，可以使用在外部运动支座35的制造过程中也使用过的相同的样本架32。内部运动支座33也具有凹槽36和球37。内部运动支座33用于接收样本台34上的样本架32。内部运动支座33具有关于内部运动支座33相对于样本架32的横向x-y定位的横向定位可重复性，其与外部运动支座35的定位可重复性相当。内部运动支座33位于样本室7内。

此外，检查系统1包括在图2中示意性示出的转移单元42，该转移单元42用于经由样本室7的相应气闸(未示出)将锁定到样本架32上的样本3从外部运动支座35转移到内部运动支座33。

根据具体实施例，样本台34可以安装到移动台43上，其允许样本架32和检查系统1的框架6之间非常有限的相对移动。

对准子系统31可以由若干个系统共用，其中系统1是一个示例。共用该对准子系统31的系统可以构成系统组，以通过使用带电粒子、通过不同的方案来检查、修改或分析样本3的ROI 2。此外，所有单独的系统都包括类似于内部运动支座33的内部运动支座。该组中所有这些单独的系统共用该对准子系统31。

在使用检查系统1检查样本3的感兴趣区域2的方法中，样本3被搁置在样本架32的顶部。然后，样本架32被安装到外部运动支座35上。此后，使用外部成像装置39获取样本3在样本架32上的相对位置。然后，使用微调装置40对样本3在样本架32上的相对位置进行微调。这种调整使得产生给定的相对位置，该相对位置使得能够在随后的检查步骤中检查ROI2。在这样的调整之后，使用锁定单元41将样本3锁定在样本架32上，以固定样本3在样本架32上的相对位置。然后，使用转移单元42将带有经微调和锁定的样本3的样本架32从外部运动支座35转移到内部运动支座33。之后，用相应的系统检查样本3的感兴趣区域2。

检查系统1还具有气体注入子系统45，该子系统包括用于将处理气体输送到ROI 2的气体导管46以及该气体导管内的截止阀47。通过与气体导管46气体连接的加热坩埚48输送处理气体。

此外，样本室7经由连接至该样本室7的泵通道49与真空泵50流体连接。

Claims (10)

1.一种通过带电粒子(4)检查、修改或分析样本(3)的感兴趣区域(2)的系统(1)，所述系统(1)包括：

-检测器装置(14)，用于产生具有水平像素分辨率和垂直像素分辨率的像素图像(15；24；25a；26)，

-带电粒子偏转装置(9)，用于在扫描区域中产生扫描带电粒子束，所述感兴趣区域(2)能够被放置在所述扫描区域中，所述偏转装置(9)具有：

--水平偏转单元(10)，用于产生所述带电粒子束的水平偏转，

--垂直偏转单元(11)，用于产生所述带电粒子束的垂直偏转，

--所述水平偏转单元(10)和/或所述垂直偏转单元(11)由数模转换器DAC(12、13)控制，所述数模转换器的数字分辨率大于所述水平像素分辨率和/或所述垂直像素分辨率，

-操作员控制界面(20)，其与所述检测器装置(14)和偏转电压生成单元(10、11)信号连接，用于在以下之间选择分配：

--期望的像素图像(15；24；25a；26)中的各个图像像素；和

--所述数模转换器(12、13)的数字输入，用于产生将所述带电粒子束引导至所述各个图像像素的位置所需的水平和/或垂直偏转信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述像素图像(15；24；25a；26)的像素分辨率以及所述数模转换器(12、13)的DAC分辨率能够用2的幂来描述，并且所述DAC分辨率至少比所述像素分辨率大2倍。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述操作员控制界面(20)包括图像缩放能力(18)，用于通过所选缩放图像(24；25a；26)的各个图像像素与所述数模转换器(12、13)的数字输入之间的相应分配来改变所述感兴趣区域(2)的放大率。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的系统，其中，所述操作员控制界面(20)包括图像移位能力(19)，以通过所选移位图像(26)的各个图像像素与所述数模转换器(12、13)的数字输入之间的相应分配来改变所述感兴趣区域(2)内的图像位置。

5.一种通过带电粒子(4)检查、修改或分析样本(3)的感兴趣区域(2)的系统(1)，所述系统(1)包括：

-带电粒子柱(5)，包括带电粒子生成装置(8)和带电粒子偏转装置(9)，用于在能够放置所述感兴趣区域(2)的扫描区域中产生扫描带电粒子束，

-样本室(7)，其具有样本台(34)，

-对准子系统(31)，用于预对准稍后将安装在所述样本室(7)中的样本台(34)上的样本架(32)上的样本(3)，所述对准子系统(31)包括：

--外部运动支座(35)，用于临时接收所述样本架(32)，所述外部运动支座(35)相对于所述样本架(32)具有优于200um的横向定位可重复性，所述外部运动支座(35)位于所述样本室(7)的外部，

