CZ309943B6 - Method of operation of an equipment with a beam of charged particles - Google Patents
Method of operation of an equipment with a beam of charged particles Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309943B6 CZ309943B6 CZ2020-450A CZ2020450A CZ309943B6 CZ 309943 B6 CZ309943 B6 CZ 309943B6 CZ 2020450 A CZ2020450 A CZ 2020450A CZ 309943 B6 CZ309943 B6 CZ 309943B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sample
- displacement
- image
- value
- charged particles
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 21
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 101000694017 Homo sapiens Sodium channel protein type 5 subunit alpha Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/202—Movement
- H01J2237/20207—Tilt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/202—Movement
- H01J2237/20214—Rotation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/202—Movement
- H01J2237/20242—Eucentric movement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/202—Movement
- H01J2237/20278—Motorised movement
- H01J2237/20285—Motorised movement computer-controlled
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/22—Treatment of data
- H01J2237/221—Image processing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
Způsob provozu zařízení se svazkem nabitých částicMethod of operation of a device with a beam of charged particles
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká využití kompenzace pohybu vzorku, kde se pozorované místo vzorku pohybuje v zorném poli zařízení se svazkem nabitých částic, přičemž výchylka pozorovaného místa vzorku od původní polohy je způsobena rotací anebo náklonem vzorku.The invention relates to the use of sample movement compensation, where the observed sample location moves in the field of view of the device with a beam of charged particles, while the deviation of the observed sample location from the original position is caused by rotation or tilting of the sample.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Při práci se zařízením, které pro svoji činnost využívá svazku nabitých částic, zejména se skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM), transmisním elektronovým mikroskopem (TEM), skenovacím transmisním elektronovým mikroskopem (STEM) či se zařízením s fokusovaným iontovým svazkem (FIB), je studovaný vzorek umístěný na držák vzorku, kde je ozařován svazkem nabitých částic. Svazek nabitých částic slouží k pozorování vzorku a získání informací o jeho vnitřní struktuře, případně k opracování vzorku a vytváření povrchových struktur.When working with a device that uses a beam of charged particles for its operation, especially with a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM) or a device with a focused ion beam (FIB), it is studied a sample placed on a sample holder where it is irradiated with a beam of charged particles. The bundle of charged particles is used to observe the sample and obtain information about its internal structure, or to process the sample and create surface structures.
U pracovní činnosti je pak třeba časté manipulace se vzorkem, která spočívá v otáčení vzorku, jeho náklonu a posuvu. Z tohoto důvodu jsou stolky držící vzorky uzpůsobené k posunu ve třech navzájem kolmých osách (x, y, z), k rotaci okolo svislé osy (z) a náklonu okolo alespoň jedné vodorovné osy (x a/nebo y). Případné další konstrukce stolků na vzorky umožňují rotaci či náklon okolo alespoň jedné jiné osy odlišné od os posunutí vzorku.The work requires frequent handling of the sample, which consists in rotating the sample, tilting it and moving it. For this reason, the tables holding the samples are adapted to shift in three mutually perpendicular axes (x, y, z), to rotate around a vertical axis (z) and tilt around at least one horizontal axis (x and/or y). Any additional designs of the sample tables allow rotation or tilting around at least one other axis different from the axis of displacement of the sample.
Z hlediska náklonu vzorku jsou rozlišovány dva přístupy. U eucentrického náklonu prochází osa náklonu přímo místem pozorovaným pomocí svazku nabitých částic. Při náklonu okolo této osy má tedy vzorek stále stejnou polohu vůči ose svazku nabitých částic. U kompucentrického náklonu osa náklonu prochází jiným místem, a pozorované místo tedy mění svoji polohu vůči ose svazku nabitých částic, a v čase tedy dochází k úniku sledovaného vzorku ze zorného pole. Pro kompenzaci tohoto pohybu je pak nutné přesunout vzorek zpět do zorného pole svazku nabitých částic, a to posuvem ve směru vodorovných os x a y. K obdobnému posuvu vzorku dochází i v případě rotace okolo svislé osy, zejména v případě, kdy osa rotace neprotíná přímo sledovanou oblast vzorku.Two approaches are distinguished from the point of view of sample inclination. For eucentric tilt, the tilt axis passes directly through the location observed by the charged particle beam. When tilted around this axis, the sample therefore always has the same position relative to the axis of the bundle of charged particles. In compucentric tilting, the tilt axis passes through a different place, and the observed place therefore changes its position relative to the axis of the beam of charged particles, and the monitored sample escapes from the field of view over time. To compensate for this movement, it is then necessary to move the sample back into the field of view of the beam of charged particles, moving in the direction of the horizontal axes x and y. A similar displacement of the sample also occurs in the case of rotation around the vertical axis, especially in the case when the axis of rotation does not cross the directly observed area of the sample.
Řešení problému korekce pohybu vzorku popisuje například dokument US 4627009 Microscope stage assembly and control system. Mikroskop dle provedení popsaného v tomto dokumentu zahrnuje kontrolní jednotku uzpůsobenou ke kompenzaci pohybu vzorku, kde k vychýlení vzorku dochází vlivem rotace a náklonu vzorku, zejména pak náklonu kolem kompucentrické osy. Operátor zadá kýžené hodnoty náklonu a/nebo rotace vzorku, kontrolní jednotka z těchto hodnot vypočítá teoretickou hodnotu posunutí a po rotaci a/nebo náklonu vzorku zajistí posunutí vzorku tak, aby se vrátil do původní polohy vzhledem k ose svazku nabitých částic.The solution to the problem of sample motion correction is described, for example, in document US 4627009 Microscope stage assembly and control system. The microscope according to the embodiment described in this document includes a control unit adapted to compensate for the movement of the sample, where the deflection of the sample occurs due to the rotation and tilt of the sample, especially the tilt around the compucentric axis. The operator enters the desired values of tilt and/or rotation of the sample, the control unit calculates the theoretical value of displacement from these values and, after rotation and/or tilt of the sample, ensures the displacement of the sample so that it returns to its original position relative to the axis of the beam of charged particles.
Obdobný postup představuje dokument EP 1071112 B1 Scanning charged-particle beam instrument. Velikost posunutí vzorku je vypočítána z polohy osy rotace, úhlu rotace a polohy pozorovaného bodu. Po výpočtu celkového posunutí a po přemístění vzorku do druhé polohy prostřednictvím rotace je pozorovaný bod navrácen do zorného pole pomocí zpětného posunu.A similar procedure is presented in the document EP 1071112 B1 Scanning charged-particle beam instrument. The amount of displacement of the sample is calculated from the position of the axis of rotation, the angle of rotation and the position of the observed point. After calculating the total displacement and moving the sample to a second position through rotation, the observed point is brought back into the field of view by back displacement.
