CN117174558A - 用粒子辐射设备对物体成像、加工和/或分析的方法、执行该方法的计算机程序产品及粒子辐射设备 - Google Patents

用粒子辐射设备对物体成像、加工和/或分析的方法、执行该方法的计算机程序产品及粒子辐射设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用粒子辐射设备对物体进行成像、加工和/或分析的方法。本发明还涉及一种计算机程序产品以及一种粒子辐射设备。该方法具有以下方法步骤：引导第一粒子射束经过物体；利用第一粒子射束对物体进行加工，或者检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中基于第一粒子射束与物体的相互作用得到第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射；在第一粒子射束仍被引导经过物体期间，操控第二偏转装置以引导第二粒子射束经过物体；使第一粒子射束从物体偏转；以及只有当第一粒子射束被偏转时，才利用第二粒子射束对物体进行加工或者检测基于第二粒子射束与物体的相互作用得到的第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射。

Description

用粒子辐射设备对物体成像、加工和/或分析的方法、执行该 方法的计算机程序产品及粒子辐射设备
技术领域
本发明涉及一种用于利用粒子辐射设备对物体进行成像、加工和/或分析的方法，该粒子辐射设备具有带有第一带电粒子的第一粒子射束和带有第二带电粒子的第二粒子射束。本发明还涉及一种计算机程序产品以及一种粒子辐射设备，利用它们可执行该方法。粒子辐射设备被设计成用于对物体进行成像、加工和/或分析。粒子辐射设备例如形成为电子辐射设备和/或离子辐射设备。
背景技术
电子辐射设备、尤其扫描电子显微镜(以下也称为SEM)和/或透射电子显微镜(以下也称为TEM)用于研究物体(样本)，以获得在特定条件下的特性和行为方面的认知。
在SEM的情况下，借助于射束发生器来产生电子射束(以下又被称为初级电子射束)并且通过射束引导系统将其聚焦到待研究的物体上。借助于偏转装置在待研究的物体的表面上引导初级电子射束。初级电子射束的电子在此与待研究的物体进行相互作用。相互作用的结果产生了相互作用粒子和/或相互作用辐射。作为相互作用粒子，尤其从物体发射电子(所谓的次级电子)并且将初级电子射束的电子返回散射(所谓的返回散射电子)。用粒子检测器检测次级电子和返回散射电子并将其用于形成图像。由此获得待研究物体的成像。作为相互作用辐射，尤其产生了X光辐射和/或阴极发光。相互作用辐射例如用辐射检测器来检测并且尤其用于研究分析物体。
在TEM的情况下，同样借助于射束发生器来产生初级电子射束并且借助于射束引导系统将其对准待研究的物体。初级电子射束透射待研究的物体。在初级电子射束穿过待研究的物体时，初级电子射束的电子与待研究的物体的材料进行相互作用。穿透待研究的物体的电子通过由物镜和透射透镜(Projektiv)组成的系统在光屏上或在检测器(例如相机)上成像。在此成像还可以在TEM的扫描模式下进行。这种TEM一般被称为STEM。另外可以提出的是，在待研究的物体处借助于另外的检测器来检测返回散射的电子和/或由待研究的物体发射的次级电子，以便将待研究的物体成像。
此外，从现有技术中已知，将组合设备用于研究物体，其中不仅可以将电子而且还可以将离子引导到待研究的物体上。例如已知的是，给SEM额外地配备离子辐射柱。借助于布置在离子辐射柱中的离子射束发生器来产生离子，这些离子用于制备物体(例如削磨物体的材料或将材料施加到物体上)或者还用于成像。SEM在此尤其用于观察制备过程，但是也用于进一步研究所制备的或未制备的物体。
从现有技术已知的是，在上述组合设备中，同时将通过SEM提供的初级电子射束和通过离子辐射柱提供的离子射束引导到物体上。例如应同时地一方面利用初级电子射束来产生物体的图像、且另一方面利用离子射束来产生物体的图像。替代于此已知的是，利用离子射束来对物体进行加工。同时应观察利用SEM的初级电子射束对物体进行的加工。然而，在同时输送初级电子射束和离子射束时会产生可能影响成像的干扰性影响。例如，通过SEM的物镜产生可能影响离子辐射设备的离子射束的射束走向的静电场和/或磁场。除此之外或替代于此，通过离子辐射设备的物镜产生可能影响SEM的初级电子射束的射束走向的静电场和/或磁场。此外，在同时输送初级电子射束和离子射束时可能难以在检测相互作用粒子的过程中区分相互作用粒子是由于物体与初级电子射束、还是与离子射束的相互作用而产生的。因此，很难有区别地根据基于物体与初级电子射束的相互作用、或基于物体与离子射束的相互作用所产生的相互作用粒子来对物体进行成像和/或分析。
为了减少在使用第一粒子射束(例如初级电子射束)和第二粒子射束(例如离子射束)时引起的干扰性影响，从现有技术已知三种方法，这些方法将其在下面进行阐述。
在已知的第一方法中，相应地切断上述两条粒子射束中的一条粒子射束，并将上述两条粒子射束中的另一条粒子射束引导至物体。因此，这样来操控被切断的粒子射束的物镜，使得减少对另一条粒子射束的干扰性影响。然后利用另一条粒子射束产生物体的图像或对物体进行加工。然而在此不利之处在于：与在将上述两条粒子射束同时引导至物体的情况下相比，通过充分检测相互作用粒子和/或相互作用辐射对物体进行成像、以及对物体进行充分加工持续时间更长。此外，还可能在不利的时间点切断粒子射束。如果例如已利用离子射束将物体的材料削磨成使得物体由于重力而弯曲，从而使其原本应是被紧固在支架上，则过晚切断离子射束可能导致物体毁坏。
在已知的第二方法中，不切断上述两条粒子射束中的任何一条。而是将第一粒子射束(例如初级电子射束)和第二粒子射束(例如离子射束)同时引导至物体并且扫过物体。为了以第一粒子射束扫描，使用第一扫描参数集，该第一扫描参数集被用于控制用于以第一粒子射束扫描的第一扫描单元。而为了以第二粒子射束扫描，使用第二扫描参数集，该第二扫描参数集被用于控制用于以第二粒子射束扫描的第一扫描单元。第一扫描参数集和第二扫描参数集不同于彼此。上述扫描参数集包括用于控制相应扫描单元的扫描参数。例如，使用相应粒子射束在物体的某一位置处的停留时间、相应粒子射束的扫描速度、和相应粒子射束的扫描方向作为扫描参数。该已知的工作方式的目的是，在物体图像中对物体图像中复现的干扰性影响进行统计分布。然而已发现：利用第一粒子射束和第二粒子射束的结果是，在大多数情况下产生的物体图像的品质劣于在上述两条粒子射束中的一条粒子射束被切断且利用上述两条粒子射束中的另一条粒子射束产生物体图像的情况下所产生的图像的品质。
在已知的第三方法中，同样不切断上述两条粒子射束中的任何一条。而是将第一粒子射束(例如初级电子射束)和第二粒子射束(例如离子射束)同时引导至物体。利用第二粒子射束对物体进行加工。而利用第一粒子射束观察对物体的加工。为了利用第一粒子射束进行观察，使用第一控制参数集来操控粒子辐射设备的单元。而为了利用第二粒子射束对物体进行加工，使用第二控制参数集来操控粒子辐射设备的单元。第一控制参数集和第二控制参数集不同于彼此。上述控制参数集包括用于引导相应粒子射束经过物体的参数。例如，使用相应粒子射束的电流、用于相应粒子射束的物镜的操控电流和/或操控电压、以及用于相应粒子射束的偏转单元的操控电流和/或操控电压作为控制参数。然而已发现：干扰性影响与第二控制参数集相关并且通常在时间上不是恒定的，因此应始终监测和调整第一控制参数集的参数和第二控制参数集的参数，以实现减少干扰性影响。
关于现有技术，参考EP 2 256 779 B1。
发明内容
因此，本发明所基于的目的在于，给出一种方法和一种粒子辐射设备，利用该方法和该粒子辐射设备来减少或避免由粒子辐射设备的、提供第一粒子射束的单元对第二粒子射束造成的干扰性影响，并且利用该方法和该粒子辐射设备能够有区别地根据基于物体与第一粒子射束的相互作用、或物体与第二粒子射束的相互作用所产生的相互作用粒子来对物体进行成像和/或分析。
根据本发明，该目的借助于具有权利要求1的特征的方法实现。通过权利要求14给出了一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码被加载或可被加载到处理器中并且该程序代码在被执行时控制粒子辐射设备，从而实施根据本发明的方法。本发明还涉及一种具有权利要求15所述特征的粒子辐射设备。本发明的其他特征由以下的说明书、所附权利要求和/或附图得出。
根据本发明的方法用于利用粒子辐射设备对物体进行成像、加工和/或分析。粒子辐射设备具有带有第一带电粒子的第一粒子射束和带有第二带电粒子的第二粒子射束。例如，利用粒子辐射设备的至少一个第一粒子射束发生器来产生第一粒子射束。此外，例如利用粒子辐射设备的至少一个第二粒子射束发生器来产生第二粒子射束。尤其提出的是，第一粒子射束具有电子或离子。还尤其提出的是，第二粒子射束具有电子或离子。