--外部成像装置(39)，用于在被安装至所述外部运动支座(35)时获取所述样本架(32)上的样本(3)的相对横向位置，

--微调装置(40)，用于在被安装至所述外部运动支座(35)时微调所述样本架(32)上的样本(3)的相对横向位置，

--锁定单元(41)，用于在所述微调之后将所述样本(3)锁定在所述样本架(32)上选定的相对横向位置，

-内部运动支座(33)，用于将所述样本架(32)接收在样本台(34)上，所述内部运动支座(33)具有相对于所述样本架(32)的横向定位可重复性，所述可重复性至少是所述外部运动支座(35)的定位可重复性，所述内部运动支座(33)位于所述样本室(7)内，以及

-转移单元(42)，用于将锁定至所述样本架(32)的所述样本(3)从所述外部运动支座(35)转移至所述内部运动支座(33)。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的系统，其中，所述带电粒子柱(5)是以下构成的组中的一个：

-聚焦离子束(FIB)子系统，和

-扫描电子显微镜(SEM)子系统。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述外部成像装置(39)是以下构成的组中的一个：

-光学显微镜，

-红外显微镜，和

-荧光显微镜。

8.根据权利要求5至7中的一项所述的系统，其中，所述样本台(34)能够实现所述样本架(32)和所述系统(1)的框架(6)之间的小于500um的相对运动。

9.一种系统组(1)，用于通过不同方案检查、修改或分析样本(3)的感兴趣区域(2)，所述不同方案包括通过带电粒子(4)的检查、修改或分析，这些系统(1)中的一个是根据权利要求1至8中的一项所述的系统，所述系统组中所有单独的系统都包括：

-带电粒子柱(5)，用于检查、修改或分析能够放置感兴趣区域(2)的区域中的样本(3)，

-样本室(7)，其具有样本台(34)，

其中所述系统组共用：

-公共对准子系统(31)，用于预对准稍后将安装在所述样本室(7)中的样本台(34)上的样本架(32)上的样本(3)，所述对准子系统(31)包括：

--外部运动支座(35)，用于临时接收所述样本架(32)，所述外部运动支座(35)相对于所述样本架(32)具有优于200um的横向定位可重复性，所述外部运动支座(35)位于所述样本室(7)的外部，

--外部成像装置(39)，用于在被安装至所述外部运动支座(35)时获取所述样本架(32)上的样本(3)的相对横向位置，

--微调装置(40)，用于在被安装至所述外部运动支座(35)时微调所述样本架(32)上的样本(3)的相对横向位置，和

--锁定单元(41)，用于在所述微调之后将所述样本(3)锁定在所述样本架(32)上选定的相对横向位置，

其中所述系统组中所有单独的系统都包括：

-内部运动支座(33)，用于将所述样本架(32)接收在样本台(34)上，所述内部运动支座(33)具有相对于所述样本架(32)的横向定位可重复性，所述可重复性至少是所述外部运动支座(35)的定位可重复性，所述内部运动支座(33)位于所述样本室(7)内。

10.一种使用根据权利要求1至8中的一项所述的系统(1)、通过带电粒子(4)重复地检查、修改或分析样本(3)的感兴趣区域(2)的方法，具有以下步骤：

-将样本(3)附接至样本架(32)，

-将所述样本架(32)安装至外部运动支座(35)，

-使用外部成像装置(39)获取所述样本(3)在所述样本架(32)上的相对位置，

-使用微调装置(40)微调所述样本(3)在所述样本架(32)上的相对位置，所述微调使得给定的相对位置导致能够在随后的检查、修改或分析步骤中检查、修改或分析所述感兴趣区域(2)，

-在微调之后将所述样本(3)锁定在所述样本架(32)上，

-将带有经微调的样本(3)的所述样本架(32)从所述外部运动支座(35)转移至所述系统的样本室(7)内的所述内部运动支座(33)，

-用所述系统检查、修改或分析所述样本(3)的感兴趣区域(2)，

-从所述系统(1)的内部运动支座(33)上卸载所述样本架(32)上的样本(3)，并允许经过一时段，以及

-将所述样本(3)重新装载到相同的系统(1)中，并在扫描区域的500um范围内找到所述感兴趣区域。