Další dokumenty popisující využití nasnímaných obrazů jsou popsány v dokumentech US 2011115637 A1, US 4803358 A a EP 3432339 B1. Nevýhodou využití pouze nasnímaných obrazů pro kompenzaci pohybu pozorovaného místa na vzorku je kompenzace pohybu pozorovaného místa pouze na základě jedné metodiky.Other documents describing the use of captured images are described in documents US 2011115637 A1, US 4803358 A and EP 3432339 B1. The disadvantage of using only captured images for compensation of the movement of the observed spot on the sample is that the compensation of the movement of the observed spot is based on only one methodology.
I přesto, že preciznost zpracování mechanických komponent roste, a tím dochází ke zlepšeníEven though the precision of the processing of mechanical components is increasing and thus improving
- 1 CZ 309943 B6 přesnosti dílčích posunutí, je tato přesnost omezená. Další zdroj nepřesností leží v samotném výpočtu kompenzačního posunutí. Vstupní parametry nemusí být zadány přesně a již z principu jsou zatíženy určitou chybou měření jejich hodnot. Stejně tak výpočet, respektive jeho výsledek, má určitou chybovou hodnotu. Všechna opatření tedy nevedou k dokonale přesnému nastavení výsledné polohy a vždy je třeba zavést určité korekční postupy. Bylo by tedy vhodné přijít s řešením umožňujícím přesnou a průběžnou kompenzaci pohybu pozorovaného místa na vzorku ze zorného pole při rotaci nebo náklonu vzorku.- 1 CZ 309943 B6 accuracy of partial displacements, this accuracy is limited. Another source of inaccuracies lies in the calculation of the compensation displacement itself. The input parameters do not have to be entered precisely and, in principle, they are loaded with a certain error in the measurement of their values. Similarly, the calculation, or rather its result, has a certain error value. All measures therefore do not lead to a perfectly accurate setting of the resulting position, and certain correction procedures must always be implemented. It would therefore be advisable to come up with a solution that enables accurate and continuous compensation of the movement of the observed spot on the sample from the field of view when rotating or tilting the sample.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výše uvedené nevýhody řeší nebo do určité míry potlačuje způsob provozu zařízení se svazkem nabitých částic. Zařízení se svazkem nabitých částic zahrnuje alespoň zdroj nabitých částic, alespoň jednu čočku uzpůsobenou k tvarování svazku nabitých částic nebo k fokusování svazku na vybranou plochu, kde tato čočka je provedena jako elektromagnetická čočka. Dále zařízení zahrnuje manipulační stolek pro umístění vzorku, kde tento stolek je uzpůsobený k translačnímu pohybu vzorku a jeho rotaci nebo náklonu okolo alespoň jedné osy, a vzorek umístěný na manipulačním stolku. Translační posuv pak probíhá ve třech různoběžných osách, které mohou být navzájem kolmé. Zařízení se svazkem nabitých částic dále zahrnuje detektor signálních částic, řídicí jednotku pro přijímání instrukcí o provozu zařízení a zasílání instrukcí do zařízení, zobrazovací jednotku pro vytvoření a zobrazení snímku vzorku z nabitých částic detekovaných detektorem signálních částic komunikačně spojenou s detektorem signálních částic, korekční jednotku zahrnující alespoň paměť uzpůsobenou k ukládání snímků a výpočetní jednotku pro výpočet posunu vzorku. Signálními částicemi jsou rozuměny zejména nabité částice odražené od vzorku, respektive odražené elektrony, případně jiné částice emitované vzorkem vlivem interakce s dopadajícím svazkem nabitých částic jako např. sekundární elektrony, protony, ionty, případně nenabité částice, např. atomy, molekuly či fotony. Způsob provozu zařízení se svazkem nabitých částic zahrnuje sekvenci kroků:The above-mentioned disadvantages are solved or to some extent suppressed by the method of operation of the device with a beam of charged particles. The device with a charged particle beam includes at least a source of charged particles, at least one lens adapted to shape the beam of charged particles or to focus the beam on a selected surface, where this lens is implemented as an electromagnetic lens. Furthermore, the device includes a manipulation table for placing the sample, where this table is adapted to the translational movement of the sample and its rotation or tilt around at least one axis, and the sample placed on the manipulation table. The translational feed then takes place in three different rotating axes, which can be perpendicular to each other. The device with a beam of charged particles further includes a detector of signal particles, a control unit for receiving instructions on the operation of the device and sending instructions to the device, a display unit for creating and displaying an image of a sample of charged particles detected by the detector of signal particles communicatively connected to the detector of signal particles, a correction unit including at least a memory adapted to store images and a computing unit for calculating the sample shift. Signal particles are mainly charged particles reflected from the sample, respectively reflected electrons, or other particles emitted by the sample due to interaction with the incident beam of charged particles, such as secondary electrons, protons, ions, or uncharged particles, such as atoms, molecules or photons. The method of operation of the charged particle beam device includes a sequence of steps:
- přesunutí vzorku do první polohy vzorku;- moving the sample to the first sample position;
- vytvoření alespoň výchozího snímku vzorku v první poloze a uložení tohoto snímku do paměti, přičemž snímek je vytvořen zobrazovací jednotkou;- creating at least an initial image of the sample in the first position and storing this image in the memory, the image being created by the display unit;
- přesunutí vzorku do druhé polohy vzorku, přičemž tato poloha je odlišná od první polohy vzorku, kde přesunutí vzorku do druhé polohy je dáno rotací nebo náklonem vzorku, přičemž vzorek po celou dobu změny polohy zůstává v zorném poli zařízení se svazkem nabitých částic a vytvoření alespoň výsledného snímku vzorku ve druhé poloze vzorku a uložení tohoto snímku do paměti, přičemž snímek je vytvořen zobrazovací jednotkou z elektronů odražených od vzorku, sekundárních elektronů;- moving the sample to the second position of the sample, while this position is different from the first position of the sample, where the movement of the sample to the second position is caused by rotation or tilting of the sample, while the sample remains in the field of view of the device with a beam of charged particles for the entire time of the change of position and the creation of at least the resulting image of the sample at the second position of the sample and storing this image in memory, the image being formed by the imaging unit from electrons reflected from the sample, secondary electrons;
- stanovení hodnoty posunutí vzorku porovnáním alespoň dvojice výchozího a výsledného snímku vzorku, přičemž stanovení hodnoty je provedeno výpočetní jednotkou korekční jednotky, přičemž porovnání snímků je provedeno kros-korelací výchozího snímku a výsledného snímku vzorku;- determination of the value of the displacement of the sample by comparing at least a pair of initial and final images of the sample, whereby the determination of the value is carried out by the calculation unit of the correction unit, whereby the comparison of images is carried out by cross-correlation of the initial image and the final image of the sample;
- přesunutí vzorku o stanovenou hodnotu posunutí vzorku do třetí polohy vzorku odlišné od první a druhé polohy vzorku, přičemž toto přesunutí sestává pouze z translace o stanovenou hodnotu posunutí vzorku.- moving the sample by a determined value of the sample displacement to a third position of the sample different from the first and second positions of the sample, this movement consisting only of a translation by a determined value of the displacement of the sample.