根据本发明的方法包括使用第一偏转装置来引导第一粒子射束经过物体。换言之，使用第一偏转装置来使第一粒子射束扫过物体。因此，第一偏转装置例如包括第一扫描装置。第一偏转装置由第一控制单元控制。为此，第一偏转装置例如在信号技术上与第一控制单元相连接。尤其提出的是，第一偏转装置在传导技术和/或无线电技术上与第一控制单元相连接。在引导第一粒子射束经过物体时，利用第一粒子射束对物体进行加工和/或利用粒子辐射设备的至少一个检测器来检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射是基于物体与第一粒子射束的相互作用得到的。第一相互作用粒子例如为由物体发射的次级粒子、尤其次级电子和/或返回散射的粒子、尤其返回散射电子。第一相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第一相互作用粒子进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来产生物体图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备的显示单元上。由于对第一相互作用辐射进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来显示对物体的分析结果。
在第一粒子射束仍被引导经过物体期间，使用第二控制单元来操控第二偏转装置以引导第二粒子射束经过物体，其方式为使得第二粒子射束能够被定位在物体上的可预先给定的第一位置处。在此，“物体上的可预先给定的位置”在上文中以及还有在下文中被理解为物体上的通过坐标被指定的、经明确定义的位置。物体上的可预先给定的第一位置是应从其出发引导第二粒子射束经过物体的位置。第二偏转装置由第二控制单元控制。为此，第二偏转装置例如在信号技术上与第二控制单元相连接。尤其提出的是，第二偏转装置在传导技术和/或无线电技术上与第二控制单元相连接。
如果第二粒子射束能够利用第二偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第一位置处(换言之，如果第二偏转装置在开始利用第二控制单元进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得第二粒子射束能够利用第二偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第一位置处)，则使用第一偏转单元使第一粒子射束从物体偏转到可预先给定的第二位置。可预先给定的第二位置尤其通过坐标来指定。可预先给定的第二位置例如是粒子辐射设备中的如下位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在该可预先给定的第二位置上被引导的第一粒子射束没有与物体进行相互作用。替代于此，可预先给定的第二位置例如是物体上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。尤其，第一偏转单元被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。
在根据本发明的方法中提出的是，只有当第一粒子射束被偏转到可预先给定的第二位置时或者只有当第一粒子射束已到达可预先给定的第二位置时，才使用第二偏转单元使第二粒子射束从可预先给定的第三位置偏转到物体上的可预先给定的第一位置。可预先给定的第三位置尤其通过坐标来指定。可预先给定的第三位置例如是粒子辐射设备中的如下位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在该可预先给定的第三位置上被引导的第二粒子射束没有与物体进行相互作用。替代于此，可预先给定的第三位置例如是物体上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。尤其，第二偏转单元被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。
使用第二偏转装置来引导第二粒子射束从物体上的可预先给定的第一位置出发经过物体。换言之，使用第二偏转装置来使第二粒子射束扫过物体。因此，第二偏转装置例如包括第二扫描装置。在使用第二偏转装置来引导第二粒子射束从物体上的可预先给定的第一位置出发经过物体时，利用第二粒子射束对物体进行加工和/或使用检测器来检测第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射，其中基于第二粒子射束与物体的相互作用得到第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射。第二相互作用粒子例如为由物体发射的次级粒子、尤其次级电子和/或返回散射的粒子、尤其返回散射电子。第二相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第二相互作用粒子进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来产生物体图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备的显示单元上。由于对第二相互作用辐射进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来显示对物体的分析结果。
第一偏转装置和第一偏转单元例如是不同的结构单元。在本发明的实施方式中，第一偏转装置和第一偏转单元被指配给第一偏转系统并且是第一偏转系统的一部分。在另外的实施方式中，第一偏转装置和第一偏转单元由唯一的单元构成。
第二偏转装置和第二偏转单元例如是不同的结构单元。在本发明的实施方式中，第二偏转装置和第二偏转单元被指配给第二偏转系统并且是第二偏转系统的一部分。在另外的实施方式中，第二偏转装置和第二偏转单元由唯一的单元构成。
本发明所具有的优点是：在第一粒子射束仍被引导经过物体期间，就已经开始操控第二偏转装置来引导第二粒子射束经过物体。如果第二偏转装置在开始利用第二控制单元进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得第二粒子射束能够利用第二偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第一位置处，则使用第一偏转单元使第一粒子射束从物体偏转到可预先给定的第二位置。基本上，利用第一粒子射束来采集物体的图像、完成对物体的分析和/或对物体进行加工，直到第二偏转装置被调节成使得第二粒子射束能够被定位在物体上的可预先给定的第一位置处。然后才借助于第一偏转单元使第一粒子射束从物体偏转开并且通过借助于第二偏转单元进行偏转使第二粒子射束被定位到物体上的可预先给定的第一位置处，使用第二偏转装置引导第二粒子射束从该可预先给定的第一位置出发经过物体。就此而言，在加工物体和/或检测相互作用粒子和/或相互作用辐射时，在从第一粒子射束更换成第二粒子射束的过程中没有停顿或仅稍微停顿。
这尤其在如下情况下是有利的：(i)与第一偏转装置(即第一扫描装置)被带到用于引导第一粒子射束经过物体的另外的切换状态相比，第一偏转单元可以更快地被带到用于使第一粒子射束偏转的切换状态，和/或(ii)与第二偏转装置(即第二扫描装置)被带到用于引导第二粒子射束经过物体的另外的切换状态相比，第二偏转单元可以更快地被带到用于使第二粒子射束偏转的切换状态。尤其，第一偏转装置例如需要几十微秒来进入另外的切换状态，而第一偏转单元例如需要几微秒。此外，第二偏转装置例如需要几十微秒来进入另外的切换状态，而第二偏转单元例如需要几微秒。本发明考虑到了现有的、用于实现切换状态的不同时间并且缩短了没有对物体进行加工、分析和/或成像的时间。继续引导其他粒子射束经过物体，直到实现用于引导粒子射束的切换状态。
与现有技术相比，还可以更快地采集物体的图像、更快地分析物体和/或更快地加工物体。只有当第一粒子射束被偏转成使其不再被引导到物体上或被引导至物体的某一位置时，才对物体进行加工、分析和/或成像，从而使第一粒子射束不再影响第二粒子射束的作用方式。尤其，减少或避免了由粒子辐射设备的提供第一粒子射束的单元引起的、对第二粒子射束的干扰性影响。此外，本发明能够有区别地根据基于物体与第一粒子射束的相互作用、或物体与第二粒子射束的相互作用产生的相互作用粒子来对物体进行成像和/或分析。
在根据本发明的方法的实施方式中附加地或替代性地提出的是，根据本发明的方法具有以下步骤：(i)从第一粒子射束仍被引导经过物体的第一时间点开始，操控第二偏转装置以引导第二粒子射束经过物体；以及(ii)从第二时间点开始，利用第二粒子射束对物体进行加工和/或检测基于第二粒子射束与物体的相互作用得到的第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射，其中第二时间点在时间上晚于第一时间点。例如，第二时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第一时间点之后5μs至80μs的范围内。此外，附加地或替代性地提出的是，从第三时间点开始，使第一粒子射束从物体偏转到可预先给定的第二位置，其中第三时间点一方面在时间上晚于第一时间点，并且其中第三时间点另一方面在时间上早于第二时间点。例如，第三时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第一时间点之后5μs至80μs的范围内。此外，第三时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第二时间点之前5μs至80μs的范围内。然而，本发明并不限于所有以上所提及的范围。而是可以使用适合用于本发明的任何范围。
在根据本发明的方法的另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，在第二粒子射束仍被引导经过物体期间，使用第一控制单元来操控第一偏转装置以引导第一粒子射束经过物体，其方式为使得第一粒子射束能够被定位在物体上的可预先给定的第四位置处。物体上的可预先给定的第四位置是应从其出发引导第一粒子射束经过物体的位置。第一偏转装置由第一控制单元控制。如果第一粒子射束能够利用第一偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第四位置处(换言之，如果第一偏转装置在开始利用第一控制单元进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得第一粒子射束能够利用第一偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第四位置处)，则使用第二偏转单元使第二粒子射束从物体偏转到可预先给定的第三位置。如上文所阐述的，可预先给定的第三位置例如是粒子辐射设备中的如下位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在该可预先给定的第三位置上被引导的第二粒子射束没有与物体进行相互作用。替代于此，可预先给定的第三位置例如是物体上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。在根据本发明的方法中提出的是，只有当第二粒子射束被偏转至可预先给定的第三位置时或者只有当第一粒子射束已到达可预先给定的第三位置时，才使用第一偏转单元使第一粒子射束从可预先给定的第二位置偏转至物体上的可预先给定的第四位置。
使用第一偏转装置来引导第一粒子射束从物体上的可预先给定的第四位置出发经过物体。换言之，使用第一偏转装置来使第一粒子射束扫过物体。在使用第一偏转装置来引导第一粒子射束从物体上的可预先给定的第四位置出发经过物体时，利用第一粒子射束对物体进行加工和/或使用检测器来检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中基于第一粒子射束与物体的相互作用得到第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。第一相互作用粒子例如为由物体发射的次级粒子、尤其次级电子和/或返回散射的粒子、尤其返回散射电子。第二相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第一相互作用粒子进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来产生物体图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备的显示单元上。由于对第一相互作用辐射进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来显示对物体的分析结果。
如上文已阐述的，在根据本发明的方法的还另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，该方法具有以下步骤中的一个步骤：
-在粒子辐射设备中使用如下位置作为可预先给定的第三位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在可预先给定的第三位置上被引导的第二粒子射束没有与物体进行相互作用。可预先给定的第三位置例如被布置在用于停止第二粒子射束的停止单元上；
-在物体上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第三位置。例如，该可预先给定的第三位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在根据本发明的方法的又另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，在第二粒子射束仍被引导经过物体期间，使用第一控制单元来操控第一偏转装置以引导第一粒子射束经过物体，其方式为使得第一粒子射束能够被定位在物体上的可预先给定的第四位置处。物体上的可预先给定的第四位置是应从其出发引导第一粒子射束经过物体的位置。第一偏转装置由第一控制单元控制。如果第一粒子射束能够利用第一偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第四位置处(换言之，如果第一偏转装置在开始利用第一控制单元进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得第一粒子射束能够利用第一偏转装置被定位在物体上的可预先给定的第四位置处)，则使用第二偏转单元使第二粒子射束从物体偏转到可预先给定的第五位置。可预先给定的第五位置尤其通过坐标来指定。可预先给定的第五位置例如是粒子辐射设备中的如下位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在可预先给定的第五位置上被引导的第二粒子射束没有与物体进行相互作用。替代于此，可预先给定的第五位置例如是物体上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。在根据本发明的方法中提出的是，只有当第二粒子射束被偏转到可预先给定的第五位置时或者只有当第一粒子射束已到达可预先给定的第五位置时，才使用第一偏转单元使第一粒子射束从可预先给定的第二位置偏转至物体上的可预先给定的第四位置。
使用第一偏转装置来引导第一粒子射束从物体上的可预先给定的第四位置出发经过物体。换言之，使用第一偏转装置来使第一粒子射束扫过物体。在使用第一偏转装置来引导第一粒子射束从物体上的可预先给定的第四位置出发经过物体时，利用第一粒子射束对物体进行加工和/或使用检测器来检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中基于第一粒子射束与物体的相互作用得到第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。第一相互作用粒子例如为由物体发射的次级粒子、尤其次级电子和/或返回散射的粒子、尤其返回散射电子。第二相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第一相互作用粒子进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来产生物体图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备的显示单元上。由于对第一相互作用辐射进行检测而由检测器产生的检测信号例如被用来显示对物体的分析结果。
如上文已阐述的，在根据本发明的方法的实施方式中附加地或替代性地提出的是，该方法具有以下步骤中的一个步骤：
-在粒子辐射设备中使用如下位置作为可预先给定的第五位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在可预先给定的第五位置上被引导的第二粒子射束没有与物体进行相互作用。可预先给定的第五位置例如被布置在用于停止第二粒子射束的停止单元上；
-在物体上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第五位置。例如，该可预先给定的第五位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在根据本发明的方法的实施方式中附加地或替代性地提出的是，根据本发明的方法具有以下步骤：(i)从第二粒子射束仍被引导经过物体的第四时间点开始，操控第一偏转装置以引导第一粒子射束经过物体；以及(ii)从第五时间点开始，利用第一粒子射束对物体进行加工和/或检测基于第一粒子射束与物体的相互作用得到的第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中第五时间点在时间上晚于第四时间点。例如，第五时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第四时间点之后5μs至80μs的范围内。此外，附加地或替代性提出的是，从第六时间点开始，使第二粒子射束从物体偏转到可预先给定的第三位置或可预先给定的第五位置，其中第六时间点一方面在时间上晚于第四时间点，并且其中第六时间点另一方面在时间上早于第五时间点。例如，第五时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第四时间点之后5μs至80μs的范围内。此外，第六时间点处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第五时间点之前5μs至80μs的范围内。然而，本发明并不限于所有以上所提及的范围。而是在本发明中可以使用适合用于本发明的任何范围。
在根据本发明的方法的另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，该方法具有以下步骤中的一个步骤：
-在粒子辐射设备中使用如下位置作为可预先给定的第二位置，即该位置没有被布置在物体上，因此在可预先给定的第二位置上被引导的第一粒子射束没有与物体进行相互作用。可预先给定的第一位置例如被布置在用于停止第二粒子射束的停止单元上；