Přednesený způsob provozu zařízení se svazkem nabitých částic řeší problém pohybu pozorované oblasti vzorku v zorném poli zařízení se svazkem nabitých částic, ke kterému dochází rotací nebo náklonem vzorku. Tímto pohybem může docházet k rozostření obrazu, jelikož svazek nabitých částic není trvale fokusován na stejné místo na vzorku. Díky přednesenému způsobu je rychle a přesně získána hodnota posunutí vzorku, o kterou je následně vzorek posunut tak, aby bylo stáleThe presented method of operation of the device with a beam of charged particles solves the problem of movement of the observed area of the sample in the field of view of the device with a beam of charged particles, which occurs by rotating or tilting the sample. This movement can blur the image, as the beam of charged particles is not permanently focused on the same spot on the sample. Thanks to the presented method, the value of the displacement of the sample is obtained quickly and accurately, by which the sample is subsequently shifted so that it is still
- 2 CZ 309943 B6 pozorováno vybrané místo na vzorku.- 2 CZ 309943 B6 observed selected spot on the sample.
Ve výhodném provedení je vytvořen alespoň první a druhý pomocný snímek vzorku během změny polohy vzorku a následně je vytvořen výsledný snímek vzorku ve druhé poloze vzorku, přičemž snímky jsou vytvořeny zobrazovací jednotkou a uloženy do paměti. Dále je stanovena první průběžná hodnota posunutí vzorku porovnáním výchozího a prvního pomocného snímku vzorku výpočetní jednotkou korekční jednotky. Dále je stanovena druhá průběžná hodnota posunutí vzorku porovnáním prvního a druhého pomocného snímku vzorku výpočetní jednotkou korekční jednotky. Dále je stanovena třetí průběžná hodnota posunutí vzorku porovnáním druhého pomocného snímku vzorku a výsledného snímku vzorku výpočetní jednotkou korekční jednotky. Stanovená hodnota posunutí vzorku je pak dána jako součet první, druhé a třetí průběžné hodnoty posunutí vzorku. Výhoda tohoto provedení spočívá v získání přesnější hodnoty stanovené hodnoty posunutí vzorku díky jejímu kontinuálnímu výpočtu již během změny polohy vzorku.In a preferred embodiment, at least the first and second auxiliary images of the sample are created during the change of the sample position, and subsequently the resulting image of the sample is created in the second sample position, the images being created by the display unit and stored in the memory. Furthermore, the first continuous value of the displacement of the sample is determined by comparing the initial and the first auxiliary image of the sample by the calculation unit of the correction unit. Furthermore, the second continuous value of the displacement of the sample is determined by comparing the first and second auxiliary images of the sample by the calculation unit of the correction unit. Furthermore, the third continuous value of the displacement of the sample is determined by comparing the second auxiliary image of the sample and the resulting image of the sample by the calculation unit of the correction unit. The determined sample displacement value is then given as the sum of the first, second and third continuous sample displacement values. The advantage of this design consists in obtaining a more accurate value of the determined value of the displacement of the sample thanks to its continuous calculation already during the change of the position of the sample.
Výhodně může být výpočetní jednotkou vypočtena kalkulační hodnota posunutí vzorku z hodnot určujících změnu polohy vzorku. Stanovená hodnota posunutí vzorku je následně určena jako průměr výše určené stanovené hodnoty posunutí a kalkulační hodnoty posunutí. Dvojí metodika určení stanovené hodnoty posunutí vzorku zvyšuje přesnost přednesené metody.Advantageously, the computational unit can calculate the calculation value of the displacement of the sample from the values determining the change in the position of the sample. The determined displacement value of the sample is then determined as the average of the determined displacement value determined above and the calculated displacement value. The double methodology of determining the determined value of the displacement of the sample increases the accuracy of the presented method.
Výhodně může být na vzorku vytvořena značka, například fokusovaným iontovým svazkem. Vytvoření značky vytváří na vzorku význačný bod, díky kterému je usnadněno porovnání dvojice snímků za účelem získání hodnoty posunutí vzorku, zejména u vzorků s hladkým reliéfem bez význačných struktur.Advantageously, a mark can be created on the sample, for example by a focused ion beam. Marking creates a salient point on the sample, which makes it easier to compare a pair of images to obtain a sample displacement value, especially for samples with a smooth relief without prominent structures.
Výhodně je pak k porovnání snímků využívána funkce kros-korelace, která umožňuje rychlý a efektivní výpočet posunutí dvou signálů, kde signálem je v kontextu této přihlášky myšlen snímek vzorku.Advantageously, the cross-correlation function is then used to compare the images, which enables a quick and efficient calculation of the displacement of two signals, where the signal in the context of this application means the image of the sample.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:The essence of the invention is further clarified by examples of its implementation, which are described using the attached drawings, where on:
Obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení se svazkem nabitých částic zahrnující korekční jednotku pro výpočet posunutí pozorované oblasti na vzorku po náklonu vzorku;Giant. 1 schematically shows a charged particle beam device including a correction unit for calculating the displacement of the observed area on the sample after tilting the sample;
Obr. 2 je blokové schéma základního postupu pro stanovení hodnoty změny polohy vzorku;Giant. 2 is a block diagram of the basic procedure for determining the value of the change in position of the sample;
Obr. 3 je blokové schéma postupu pro stanovení hodnoty změny polohy vzorku porovnáním výchozího snímku v první poloze vzorku a pomocného snímku ve druhé poloze vzorku;Giant. 3 is a block diagram of a procedure for determining a sample position change value by comparing a starting image at a first sample position and an auxiliary image at a second sample position;
Obr. 4 je blokové schéma postupu pro stanovení hodnoty změny polohy vzorku porovnáním snímků vzorku v první poloze vzorku, pomocných snímků vytvořených během změny polohy vzorku a výsledného snímku vzorku ve druhé poloze vzorku;Giant. 4 is a block diagram of a procedure for determining a sample position change value by comparing sample images at a first sample position, auxiliary images created during the sample position change, and a resulting sample image at a second sample position;
Obr. 5a je blokové schéma postupu pro stanovení hodnoty změny polohy vzorku porovnáním výchozího snímku v první poloze vzorku a pomocného snímku ve druhé poloze vzorku spolu s výpočtem posunutí vzorku ze zadaných hodnot změny polohy vzorku;Giant. 5a is a block diagram of a procedure for determining a sample position change value by comparing a starting image at a first sample position and an auxiliary image at a second sample position along with calculating the sample displacement from the specified sample position change values;
Obr. 5b je blokové schéma postupu pro stanovení hodnoty změny polohy vzorku porovnáním snímků vzorku v první poloze vzorku, pomocných snímků vytvořených během změny polohy vzorku a výsledného snímku vzorku ve druhé poloze vzorku spolu s výpočtem posunutí vzorku ze zadaných hodnot změny polohy vzorku;Giant. 5b is a block diagram of a procedure for determining a sample position change value by comparing the sample images at the first sample position, the auxiliary images created during the sample position change, and the resulting sample image at the second sample position along with calculating the sample displacement from the specified sample position change values;
- 3 CZ 309943 B6- 3 CZ 309943 B6
Obr. 6a je schematicky znázorněn vzorek v první poloze vzorku;Giant. 6a schematically shows the sample in the first sample position;
Obr. 6b je schematicky znázorněn vzorek ve druhé poloze vzorku;Giant. 6b is a schematic representation of the sample in the second sample position;
Obr. 6c je schematicky znázorněn vzorek ve třetí poloze vzorku.Giant. 6c is a schematic representation of the sample in the third sample position.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy. Na obr. 1 je znázorněno zařízení 1 se svazkem nabitých částic zahrnující zdroj 2 nabitých částic, alespoň jednu čočku 3, 4 k tvarování svazku nabitých částic nebo k fokusování svazku na vybranou plochu a manipulační stolek 5 pro umístění vzorku 6 uzpůsobený k posunu ve třech navzájem kolmých osách a alespoň k rotaci nebo náklonu vzorku 6 okolo dvou vzájemně odlišných os. Příkladně má zařízení 1 se svazkem nabitých částic alespoň jednu kondenzorovou čočku 3 k tvarování svazku nabitých částic a alespoň jednu objektivovou čočku 4 k fokusování svazku na vybranou plochu. Zařízení 1 podle příkladného provedení vynálezu dále zahrnuje detektor 7 signálních částic. Signálními částicemi jsou rozuměny zejména nabité částice odražené od vzorku 6, respektive odražené elektrony, případně jiné částice emitované vzorkem 6 vlivem interakce s dopadajícím svazkem nabitých částic jako např. sekundární elektrony, protony, ionty, případně nenabité částice, např. atomy, molekuly či fotony. Na základě detekovaných signálních částic je zařízení 1 prostřednictvím zobrazovací jednotky 9, komunikačně spojené s detektorem 7 signálních částic, uzpůsobeno k vytvoření snímku snímané oblasti vzorku 6. Komunikačním spojením je rozuměno spojení umožňující přenos informace mezi komunikačně spojenými prvky, jako takové může být realizováno např. propojením pomocí síťových kabelů případně bezdrátově formou WiFi, Bluetooth atp. Zařízení ]_ dále zahrnuje řídicí jednotku 8 pro přijímání instrukcí zadávaných uživatelem a uzpůsobenou k zasílání těchto instrukcí dále do zařízení j_, kde jsou příslušnými komponentami vykonány. V příkladném provedení vynálezu je těmito instrukcemi myšleno např. zadání požadovaného zvětšení, zaostření, zvolení požadované oblasti ke snímání, uložení zpracovaného snímku, další zpracování snímku atp. Vynález není omezen na výčet těchto funkcí zprostředkovávaných prostřednictvím řídicí jednotky 8. Příkladné provedení vynálezu dále zahrnuje korekční jednotku 10 komunikačně spojenou s řídicí jednotkou 8 a zahrnující vlastní paměť 11, do které jsou ukládány snímky vzorku 6, a výpočetní jednotku 12 uzpůsobenou k výpočtu posunu vzorku 6. Řídicí jednotkou 8 je vydána instrukce k přesunutí vzorku 6 do nové polohy, do které je vzorek 6 přesunut pomocí manipulačního stolku 5. Výpočetní jednotka 12 přijímá z řídicí jednotky 8 informace o změně polohy vzorku 6, respektive údaje o první poloze vzorku 6 a druhé poloze vzorku 6, a na základě těchto údajů vypočítá kalkulační hodnotu posunutí vzorku 6. Výpočet této kalkulační hodnoty posunutí vzorku 6 probíhá dle vztahů:The invention will be further explained by examples of implementation with reference to the respective drawings. Fig. 1 shows a device 1 with a beam of charged particles including a source of charged particles 2, at least one lens 3, 4 for shaping the beam of charged particles or for focusing the beam on a selected surface and a handling table 5 for placing the sample 6 adapted to move in three relative to each other perpendicular axes and at least to the rotation or tilt of the sample 6 around two mutually different axes. For example, the device 1 with a beam of charged particles has at least one condenser lens 3 for shaping the beam of charged particles and at least one objective lens 4 for focusing the beam on a selected surface. The device 1 according to an exemplary embodiment of the invention further includes a detector 7 of signal particles. Signal particles are mainly charged particles reflected from the sample 6, respectively reflected electrons, or other particles emitted by the sample 6 due to interaction with the incident beam of charged particles, such as secondary electrons, protons, ions, or uncharged particles, such as atoms, molecules or photons . On the basis of the detected signal particles, the device 1 through the display unit 9, connected by communication with the signal particle detector 7, is adapted to create an image of the scanned area of the sample 6. A communication connection is understood as a connection enabling the transfer of information between communication-connected elements, as such it can be realized, e.g. by connecting using network cables or wirelessly in the form of WiFi, Bluetooth, etc. The device ]_ further includes a control unit 8 for receiving instructions entered by the user and adapted to send these instructions further to the device j_, where they are executed by the relevant components. In an exemplary embodiment of the invention, these instructions mean, for example, entering the desired magnification, focusing, selecting the desired area for scanning, saving the processed image, further image processing, etc. The invention is not limited to the enumeration of these functions mediated through the control unit 8. An exemplary embodiment of the invention further includes a correction unit 10 communicatively connected to the control unit 8 and including its own memory 11, in which images of the sample 6 are stored, and a computing unit 12 adapted to calculate the sample shift 6. The control unit 8 issues an instruction to move the sample 6 to a new position, to which the sample 6 is moved using the manipulation table 5. The computing unit 12 receives from the control unit 8 information about the change in the position of the sample 6, or data about the first position of the sample 6 and the second position of sample 6, and based on this data calculates the calculation value of the displacement of sample 6. The calculation of this calculation value of the displacement of sample 6 takes place according to the relations:
ΔΖ = WD - Z,ΔΖ = WD - Z,
Zflew = Z - ΔΖ (7/ cos (a) — 7) aZ flew = Z - ΔΖ (7/ cos (a) — 7) a
ynew = Y + ΔΖ · tím (a), kde ΔΖ značí vypočtenou hodnotu, o kterou je nutné posunout vzorek 6 ve směru osy Z po naklonění vzorku 6 o úhel a, WD značí parametr Working Distance neboli vzdálenost pozorovaného bodu na vzorku 6 od objektivové čočky 4, Y značí aktuální polohu v ose Y a Znew a Y„ew jsou vypočtené hodnoty posunutí vzorku 6 v ose Z, respektive ose Y, viz obr. 6a, 6b a 6c.y new = Y + ΔΖ · by (a), where ΔΖ denotes the calculated value by which it is necessary to move the sample 6 in the direction of the Z axis after tilting the sample 6 by an angle a, WD denotes the Working Distance parameter or the distance of the observed point on the sample 6 from objective lenses 4, Y denotes the current position in the Y-axis and Z new and Y„ew are the calculated displacement values of the sample 6 in the Z-axis and the Y-axis respectively, see Fig. 6a, 6b and 6c.