-在物体上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第二位置。例如，该可预先给定的第二位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在根据本发明的方法的还另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，在第一控制单元与第二控制单元之间传递用于引导第一粒子射束以及第二粒子射束的信号。除此之外或替代于此提出的是，第一控制单元被设计为第一微处理器和/或第二控制单元被设计为第二微处理器。尤其提出的是，第一控制单元在信号技术上与第二控制单元相连接。例如提出的是，第一控制单元在传导技术和/或无线电技术上与第二控制单元相连接。在根据本发明的方法的另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，利用第一控制单元来操控第一偏转单元，和/或利用第二控制单元来操控第二偏转单元。在第一控制单元与第二控制单元之间传递用于使第一粒子射束和第二粒子射束偏转的信号。
在根据本发明的方法的又另外的实施方式中附加地或替代性地提出的是，第一控制单元与第二控制单元是相同的并且构成单独的控制单元。例如利用单独的控制单元来操控第一偏转单元和第二偏转单元。单独的控制单元例如被设计为微处理器。
在根据本发明的方法的实施方式中附加地或替代性地提出的是，使用电子射束或离子射束作为第一粒子射束。除此之外或替代于此提出的是，使用电子射束或离子射束作为第二粒子射束。
本发明还涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码被加载或可被加载到处理器、尤其粒子辐射设备的处理器中，其中程序代码在处理器中被执行时控制粒子辐射设备，从而执行具有上述或下述特征中的至少一个特征的方法或具有上述或下述特征中的至少两个特征的组合的方法。
本发明还涉及一种用于对物体进行成像、加工和/或分析的粒子辐射设备。物体例如布置在粒子辐射设备的样本室中。
粒子辐射设备具有至少一个第一射束发生器，该第一射束发生器用于产生具有第一带电粒子的第一粒子射束。这些带电粒子例如是电子或离子。粒子辐射设备还设有至少一个第一物镜，该第一物镜用于将第一粒子射束聚焦到物体上。此外，粒子辐射设备具有至少一个第一偏转装置，该第一偏转装置用于引导粒子射束经过物体。第一偏转装置例如包括第一扫描装置，该第一扫描装置用于使第一粒子射束扫过物体。此外，粒子辐射设备包括至少一个第一控制单元，该第一控制单元用于操控第一偏转装置。为此，第一偏转装置例如在信号技术上与第一控制单元相连接。尤其提出的是，第一偏转装置在传导技术和/或无线电技术上与第一控制单元相连接。此外，粒子辐射设备尤其具有至少一个第一偏转单元，该第一偏转单元用于使第一粒子射束偏转。例如，第一偏转单元被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。
粒子辐射设备还具有至少一个第二射束发生器，该第二射束发生器用于产生具有第二带电粒子的第二粒子射束。这些带电粒子例如是电子或离子。粒子辐射设备还设有至少一个第二物镜，该第二物镜用于将第二粒子射束聚焦到物体上。此外，粒子辐射设备具有至少一个第二偏转装置，该第二偏转装置用于引导第二粒子射束经过物体。第二偏转装置例如包括第二扫描装置，该第二扫描装置用于使第二粒子射束扫过物体。此外，粒子辐射设备包括至少一个第二控制单元，该第二控制单元用于操控第二偏转装置。为此，第二偏转装置例如在信号技术上与第二控制单元相连接。尤其提出的是，第二偏转装置在传导技术和/或无线电技术上与第二控制单元相连接。此外，粒子辐射设备尤其具有至少一个第二偏转单元，该第二偏转单元用于使第二粒子射束偏转。例如，第二偏转单元被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。
此外，根据本发明的粒子辐射设备设有至少一个检测器，该检测器用于检测基于第一粒子射束和/或第二粒子射束与物体的相互作用得到的相互作用粒子和/或相互作用辐射。本发明的粒子辐射设备还配备有至少一个显示装置，该显示装置用于显示该物体的图像和/或分析结果。此外，本发明的粒子辐射设备具有至少一个带有处理器的控制单元，上述的计算机程序产品被加载到该处理器中。
第一偏转装置和第一偏转单元例如是不同的结构单元。在本发明的实施方式中，第一偏转装置和第一偏转单元被指配给第一偏转系统并且是第一偏转系统的一部分。在另外的实施方式中，第一偏转装置和第一偏转单元由唯一的单元构成。
第二偏转装置和第二偏转单元例如是不同的结构单元。在本发明的实施方式中，第二偏转装置和第二偏转单元被指配给第二偏转系统并且是第二偏转系统的一部分。在另外的实施方式中，第二偏转装置和第二偏转单元由唯一的单元构成。
在根据本发明的粒子辐射设备的另外的实施方式中提出的是，第一偏转单元与第一控制单元相连接。例如，第一偏转单元在信号技术上与第一控制单元相连接。尤其提出的是，第一偏转单元在传导技术和/或无线电技术上与第一控制单元相连接。除此之外或替代于此提出的是，第二偏转单元与第二控制单元相连接。例如，第二偏转单元在信号技术上与第二控制单元相连接。尤其提出的是，第二偏转单元在传导技术和/或无线电技术上与第二控制单元相连接。进而除此之外或替代于此提出的是，第一控制单元与第二控制单元构成单独的控制单元。单独的控制单元例如被设计为微处理器。
在根据本发明的粒子辐射设备的再另外的实施方式中提出的是，该粒子辐射设备是电子辐射设备和/或离子辐射设备。
附图说明
以下通过附图借助于实施方式详细说明本发明。在附图中：
图1示出了粒子辐射设备的实施方式的示意图；
图2以另一示意图示出了根据图1的粒子辐射设备；
图3示出了本发明方法的实施方式的流程图的示意图；
图4示出了用于粒子辐射设备的偏转装置的操控电压随时间变化的示意图；以及
图5示出了根据图3的本发明方法的实施方式的附加方法步骤的示意图。
具体实施方式
现在借助于呈具有电子辐射柱和离子辐射柱的组合设备形式的粒子辐射设备来详细解说本发明。要明确地指出，本发明可以用在每种粒子辐射设备中，尤其在每种电子辐射设备和/或每种离子辐射设备中。
图1以示意图示出了根据本发明的粒子辐射设备1的实施方式。粒子辐射设备1具有呈离子辐射柱形式的第一粒子辐射柱2和呈电子辐射柱形式的第二粒子辐射柱3。第一粒子辐射柱2和第二粒子辐射柱3布置在样本室100处，在该样本室中布置待研究的和/或待加工的物体16。
要明确地指出，本发明不限于如下情况：第一粒子辐射柱2被设计为离子辐射柱并且第二粒子辐射柱3被设计为电子辐射柱。而是本发明还提出，第一粒子辐射柱2可以被设计为电子辐射柱并且第二粒子辐射柱3可以被设计为离子辐射柱。本发明的另外的实施方式提出，第一粒子辐射柱2和第二粒子辐射柱3分别被设计为离子辐射柱或分别被设计为电子辐射柱。
图2以更详细的图示示出了图1的粒子辐射设备1。出于清楚原因，没有展示样本室100。
呈离子辐射柱形式的第一粒子辐射柱2具有第一光轴4。此外，呈电子辐射柱形式的第二粒子辐射柱3具有第二光轴5。第一粒子辐射柱2被布置成相对于第二粒子辐射柱3倾斜一定角度。该角度例如可以处在50°至90°的范围内。然而，本发明并不限于处在上述范围内的角度。而是可以选择适合于该角度的任何值。
下面将首先讨论呈电子辐射柱形式的第二粒子辐射柱3。第二粒子辐射柱3具有第二射束发生器6、第一电极7、第二电极8和第三电极9。第一电极7具有抑制电极的功能，而第二电极8具有提取电极的功能。第三电极9被设计为阳极并且同时构成射束引导管10的端部。借助于第二射束发生器6产生呈电子射束形式的第二粒子射束。从第二射束发生器6发出的电子由于第二射束发生器6与第三电极9之间的电势差而被加速到阳极电势，例如处在1kV至30kV的范围内。呈电子射束形式的第二粒子射束穿过射束引导管10并且被聚焦到待研究的物体16上。将在以下更靠后地对此作更详细的探讨。
射束引导管10贯穿准直器单元11，该准直器单元具有第一环形线圈12和轭13。从第二射束发生器6朝向物体16的方向上看，在准直器单元11之后、沿第二光轴5在射束引导管10中布置的是孔板14和带有中央开口17的第一检测器15。然后，射束引导管10延伸穿过第二物镜18的孔。第二物镜18用于将呈电子射束形式的第二粒子射束聚焦到物体16上。为此，第二物镜18具有磁透镜19和静电透镜20。磁透镜19设有第二环形线圈21、内极靴22和外极靴23。静电透镜20具有射束引导管10的端部24、以及封闭电极25。射束引导管10的端部24和封闭电极25构成静电延迟装置。射束引导管10的端部24与射束引导管10一起处于阳极电势，而封闭电极25和物体16处于相比于阳极电势更低的电势。以这种方式，呈电子射束形式的第二粒子射束的电子可以被抑制到用于研究物体16或使其成像所期望的期望能量。第二粒子辐射柱3还具有第二偏转装置，该第二偏转装置包括第二扫描装置26或被设计为第二扫描装置26，借助该第二扫描装置可以使呈电子射束形式的第二粒子射束偏转并且扫过物体16。
第二粒子辐射柱3还具有用于使呈电子射束形式的第二粒子射束偏转的第二偏转单元35(参见图1)。例如，第二偏转单元35被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。第二粒子辐射柱3还设有用于使呈电子射束形式的第二粒子射束停止的第二停止单元36(参见图1)。利用第二偏转单元35例如能够使呈电子射束形式的第二粒子射束偏转到可预先给定的位置、第二停止单元36或物体16上。
为了进行成像，借助于布置在射束引导管10中的第一检测器15检测次级电子和/或返回散射电子，它们由于呈电子射束形式的第二粒子射束与物体16的相互作用而产生。由第一检测器15产生的检测器信号被传输到第二控制单元101，以用于成像。第二控制单元101还与第二扫描装置26相连接。第二控制单元101控制呈电子射束形式的第二粒子射束扫过物体16的速度以及方向。此外，第二控制单元101与第二偏转单元35相连接(参见图1)。利用第二控制单元101来操控第二偏转单元35，从而使得呈电子射束形式的第二粒子射束例如被偏转到可预先给定的位置、第二停止单元36或物体16上。
物体16布置在样本载体(未展示)上，利用该样本载体使物体16被布置成能够在相互垂直地布置的三条轴线(即x轴、y轴和z轴)上移动。此外，样本载体可以围绕相互垂直地布置的两条旋转轴线旋转。因此可以将物体16带到期望的位置。
如上文已阐述的，用附图标记2标示呈离子辐射柱形式的第一粒子辐射柱。第一粒子辐射柱2具有呈离子源形式的第一射束发生器27。第一射束发生器27用于产生呈离子射束形式的第一粒子射束。此外，第一粒子辐射柱2设有提取电极28和准直器29。沿第一光轴4在物体16的方向上，在准直器29的下游连接有可变光圈30。借助于呈聚焦透镜形式的第一物镜31使呈离子射束形式的第一粒子射束聚焦到物体16上。设有第一偏转装置(其包括第一扫描装置32或被设计为第一扫描装置32)，以使呈离子射束形式的第一粒子射束扫过物体16。
第一粒子辐射柱2还具有用于使呈离子射束形式的第一粒子射束偏转的第一偏转单元33(参见图1)。例如，第一偏转单元33被设计为静电偏转单元和/或磁性偏转单元。第一粒子辐射柱2还设有用于使呈离子射束形式的第一粒子射束停止的第一停止单元34(参见图1)。利用第一偏转单元33例如能够使呈离子射束形式的第一粒子射束偏转到可预先给定的位置、第一停止单元34或物体16上。
第一扫描装置32与第一控制单元105相连接。第一控制单元105控制呈离子射束形式的第一粒子射束扫过物体16的速度以及方向。此外，第一控制单元105与第一偏转单元33相连接(参见图1)。利用第一控制单元105来操控第一偏转单元33，从而使得第一粒子射束例如被偏转到可预先给定的位置、第一停止单元34或物体16上。
第一控制单元105和第二控制单元101相互连接。在第一控制单元105与第二控制单元101之间传递用于引导和/或偏转呈离子射束形式的第一粒子射束以及呈电子射束形式的第二粒子射束的信号。在另外的实施方式中，第一控制单元105与第二扫描装置26相连接。第一控制单元105与第二扫描装置26的连接在图2中以虚线展示。附加地，在该另外的实施方式中提出的是，第一控制单元105与第二偏转单元35相连接(在图1中以虚线展示)。在该实施方式中，第一控制单元105还附加地控制呈电子射束形式的第二粒子射束扫过物体16和/或被偏转的速度以及方向。
在呈离子射束形式的第一粒子射束射到物体16上时，呈离子射束形式的第一粒子射束与材料物体16进行相互作用。例如，从物体16削磨材料或通过供应气体来向物体16施加材料。例如还产生次级电子，这些次级电子利用第一检测器15来检测。
粒子辐射设备1除了第一检测器15之外还具有另外的检测器，即第二检测器103(参见图1)。第二检测器103布置在样本室100中，尤其沿第二光轴5在射束方向上从第二射束发生器6朝向物体16的方向上看布置在物体16之后。利用第二检测器103检测呈电子射束形式的第二粒子射束的透射穿过物体16的粒子或经散射的粒子。第二检测器103产生检测信号，这些检测信号被输送给第二控制单元101或第一控制单元105以进行进一步处理。
此外，在样本室100中布置有呈辐射检测器104形式的第三检测器。利用辐射检测器104来检测在呈电子射束形式的第二粒子射束和/或呈离子射束形式的第一粒子射束与物体16的材料进行相互作用时产生的相互作用辐射。相互作用辐射例如为X光辐射，其尤其被用于X射线光谱法。此外，相互作用辐射例如为阴极发光。
第一控制单元105和/或第二控制单元101具有处理器102。在处理器102中加载有带有程序代码的计算机程序产品，该程序代码在处理器102中被执行时控制粒子辐射设备1，从而使其实施本发明方法的方法步骤。这将在再下文中详细解说。
第一控制单元105具有显示装置106，该显示装置用于显示物体16的所产生的图像和/或对物体16的所产生的分析。附加地或替代性地，显示装置106布置在第二控制单元101上。
下面将借助图3至图5阐述本发明方法的实施方式。图3示出了本发明方法的实施方式的流程图。图4示出了用于呈离子射束形式的第一粒子射束的第一扫描装置32的、以及用于呈电子射束形式的第二粒子射束的第二扫描装置26的操控电压U随时间t变化的示意图。图4示出了本发明方法的四个序列，如下面仍将详细阐述的。图5示出了本发明方法的实施方式的另外的方法步骤。
在方法步骤S1中，在本发明方法的第一序列中利用第一扫描装置32引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16。换言之，使用第一扫描装置32来使呈离子射束形式的第一粒子射束扫过物体16。用第一控制单元105来操控第一扫描装置32。为此，第一扫描装置32例如在信号技术上与第一控制单元105相连接。尤其提出的是，第一扫描装置32在传导技术和/或无线电技术上与第一控制单元105相连接。
在方法步骤S2中，在引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16的情况下利用呈离子射束形式的第一粒子射束对物体16进行加工。附加地或替代性地提出的是，利用第一检测器15、第二检测器103或辐射检测器104来检测由于呈离子射束形式的第一粒子射束与物体16相互作用而产生的第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。第一相互作用粒子例如为由物体16发射的次级电子。第一相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。在时间点T0与第三时间点T3之间的时间段内对物体16进行加工(参见图4)。在时间点T0，使用第二偏转单元35将呈电子射束形式的第二粒子射束偏转到可预先给定的第三位置。可预先给定的第三位置例如是粒子辐射设备1中的如下位置，即该位置没有被布置在物体16上，因此在该可预先给定的第三位置上被引导的呈电子射束形式的第二粒子射束没有与物体16进行相互作用。该可预先给定的第三位置例如位于布置在粒子辐射设备1中的第二停止单元36处。在该可预先给定的第三位置，呈电子射束形式的第二粒子射束没有与物体16进行相互作用。替代于此，可预先给定的第三位置例如是物体16上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。例如，该可预先给定的第三位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在呈离子射束形式的第一粒子射束仍被引导经过物体16期间，使用第二控制单元101来操控第二扫描装置26以引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体16，其方式为使得呈电子射束形式的第二粒子射束能够被定位在物体16上的可预先给定的第一位置处。物体16上的可预先给定的第一位置是应从其出发引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体16的位置。为此，第二扫描装置26例如在信号技术上与第二控制单元101相连接。尤其提出的是，第二扫描装置26在传导技术和/或无线电技术上与第二控制单元101相连接。
如果呈电子射束形式的第二粒子射束能够利用第二扫描装置26被定位在物体16上的可预先给定的第一位置处(换言之，如果第二扫描装置26在开始利用第二控制单元101进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得呈电子射束形式的第二粒子射束能够利用第二扫描装置26被定位在物体16上的可预先给定的第一位置处)，则在方法步骤S4中使用第一偏转单元33使呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16偏转到可预先给定的第二位置。可预先给定的第二位置例如是粒子辐射设备1中的如下位置，即该位置没有被布置在物体16上，因此在该可预先给定的第二位置上被引导的呈离子射束形式的第一粒子射束没有与物体16进行相互作用。该可预先给定的第二位置例如位于布置在粒子辐射设备1中的第一停止单元34处。在该可预先给定的第二位置，呈离子射束形式的第二粒子射束没有与物体16进行相互作用。替代于此，可预先给定的第二位置例如是物体16上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。例如，该可预先给定的第二位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在方法步骤S5中提出的是，只有当呈离子射束形式的第一粒子射束被偏转到可预先给定的第二位置或者只有当呈离子射束形式的第一粒子射束已到达可预先给定的第二位置时，才使用第二偏转单元35使呈电子射束形式的第二粒子射束从可预先给定的第三位置偏转到物体上的可预先给定的第一位置。如上文所阐述的，可预先给定的第三位置例如是粒子辐射设备1中的如下位置，即该位置没有被布置在物体16上，因此在该可预先给定的第三位置上被引导的呈电子射束形式的第二粒子射束没有与物体16进行相互作用。该可预先给定的第三位置例如位于布置在粒子辐射设备1中的第二停止单元36处。替代于此，可预先给定的第三位置例如是物体16上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。例如，该可预先给定的第三位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