Pohyb vzorku 6 sestává z translace, náklonu a rotace. Translace je prováděna zpravidla podél alespoň dvou os, které jsou příkladně vzájemně kolmé. Pro správnou implementaci předneseného způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic postačuje možnost translace pouze podél jedné osy. Alternativně je pak možné zvolit manipulační stolek 5 umožňující pohyb ve třech navzájem kolmých osách. Rotační pohyb vzorku 6 pak zahrnuje rotaci okolo alespoň jedné osy, přičemž tato osa může být odlišná od os translačního pohybu vzorku 6, rotace vzorku je zpravidla umožněna v plném rozsahu rotačního pohybu, tj. 360°. Náklon vzorku 6 je pak dán jeho nakloněním okolo jiné osy, než je osa rotace. V příkladném provedení manipulačního stolku je možné provádět dva nezávislé rotační pohyby vzorku 6 okolo dvou vzájemně odlišných os. Rotační i translační pohyb vzorku 6 jsou realizovány prostřednictvím manipulačního stolku 5. Funkci stolku může plnit i jiný manipulátor, např. jehlový manipulátor.The movement of sample 6 consists of translation, tilt and rotation. The translation is usually carried out along at least two axes, which are, for example, perpendicular to each other. For the correct implementation of the presented method of operation of device 1 with a beam of charged particles, the possibility of translation along only one axis is sufficient. Alternatively, it is possible to choose a manipulation table 5 that allows movement in three mutually perpendicular axes. The rotational movement of the sample 6 then includes rotation around at least one axis, while this axis may be different from the axes of translational movement of the sample 6, rotation of the sample is usually possible in the full range of rotational movement, i.e. 360°. The inclination of the sample 6 is then given by its inclination around an axis other than the axis of rotation. In an exemplary embodiment of the handling table, it is possible to perform two independent rotational movements of the sample 6 around two mutually different axes. The rotational and translational movement of the sample 6 is realized by means of the manipulation table 5. The function of the table can also be performed by another manipulator, e.g. a needle manipulator.
Náklon vzorku 6 může být realizován dvěma způsoby. Prvním způsobem je kompucentrický náklon, kdy osa 5a náklonu neprochází pozorovaným místem na vzorku 6 a při náklonu nebo rotaci vzorku 6 dochází k výraznému pohybu pozorované oblasti vzorku 6 v rámci zorného pole zařízení 1 se svazkem nabitých částic a pozorované místo 13 vzorku tak může být rozostřeno, ale především může opustit zorné pole zařízení 1 se svazkem nabitých částic. Druhý způsob je eucentrický náklon, kdy osa náklonu prochází pozorovaným místem vzorku 6.The inclination of sample 6 can be realized in two ways. The first method is the compucentric tilt, when the axis 5a of the tilt does not pass through the observed spot on the sample 6 and when the sample 6 is tilted or rotated, there is a significant movement of the observed area of the sample 6 within the field of view of the device 1 with a beam of charged particles, and the observed spot 13 of the sample can thus be out of focus , but above all it can leave the field of view of the device 1 with a bundle of charged particles. The second method is eucentric tilt, where the tilt axis passes through the observed point of the sample 6.
Zařízením 1 se svazkem nabitých částic je v kontextu této přihlášky vynálezu myšlen elektronový mikroskop, zejména rastrovací elektronový mikroskop (scanning electron microscope, SEM), transmisní elektronový mikroskop (transmission electron microscope, TEM), rastrovacítransmisní elektronový mikroskop (scanning transmission electron microscope, STEM), zařízení vytvářející fokusovaný iontovým svazek (focused ion beam, FIB) či kombinovaná zařízení vytvářející elektronový svazek a fokusovaný iontový svazek.Device 1 with a beam of charged particles in the context of this invention application means an electron microscope, in particular a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM) , devices creating a focused ion beam (focused ion beam, FIB) or combined devices creating an electron beam and a focused ion beam.