使用第二扫描装置26来引导呈电子射束形式的第二粒子射束从物体16上的可预先给定的第一位置出发经过物体16。换言之，使用第二扫描装置26来使呈电子射束形式的第二粒子射束扫过物体16。在使用第二扫描装置26来引导呈电子射束形式的第二粒子射束从物体16上的可预先给定的第一位置出发经过物体16时，利用呈电子射束形式的第二粒子射束对物体16进行加工和/或使用第一检测器15、第二检测器103或辐射检测器104来检测第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射。基于呈电子射束形式的第二粒子射束与物体16的相互作用得到第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射。第二相互作用粒子例如为由物体16发射的次级粒子、尤其次级电子和/或返回散射的粒子、尤其返回散射电子。第二相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第二相互作用粒子进行检测而由检测器15或103产生的检测信号例如被用来产生物体16的图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备1的显示装置106上。由于对第二相互作用辐射进行检测而由检辐射检测器104产生的检测信号例如被用来显示对物体16的分析结果。
从呈离子射束形式的第一粒子射束仍被引导经过物体16的第一时间点T1开始，操控第二扫描装置26以引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体(参见图4)。此外，从第二时间点T2开始，利用呈电子射束形式的第二粒子射束对物体16进行加工和/或检测基于呈电子射束形式的第二粒子射束与物体16的相互作用得到的第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射，其中第二时间点T2在时间上晚于第一时间点T1。例如，第二时间点T2处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第一时间点T1之后5μs至80μs的范围内。还提出的是，从第三时间点T3开始，使呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16偏转到可预先给定的第二位置，其中第三时间点T3一方面在时间上晚于第一时间点T1，并且其中第三时间点T3另一方面在时间上早于第二时间点T2。例如，第三时间点T3处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第一时间点T1之后5μs至80μs的范围内。此外，第三时间点T3处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第二时间点T2之前5μs至80μs的范围内。然而，本发明并不限于所有以上所提及的范围。而是可以使用适合用于本发明的任何范围。
图5示出了本发明方法的实施方式的另外的方法步骤，这些方法步骤例如在方法步骤S6之后被执行。基本上，图5的方法步骤描述了本发明方法的第二序列。在时间点T2，本发明方法的第一序列结束并且本发明方法的第二序列开始。方法步骤S6因此已经是第二序列的一部分。
如上文已阐述的，在方法步骤S6中，利用第二扫描装置26引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体16。利用呈电子射束形式的第二粒子射束对物体16进行加工。附加地或替代性地，利用呈电子射束形式的第二粒子射束、通过检测第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射来对物体16进行成像和/或分析。在第二时间点T2与第六时间点T6之间的时间段内对物体16进行加工、成像和/或分析。如上文所论述的，在第二时间点T2，使用第一偏转单元33使呈离子射束形式的第一粒子射束偏转至可预先给定的第二位置。
在呈电子射束形式的第二粒子射束仍被引导经过物体16期间，在方法步骤S7中使用第一控制单元105来操控第一扫描装置32以引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16，使得呈离子射束形式的第一粒子射束能够被定位在物体16上的可预先给定的第四位置处。物体16上的可预先给定的第四位置是应从其出发引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16的位置。第一扫描装置32由第一控制单元105控制。
如果呈离子射束形式的第一粒子射束能够利用第一扫描装置32被定位在物体16上的可预先给定的第四位置(换言之，当第一扫描装置32在开始利用第一控制单元105进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，从而使得呈离子射束形式的第一粒子射束能够利用第一扫描装置32被定位在物体16上的可预先给定的第四位置处)，则在方法步骤S8中使用第二偏转单元35使呈电子射束形式的第二粒子射束从物体16偏转到可预先给定的第三位置。如上文已提及的，可预先给定的第三位置例如是粒子辐射设备1中的如下位置，即该位置没有被布置在物体16上，因此在该可预先给定的第三位置上被引导的呈电子射束形式的第二粒子射束没有与物体16进行相互作用。替代于此，可预先给定的第三位置例如是物体16上的已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置。例如，该可预先给定的第三位置是扫描图案的扫描线的起点或扫描图案的任意点。扫描图案可以具有任何适合的形状。例如，扫描图案被设计为尤其呈彼此平行地布置的线形式的线形图案、三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
在根据本发明的方法的情况下在方法步骤S9中提出的是，只有当呈电子射束形式的第二粒子射束被偏转至可预先给定的第三位置时或者只有当呈电子射束形式的第二粒子射束已到达可预先给定的第三位置时，才使用第一偏转单元33使呈离子射束形式的第一粒子射束从可预先给定的第二位置偏转至物体16上的可预先给定的第四位置。
在方法步骤S10中，使用第一扫描装置32来引导呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16上的可预先给定的第四位置出发经过物体16。换言之，使用第一扫描装置32来使呈离子射束形式的第一粒子射束扫过物体16。在使用第一扫描装置32引导呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16上的可预先给定的第四位置出发经过物体16时，利用呈离子射束形式的第一粒子射束对物体16进行加工和/或使用第一检测器15、第二检测器103或辐射检测器104来检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。基于呈离子射束形式的第一粒子射束与物体16的相互作用得到第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。第一相互作用粒子例如为由物体16发射的次级粒子、尤其次级电子。第一相互作用辐射例如为X光辐射和/或阴极发光。由于对第一相互作用粒子进行检测而由检测器15或103产生的检测信号例如被用来产生物体16的图像。图像尤其被显示在粒子辐射设备1的显示装置106上。由于对第一相互作用辐射进行检测而由检辐射检测器104产生的检测信号例如被用来显示对物体16的分析结果。
从呈电子射束形式的第二粒子射束仍被引导经过物体16的第四时间点T4开始，操控用于引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16的第一扫描装置32(参见图4)。此外，从第五时间点T5开始，利用呈离子射束形式的第一粒子射束对物体16进行加工和/或检测基于呈离子射束形式的第一粒子射束与物体16的相互作用得到的第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中第五时间点T5在时间上晚于第四时间点T4。例如，第五时间点T5处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第四时间点T4之后5μs至80μs的范围内。从第六时间点T6开始，使呈电子射束形式的第二粒子射束从物体16偏转到可预先给定的第三位置，其中第六时间点T6一方面在时间上晚于第四时间点T4，并且其中第六时间点T6另一方面在时间上早于第五时间点T5。例如，第五时间点T5处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第四时间点T4之后5μs至80μs的范围内。此外，第六时间点T6处在0.5μs至100μs的范围内，尤其是处在第五时间点T5之前5μs至80μs的范围内。然而，本发明并不限于所有以上所提及的范围。而是在本发明中可以使用适合用于本发明的任何范围。