V příkladném provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic, viz obr. 2, je vzorek 6 určený k opracování, analýze či pozorování umístěn na příslušné místo na manipulačním stolku 5. Pracovní komora 15 zařízení 1 se svazkem nabitých částic je uzavřena a odčerpána na požadovaný tlak, nižší než atmosférický tlak. Manipulačním stolkem 5 je vzorek 6 nastaven do první polohy vzorku 6. V první poloze vzorku 6 je následně vzorek 6 ozářen svazkem nabitých částic, který je fokusován a tvarován kondenzorovou čočkou 3 a objektivovou čočkou 4. Interakcí svazku nabitých částic se vzorkem 6 dojde ke vzniku signálních částic, např. zpětně odražených elektronů, sekundárních elektronů či fotonů. Tyto částice jsou posléze detekovány detektorem 7 signálních částic. Signál těchto částic zachycený detektorem 7 signálních částic je následně zpracován zobrazovací jednotkou 9. Výsledkem zpracování signálu zobrazovací jednotkou 9 je alespoň výchozí snímek vzorku 6 v první poloze vzorku 6, který je následně uložen do paměti 11. V dalším kroku je řídicí jednotkou 8 vydána instrukce k přesunutí vzorku 6 do druhé polohy vzorku 6 odlišné od první polohy vzorku 6. Řídicí jednotka 8 tuto instrukci předá dále do zařízení 1 se svazkem nabitých částic a vzorek 6 je prostřednictvím manipulačního stolku 5 přesunut do druhé polohy vzorku 6. Zároveň je v poloze odlišné od první polohy vzorek 6 ozářen svazkem nabitých částic. Důsledkem interakce svazku nabitých částic se vzorkem 6 dojde k odrazu částic od vzorku 6 nebo uvolnění signálních částic ze vzorku 6. Signální částice jsou následně zachyceny detektorem 7 signálních částic a pomocí zobrazovací jednotky 9 je z tohoto signálu vytvořen alespoň výsledný snímek vzorku 6 v poloze odlišné od první polohy vzorku 6, který je následně uložen do paměti 11. V následujícím kroku je provedeno porovnání dvojice výchozího snímku vzorku 6 a výsledného snímku vzorku 6. Porovnání dvojice těchto snímků je provedeno pomocí výpočetní jednotky 12 korekční jednotky 10. Výstupem tohoto porovnání je pak stanovená hodnota posunutí vzorku 6, respektive pohybu pozorovaného místa 13 vzorku 6 vůči zornému poli zařízení 1 se svazkem nabitých částic, ke kterému došlo vlivem rotace anebo náklonu vzorku 6 a při kterém pozorované místo 13 na vzorku 6 může částečně opouštět zorné pole zařízení 1 se svazkem nabitých částic, navíc se může měnit jeho výška a pozice vůči němu a dochází tak k rozostření nebo přemístění obrazu. V příkladném provedení vynálezu je porovnání dvojice výchozího snímku vzorku 6 výsledného snímku vzorku 6 provedeno metodou korelace, respektive kros-korelace. O stanovenou hodnotuIn an exemplary embodiment of the method of operation of the device 1 with a beam of charged particles, see Fig. 2, the sample 6 intended for processing, analysis or observation is placed in the appropriate place on the handling table 5. The working chamber 15 of the device 1 with a beam of charged particles is closed and pumped to required pressure, lower than atmospheric pressure. Using the manipulation table 5, the sample 6 is set to the first position of the sample 6. In the first position of the sample 6, the sample 6 is subsequently irradiated with a beam of charged particles, which is focused and shaped by the condenser lens 3 and the objective lens 4. The interaction of the beam of charged particles with the sample 6 results in signal particles, e.g. back-reflected electrons, secondary electrons or photons. These particles are then detected by the 7 signal particle detector. The signal of these particles captured by the signal particle detector 7 is subsequently processed by the display unit 9. The result of the signal processing by the display unit 9 is at least the initial image of the sample 6 in the first position of the sample 6, which is then stored in the memory 11. In the next step, the control unit 8 issues an instruction to move the sample 6 to the second position of the sample 6 different from the first position of the sample 6. The control unit 8 passes this instruction on to the device 1 with a beam of charged particles and the sample 6 is moved to the second position of the sample 6 by means of the handling table 5. At the same time, it is in a different position from the first position, sample 6 irradiated with a beam of charged particles. As a result of the interaction of the beam of charged particles with the sample 6, the particles are reflected from the sample 6 or the signal particles are released from the sample 6. The signal particles are then captured by the signal particle detector 7 and with the help of the imaging unit 9, at least the resulting image of the sample 6 in a different position is created from this signal from the first position of the sample 6, which is subsequently stored in the memory 11. In the following step, a comparison of the pair of the initial image of the sample 6 and the resulting image of the sample 6 is performed. The comparison of the pair of these images is performed using the computing unit 12 of the correction unit 10. The output of this comparison is then determined value of the displacement of the sample 6, or the movement of the observed spot 13 of the sample 6 relative to the field of view of the device 1 with a beam of charged particles, which occurred due to the rotation or tilt of the sample 6 and during which the observed spot 13 on the sample 6 can partially leave the field of view of the device 1 with the beam charged particles, in addition, its height and position relative to it can change, causing the image to blur or move. In an exemplary embodiment of the invention, the comparison of the pair of the initial image of the sample 6 and the resulting image of the sample 6 is performed by the method of correlation or cross-correlation. By a specified value
- 5 CZ 309943 B6 posunutí vzorku 6 je pak následně vzorek 6 přemístěn do třetí polohy vzorku 6 odlišné od první a druhé polohy vzorku. Příkladné provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic dle obr. 3 je totožné s příkladným provedením způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic dle obr. 2, avšak s tím rozdílem, že pomocný snímek vzorku 6 je vytvořen ve druhé poloze vzorku 6.- 5 CZ 309943 B6 displacement of the sample 6, the sample 6 is subsequently moved to the third position of the sample 6 different from the first and second position of the sample. The exemplary embodiment of the method of operation of the device 1 with a beam of charged particles according to Fig. 3 is identical to the exemplary embodiment of the method of operation of the device 1 with a beam of charged particles according to Fig. 2, but with the difference that the auxiliary image of the sample 6 is created in the second position of the sample 6.
Korelace je v oblasti zpracování signálů funkce popisující podobnost tvaru signálů. V případě dvojice signálů, které jsou průběhem podobné, ovšem mohou být posunuté o určitou hodnotu φ fázového posunu, je výsledkem kros-korelace těchto signálů hodnota vzájemného posunutí těchto signálů. Kros-korelaci signálů je možné využít i v případě dvojrozměrného signálu, kterému odpovídá například dvojice obrázků. V příkladném provedení vynálezu je ve výpočetní jednotce 12 korekční jednotky 10 implementován softwarový modul umožňující aplikování funkce kroskorelace signálů na dvojici snímků vzorku 6 v různých polohách vzorku 6. Výsledkem tohoto procesu je stanovená hodnota posunutí vzorku 6.In the field of signal processing, correlation is a function describing the similarity of the shape of signals. In the case of a pair of signals that are similar in course but may be shifted by a certain phase shift value φ, the result of the cross-correlation of these signals is the value of the mutual shift of these signals. Cross-correlation of signals can also be used in the case of a two-dimensional signal, which corresponds to, for example, a pair of images. In an exemplary embodiment of the invention, a software module is implemented in the computing unit 12 of the correction unit 10 enabling the application of the signal cross-correlation function to a pair of images of the sample 6 in different positions of the sample 6. The result of this process is the determined displacement value of the sample 6.