在第五时间点T5，本发明方法的第二序列结束并且本发明方法的第三序列开始，随后是本发明方法的第四序列。基本上，在第三序列中重复执行方法步骤S1至S5，其中根据时间t的推移对上文所提及的时间点进行相应的调整。此外，基本上，在第四序列中重复执行方法步骤S6至S9(必要时，S10)，其中根据时间t的推移对上文所提及的时间点进行相应的调整。
根据图4的操控基本上涉及呈线形图案形式的、例如呈彼此平行布置的线形式的扫描图案。要明确地指出，可以使用任何适合的扫描图案作为扫描图案，尤其还可以是三角形图案、螺旋图案或具有随机选择位置的图案。
本发明所具有的优点是：在呈离子射束形式的第一粒子射束仍被引导经过物体16期间，就已经开始操控第二扫描装置26来引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体16。如果第二扫描装置26在开始利用第二控制单元101进行操控后的一定切换时间后被带到切换状态，使得呈电子射束形式的第二粒子射束能够利用第二扫描装置26被定位在物体16上的可预先给定的第一位置处，则使用第一偏转单元33使呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16偏转到可预先给定的第二位置。基本上，利用呈离子射束形式的第一粒子射束来采集物体16的图像、完成对物体16的分析和/或对物体16进行加工，直到第二扫描装置26被调节成使得呈电子射束形式的第二粒子射束能够被定位在物体16上的可预先给定的第一位置处。然后才借助于第一偏转单元33使呈离子射束形式的第一粒子射束从物体16偏转开并且通过借助于第二偏转单元35进行偏转使呈电子射束形式的第二粒子射束才被定位到物体16上的可预先给定的第一位置处，使用第二扫描装置26引导呈电子射束形式的第二粒子射束从该可预先给定的第一位置出发经过物体16。上述内容对应地适用于：在呈电子射束形式的第二粒子射束仍被引导经过物体16期间，操控第一扫描装置32来引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16。就此而言，在加工物体16和/或检测相互作用粒子和/或相互作用辐射时，在从呈离子射束形式的第一粒子射束更换成呈电子射束形式的第二粒子射束的过程中没有停顿或仅稍微停顿。
这尤其在如下情况下是有利的：(i)与第一扫描装置32被带到用于引导呈离子射束形式的第一粒子射束经过物体16的另外的切换状态相比，第一偏转单元33可以更快地被带到用于使呈离子射束形式的第一粒子射束偏转的切换状态，和/或(ii)与第二扫描装置26被带到用于引导呈电子射束形式的第二粒子射束经过物体16的另外的切换状态相比，第二偏转单元35可以更快地被带到用于使呈电子射束形式的第二粒子射束偏转的切换状态。尤其，第一扫描装置32例如需要几十微秒来进入另外的切换状态，而第一偏转单元33例如需要几微秒。此外，第二扫描装置26例如需要几十微秒来进入另外的切换状态，而第二偏转单元35例如需要几微秒。本发明考虑到了现有的、用于实现切换状态的不同时间并且缩短了没有对物体16进行加工、分析和/或成像的时间。继续引导其他粒子射束经过物体16，直到实现用于引导粒子射束的切换状态。
与现有技术相比，还可以更快地采集物体16的图像、更快地分析物体16和/或更快地加工物体16。只有当呈离子射束形式的第一粒子射束被偏转成使其不再被引导到物体16上或被引导至物体16的某一位置时，才对物体16进行加工、分析和/或成像，从而使呈离子射束形式的第一粒子射束不再影响呈电子射束形式的第二粒子射束的作用方式。尤其，减少或避免了由粒子辐射设备1的提供呈离子射束形式的第一粒子射束的单元引起的、对呈电子射束形式的第二粒子射束的干扰性影响。此外，本发明能够有区别地根据基于物体16与呈离子射束形式的第一粒子射束的相互作用、或物体16与呈电子射束形式的第二粒子射束的相互作用所产生的相互作用粒子来对物体16进行成像和/或分析。此外有利的是：只有当呈电子射束形式的第二粒子射束被偏转成使其不再被引导到物体16上或被引导至物体16的某一位置时，才对物体16进行加工、分析和/或成像，从而使呈电子射束形式的第二粒子射束不再影响呈离子射束形式的第一粒子射束的作用方式。在上文更靠前处得出的实施方案于是在此处也对应地适用。
要明确地指出，上文所阐述的方法步骤不仅能够以所描述的顺序被执行。而是在本发明中提出这些方法步骤的适合用于本发明的任何顺序和/或并行实施方案。
在本说明书中、在附图中以及在权利要求中所公开的本发明特征可以单独地以及以任意组合对于以其各个实施方式实现本发明而言是重要的。本发明并不受限于所说明的实施方式。本发明可以在权利要求的范围内并且在考虑到相关的本领域技术人员的知识的情况下改变。
附图标记清单
1 粒子辐射设备
2 呈离子辐射柱形式的第一粒子辐射柱
3 呈电子辐射柱形式的第二粒子辐射柱
4 第一光轴
5 第二光轴
6 第二射束发生器
7 第一电极
8 第二电极
9 第三电极
10 射束引导管
11 准直器单元
12 第一环形线圈
13 轭
14 孔板
15 第一检测器
16 物体
17 中央开口
18 第二物镜
19 磁透镜
20 静电透镜
21 第二环形线圈
22 内极靴
23 外极靴
24 射束引导管的端部
25 封闭电极
26 第二扫描装置(第二偏转装置)
27 第一射束发生器
28 提取电极
29 准直器
30 可变光圈
31 第一物镜
32 第一扫描装置(第一偏转装置)
33 第一偏转单元
34 第一停止单元
35 第二偏转单元
36 第二停止单元
100 样本室
101 第二控制单元
102 处理器
103 第二检测器
104 辐射检测器
105 第一控制单元
106 显示装置
S1至S10 方法步骤
T0至T6 时间点
U 操控电压
t 时间

Claims (18)

1.一种用于利用粒子辐射设备(1)对物体(16)进行成像、加工和/或分析的方法，所述粒子辐射设备具有带有第一带电粒子的第一粒子射束和带有第二带电粒子的第二粒子射束，其中所述方法包括以下方法步骤：
(i)使用第一偏转装置(32)来引导所述第一粒子射束经过所述物体(16)，所述第一偏转装置由第一控制单元(105)控制；
(ii)执行以下步骤中的至少一个步骤：(a)利用所述第一粒子射束对所述物体(16)进行加工，以及(b)使用至少一个检测器(15，103，104)来检测第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射，其中基于所述第一粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到所述第一相互作用粒子和/或所述第一相互作用辐射；
(iii)在所述第一粒子射束仍被引导经过所述物体(16)期间，使用第二控制单元(101)来操控第二偏转装置(26)以引导所述第二粒子射束经过所述物体(16)，其方式为使得所述第二粒子射束能够被定位在所述物体(16)上的可预先给定的第一位置处；
(iv)当所述第二粒子射束能够利用所述第二偏转装置(26)被定位在所述物体(16)上的所述可预先给定的第一位置处时，使用第一偏转单元(33)使所述第一粒子射束从所述物体(16)偏转到可预先给定的第二位置处；以及
(v)只有当所述第一粒子射束被偏转到所述可预先给定的第二位置时或者只有当所述第一粒子射束已到达所述可预先给定的第二位置时，才使用第二偏转单元(35)使所述第二粒子射束从所述物体(16)上的可预先给定的第三位置偏转到所述可预先给定的第一位置，并且使用所述第二偏转装置(26)引导所述第二粒子射束从所述物体(16)上的所述可预先给定的第一位置出发经过所述物体(16)以及执行以下步骤中的至少一个步骤：(a)利用所述第二粒子射束对所述物体(16)进行加工，以及(b)使用所述检测器(15，103，104)检测基于所述第二粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的第二相互作用粒子和/或第二相互作用辐射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法具有以下附加的步骤：
-从所述第一粒子射束仍被引导经过所述物体(16)的第一时间点(T1)开始，操控所述第二偏转装置(26)以引导所述第二粒子射束经过所述物体(16)；以及
-从第二时间点(T2)开始，利用所述第二粒子射束对所述物体(16)进行加工和/或检测基于所述第二粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的所述第二相互作用粒子和/或所述第二相互作用辐射，其中所述第二时间点(T2)在时间上晚于所述第一时间点(T1)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中从第三时间点(T3)开始，使所述第一粒子射束从所述物体(16)偏转到所述可预先给定的第二位置，其中所述第三时间点(T3)一方面在时间上晚于所述第一时间点(T1)，并且其中所述第三时间点(T3)另一方面在时间上早于所述第二时间点(T2)。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述方法包括以下附加的步骤：