Na základě výše získané hodnoty posunutí vzorku 6 vypočítané korekční jednotkou 10 pomocí výše popsané metody je pak vzorek 6 na manipulačním stolku 5 přesunut do třetí polohy vzorku 6 odlišné od první polohy a druhé polohy vzorku 6. Přesunutí vzorku 6 do třetí polohy sestává pouze z translačního pohybu, žádné rotace či náklonu vzorku 6 již není zapotřebí.Based on the above-obtained displacement value of the sample 6 calculated by the correction unit 10 using the method described above, the sample 6 on the manipulation table 5 is then moved to the third position of the sample 6 different from the first position and the second position of the sample 6. Moving the sample 6 to the third position consists only of translational movement, no rotation or tilting of sample 6 is needed anymore.
V dalším příkladném provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic, viz. obr. 4, je vzorek 6 určený k opracování, analýze či pozorování umístěn na příslušné místo na manipulačním stolku 5. Pracovní komora 15 zařízení 1 se svazkem nabitých částic je uzavřena a odčerpána na požadovaný tlak, nižší než atmosférický tlak. Manipulačním stolkem 5 je vzorek 6 nastaven do první polohy vzorku 6. V první poloze vzorku 6 je následně vzorek 6 ozářen svazkem nabitých částic, který je fokusován a tvarován kondenzorovou čočkou 3 a objektivovou čočkou 4. Interakcí svazku nabitých částic se vzorkem 6 dojde ke vzniku signálních částic, např. zpětně odražených elektronů, sekundárních elektronů či fotonů. Tyto částice jsou posléze detekovány detektorem 7 signálních částic. Signál těchto částic zachycený detektorem 7 signálních částic je následně zpracován zobrazovací jednotkou 9. Výsledkem zpracování signálu zobrazovací jednotkou 9 je alespoň výchozí snímek vzorku 6 v první poloze vzorku 6, který je následně uložen do paměti 11. V dalším kroku je řídicí jednotkou 8 vydána instrukce k přesunutí vzorku 6 do druhé polohy vzorku 6 odlišné od první polohy vzorku 6. Řídicí jednotka 8 tuto instrukci předá dále do zařízení 1 se svazkem nabitých částic a vzorek 6 je prostřednictvím manipulačního stolku 5 přesunut do druhé polohy vzorku 6. Toto příkladné provedení dále zahrnuje krok vytvoření alespoň prvního pomocného snímku vzorku 6, který je zaznamenán v průběhu změny polohy vzorku 6 z první polohy vzorku 6 do druhé polohy vzorku 6, a alespoň druhého pomocného snímku vzorku 6, který je zaznamenán v průběhu změny polohy vzorku 6 z první polohy vzorku 6 do druhé polohy vzorku po prvním pomocném snímku. Dále je vytvořen alespoň výsledný snímek vzorku 6 ve druhé poloze vzorku 6. Tyto snímky jsou následně ukládány do paměti 11. Následně je stanovena první průběžná hodnota posunutí vzorku 6 porovnáním výchozího a prvního pomocného snímku vzorku 6 výpočetní jednotkou 12 korekční jednotky 10. Následně je stanovena druhá průběžná hodnota posunutí vzorku 6 porovnáním prvního a druhého pomocného snímku vzorku 6 výpočetní jednotkou 12 korekční jednotky 10. Následně je stanovena třetí průběžná hodnota posunutí vzorku 6 porovnáním druhého pomocného a výsledného snímku vzorku 6 výpočetní jednotkou 12 korekční jednotky 10. Stanovená hodnota posunutí vzorku je pak dána jako součet první, druhé a třetí průběžné hodnoty posunutí vzorku 6. V tomto příkladném provedení vynálezu je porovnání dvojic snímků vzorku 6 provedeno metodou korelace, respektive kros-korelace. Vzorek 6 je následně přesunut z druhé polohy vzorku 6 do třetí polohy vzorku 6 odlišné od první a druhé polohy vzorku o stanovenou hodnotu posunutí vzorku.In another exemplary embodiment of the method of operation of the device 1 with a bundle of charged particles, viz. Fig. 4, the sample 6 intended for processing, analysis or observation is placed in the appropriate place on the manipulation table 5. The working chamber 15 of the device 1 with a bundle of charged particles is closed and pumped to the required pressure, lower than atmospheric pressure. Using the manipulation table 5, the sample 6 is set to the first position of the sample 6. In the first position of the sample 6, the sample 6 is subsequently irradiated with a beam of charged particles, which is focused and shaped by the condenser lens 3 and the objective lens 4. The interaction of the beam of charged particles with the sample 6 results in signal particles, e.g. back-reflected electrons, secondary electrons or photons. These particles are then detected by the 7 signal particle detector. The signal of these particles captured by the signal particle detector 7 is subsequently processed by the display unit 9. The result of the signal processing by the display unit 9 is at least the initial image of the sample 6 in the first position of the sample 6, which is then stored in the memory 11. In the next step, the control unit 8 issues an instruction to move the sample 6 to the second position of the sample 6 different from the first position of the sample 6. The control unit 8 forwards this instruction to the charged particle beam device 1 and the sample 6 is moved to the second position of the sample 6 via the manipulation table 5. This exemplary embodiment further includes the step of creating at least the first auxiliary image of the sample 6, which is recorded during the change of the position of the sample 6 from the first position of the sample 6 to the second position of the sample 6, and at least the second auxiliary image of the sample 6, which is recorded during the change of the position of the sample 6 from the first position of the sample 6 to the second sample position after the first auxiliary frame. Furthermore, at least the resulting image of the sample 6 is created in the second position of the sample 6. These images are subsequently stored in the memory 11. Subsequently, the first continuous displacement value of the sample 6 is determined by comparing the initial and the first auxiliary image of the sample 6 by the computing unit 12 of the correction unit 10. It is subsequently determined the second continuous value of the displacement of the sample 6 by comparing the first and second auxiliary images of the sample 6 by the computing unit 12 of the correction unit 10. Subsequently, the third continuous value of the displacement of the sample 6 is determined by comparing the second auxiliary and the resulting images of the sample 6 by the computing unit 12 of the correction unit 10. The determined value of the displacement of the sample is then given as the sum of the first, second and third continuous displacement values of the sample 6. In this exemplary embodiment of the invention, the comparison of pairs of images of the sample 6 is performed by the correlation or cross-correlation method. The sample 6 is subsequently moved from the second position of the sample 6 to the third position of the sample 6 different from the first and second positions of the sample by the determined value of the sample displacement.