(i)在所述第二粒子射束仍被引导经过所述物体(16)期间，使用所述第一控制单元(105)来操控第一偏转装置(32)以引导所述第一粒子射束经过所述物体(16)，其方式为使得所述第一粒子射束能够被定位在所述物体(16)上的可预先给定的第四位置处；
(ii)当所述第一粒子射束能够利用所述第一偏转装置(32)被定位在所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置处时，使用所述第二偏转单元(35)使所述第二粒子射束从所述物体(16)偏转到所述可预先给定的第三位置处；以及
(iii)只有当所述第二粒子射束被偏转至所述可预先给定的第三位置时或者只有当所述第二粒子射束已到达所述可预先给定的第三位置时，才使用所述第一偏转单元(33)使所述第一粒子射束从所述物体(16)上的所述可预先给定的第二位置偏转至所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置，并且使用所述第一偏转装置(32)引导所述第一粒子射束从所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置出发经过所述物体(16)以及执行以下步骤中的至少一个步骤：(a)利用所述第一粒子射束对所述物体(16)进行加工，以及(b)使用所述检测器(15，103，104)检测基于所述第一粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法具有以下步骤中的一个步骤：
(i)在所述粒子辐射设备(1)中使用如下位置作为可预先给定的第三位置，即所述位置没有被布置在所述物体(16)上，因此在所述可预先给定的第三位置上被引导的所述第二粒子射束没有与所述物体(16)进行相互作用；
(ii)在所述物体(16)上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第三位置。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述方法包括以下附加的步骤：
(i)在所述第二粒子射束仍被引导经过所述物体(16)期间，使用所述第一控制单元(105)来操控第一偏转装置(32)以引导所述第一粒子射束经过所述物体(16)，其方式为使得所述第一粒子射束能够被定位在所述物体(16)上的可预先给定的第四位置处；
(ii)当所述第一粒子射束能够利用所述第一偏转装置(32)被定位在所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置处时，使用所述第二偏转单元(35)使所述第二粒子射束从所述物体(16)偏转到可预先给定的第五位置处；以及
(iii)只有当所述第二粒子射束被偏转到所述可预先给定的第五位置时或者只有当所述第二粒子射束已到达所述可预先给定的第五位置时，才使用所述第一偏转单元(33)使所述第一粒子射束从所述物体(16)上的所述可预先给定的第二位置偏转至所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置，并且使用所述第一偏转装置(32)引导所述第一粒子射束从所述物体(16)上的所述可预先给定的第四位置出发经过所述物体(16)以及执行以下步骤中的至少一个步骤：(a)利用所述第一粒子射束对所述物体(16)进行加工，以及(b)使用所述检测器(15，103，104)检测基于所述第一粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的第一相互作用粒子和/或第一相互作用辐射。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法具有以下步骤中的一个步骤：
(i)在所述粒子辐射设备(1)中使用如下位置作为可预先给定的第五位置，即所述位置没有被布置在所述物体(16)上，因此在所述可预先给定的第五位置上被引导的所述第二粒子射束没有与所述物体(16)进行相互作用；
(ii)在所述物体(16)上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第五位置。
8.根据权利要求4至7之一所述的方法，其中所述方法具有以下附加的步骤：
-从所述第二粒子射束仍被引导经过所述物体(16)的第四时间点(T4)开始，操控所述第一偏转装置(32)以引导所述第一粒子射束经过所述物体(16)；以及
-从第五时间点(T5)开始，利用所述第一粒子射束对所述物体(16)进行加工和/或检测基于所述第一粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的所述第一相互作用粒子和/或所述第一相互作用辐射，其中所述第五时间点(T5)在时间上晚于所述第四时间点(T4)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中从第六时间点(T6)开始，使所述第二粒子射束偏转至所述可预先给定的第三位置或所述可预先给定的第五位置，所述第六时间点一方面在时间上晚于所述第四时间点(T4)并且所述第六时间另一方面在时间上早于所述第五时间点(T5)。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述方法具有以下步骤中的一个步骤：
(i)在所述粒子辐射设备(1)中使用如下位置作为可预先给定的第二位置，即所述位置没有被布置在所述物体(16)上，因此在所述可预先给定的第二位置上被引导的所述第一粒子射束没有与所述物体(16)进行相互作用；
(ii)在所述物体(16)上使用已经对其进行了成像、加工和/或分析的位置作为可预先给定的第二位置。
11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述方法具有以下步骤中的至少一个步骤：
(i)在所述第一控制单元(105)与所述第二控制单元(101)之间传递用于引导所述第一粒子射束以及所述第二粒子射束的信号；
(ii)利用所述第一控制单元(105)操控所述第一偏转单元(33)，利用所述第二控制单元(101)操控所述第二偏转单元(35)，并且在所述第一控制单元(105)与所述第二控制单元(101)之间传递用于使所述第一粒子射束以及所述第二粒子射束偏转的信号。
12.根据权利要求1至10之一所述的方法，其中所述第一控制单元(105)和所述第二控制单元(101)相同并且构成单独的控制单元，并且其中利用所述单独的控制单元操控所述第一偏转单元(33)和所述第二偏转单元(35)。
13.根据前述权利要求之一所述的方法，所述方法具有以下特征中的至少一个步骤：
(i)使用电子射束或离子射束作为第一粒子射束；
(ii)使用电子射束或离子射束作为第二粒子射束。
14.一种带有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码能够被加载到处理器(102)中并且所述程序代码在被执行时控制粒子辐射设备(1)，从而实施根据前述权利要求中至少一项所述的方法。
15.一种用于对物体(16)进行成像、加工和/或分析的粒子辐射设备(1)，所述粒子辐射设备具有：
-至少一个第一射束发生器(27)，用于产生具有第一带电粒子的第一粒子射束；
-至少一个第一物镜(31)，用于将所述粒子射束聚焦到所述物体(16)上；
-至少一个第一偏转装置(32)，用于引导所述第一粒子射束经过所述物体(16)；
-至少一个第一控制单元(105)，用于操控所述第一偏转装置(32)；
-至少一个第二射束发生器(6)，用于产生具有第二带电粒子的第二粒子射束；
-至少一个第二物镜(18)，用于将所述粒子射束聚焦到所述物体(16)上；
-至少一个第二偏转装置(26)，用于引导所述第二粒子射束经过所述物体(16)；
-至少一个第二控制单元(101)，用于操控所述第二偏转装置(26)；
-至少一个检测器(15，103，104)，用于检测基于所述第一粒子射束和/或所述第二粒子射束与所述物体(16)的相互作用得到的相互作用粒子和/或相互作用辐射；
-至少一个显示装置(106)，用于显示所述物体(16)的图像和/或分析结果；以及
-处理器(102)，在所述处理器中加载有根据权利要求14所述的计算机程序产品。
16.根据权利要求15所述的粒子辐射设备(1)，其中所述粒子辐射设备(1)具有以下特征中的至少一个特征：
-至少一个第一偏转单元(33)，用于使所述第一粒子射束偏转；
-至少一个第二偏转单元(35)，用于使所述第二粒子射束偏转。
17.根据权利要求16所述的粒子辐射设备(1)，其中所述粒子辐射设备(1)具有以下特征中的至少一个特征：
(i)所述第一偏转单元(33)与所述第一控制单元(105)相连接；
(ii)所述第二偏转单元(35)与所述第二控制单元(101)相连接；
(iii)所述第一控制单元(105)与所述第二控制单元(101)构成单独的控制单元。
18.根据权利要求15至17之一所述的粒子辐射设备(1)，其中所述粒子辐射设备(1)是电子辐射设备和/或离子辐射设备。
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