Další příkladná provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic dle obr. 5a a 5b jsou totožná s příkladnými provedeními způsobu provozu zařízení se svazkem nabitých část dle obr. 3 a 4, avšak s tím rozdílem, že vzorek 6 přesunut z druhé polohy vzorku 6 do třetí polohyOther exemplary embodiments of the method of operation of the device 1 with a bundle of charged particles according to Fig. 5a and 5b are identical to the exemplary embodiments of the method of operation of the device with a bundle of charged particles according to Fig. 3 and 4, but with the difference that the sample 6 is moved from the second position of the sample 6 to the third position
- 6 CZ 309943 B6 vzorku o stanovenou hodnotu posunutí vzorku 6, která je dána jako průměr kalkulační hodnoty posunutí vzorku 6 a stanovené hodnoty posunutí vzorku 6.- 6 CZ 309943 B6 sample by the determined displacement value of sample 6, which is given as the average of the calculated displacement value of sample 6 and the determined displacement value of sample 6.
Všechna příkladná provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic mohou dále zahrnovat krok vytvoření alespoň jedné značky na vzorku 6. Vytvoření značky je v tomto příkladném provedení vytváření značky realizováno pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB - focused ion beam). Iontový svazek je fokusován na určité místo na vzorku 6, přičemž dopadem nabitých částic (iontů) na vzorek 6 dochází k tzv. odprašování vzorku 6, kdy jsou vlivem dopadu iontů vymršťovány atomy a molekuly studovaného vzorku 6. Tímto je možné vytvořit značku na vzorku 6. Vytvoření této značky usnadňuje orientaci na vzorku 6, zejména v případě, kdy je povrchová struktura vzorku 6 homogenní a bez výraznějších reliéfů. Vytvoření značky na vzorku 6 má též za důsledek zvýšení přesnosti výpočtu posunutí vzorku 6 metodou kros-korelace, především je-li např. struktura analyzovaného vzorku 6 hladká a bez výrazných reliéfů. Značka na vzorku 6 pak slouží jako pomocný bod pro kros-korelační algoritmus.All exemplary embodiments of the method of operation of the device 1 with a beam of charged particles may further include the step of creating at least one mark on the sample 6. The creation of the mark is in this exemplary embodiment of the creation of the mark realized by means of a focused ion beam (FIB). The ion beam is focused on a certain place on the sample 6, while the impact of charged particles (ions) on the sample 6 causes the so-called dedusting of the sample 6, when the atoms and molecules of the studied sample 6 are ejected due to the impact of the ions. This makes it possible to create a mark on the sample 6 The creation of this mark facilitates the orientation of the sample 6, especially in the case when the surface structure of the sample 6 is homogeneous and without significant reliefs. The creation of a mark on the sample 6 also has the consequence of increasing the accuracy of the calculation of the displacement of the sample 6 by the cross-correlation method, especially if, for example, the structure of the analyzed sample 6 is smooth and without significant reliefs. The marker on sample 6 then serves as an auxiliary point for the cross-correlation algorithm.
V dalším příkladném provedení způsobu provozu zařízení 1 se svazkem nabitých částic dle tohoto vynálezu může být provoz zařízení 1 realizován následovně a dle obr. 3, resp. 5a. Vzorek 6 je umístěn na manipulační stolek 5 a přesunut do první polohy vzorku 6, viz obr. 6a. V první poloze vzorku 6 je vzorek 6 umístěn tak, že alespoň jedna osa 5a náklonu manipulačního stolku 5 prochází přímo vzorkem 6. Následně je zvoleno pozorované místo 13 vzorku 6, které je určeno k dalšímu pozorování nebo zpracování. Svazek nabitých částic je fokusován a usměrněn na pozorované místo 13 vzorku 6 prostřednictvím kondenzorových čoček 3 a objektivových čoček 4. Dále je zaznamenán výchozí snímek vzorku 6 v první poloze a uložen do paměti 11. Následně je vzorek 6 přesunut do druhé polohy vzorku 6, viz obr. 6b, přičemž po celou dobu změny polohy zůstává vzorek 6 v zorném poli zařízení 1, poloha pozorovaného místa 13 se však může měnit. Po umístění vzorku 6 do druhé polohy vzorku 6 je vytvořen výsledný snímek vzorku 6 ve druhé poloze a uložen do paměti 11. Zorným polem zařízení 1 se svazkem nabitých částic je myšlena oblast, ze které je vytvořen snímek po rastrování dané oblasti svazkem nabitých částic nebo kamerou či jiným zařízením umožňujícím vytvoření snímku dané oblasti. V další fázi je vybrána dvojice snímků, kde první snímek dvojice je výchozí snímek vzorku 6 v první poloze vzorku 6 a druhý snímek dvojice je výsledný snímek vzorku 6 ve druhé poloze vzorku 6. Tato dvojice snímků je následně zpracována výpočetní jednotkou 12 korekční jednotky 10, přičemž porovnání této dvojice snímků je provedeno metodou kros-korelace této dvojice snímků. Výsledkem zpracování této dvojice snímků je stanovená hodnota posunutí vzorku 6 určující vychýlení pozorovaného místa 13 vzorku 6 ve druhé poloze oproti první poloze. Výpočetní jednotkou 12 může být dále určena kalkulační hodnota posunutí vzorku 6, která je určena z údajů o zadané hodnotě změny polohy vzorku 6 výpočtem dle vztahu uvedeného výše. Údaji jsou myšleny např. souřadnice pozice vzorku 6 a hodnoty popisující jeho úhlovou orientaci např. vůči ose zařízení 1 se svazkem nabitých částic. Stanovená hodnota posunutí vzorku 6 pak může být určena jako průměr kalkulační hodnoty a stanovené hodnoty získané porovnáním výchozího snímku vzorku 6 a výsledného snímku vzorku 6. Poté je vzorek 6 posunut o stanovenou hodnotu posunutí vzorku 6 do třetí polohy vzorku 6, odlišné od první polohy a druhé polohy vzorku 6, přičemž přesunutí vzorku 6 do třetí polohy vzorku 6 sestává pouze z translačního pohybu, viz obr. 6c.In another exemplary embodiment of the method of operation of the device 1 with a bundle of charged particles according to the present invention, the operation of the device 1 can be implemented as follows and according to Fig. 3, respectively. 5a. The sample 6 is placed on the handling table 5 and moved to the first position of the sample 6, see Fig. 6a. In the first position of the sample 6, the sample 6 is placed so that at least one axis 5a of the tilt of the manipulation table 5 passes directly through the sample 6. Subsequently, the observed location 13 of the sample 6 is selected, which is intended for further observation or processing. The beam of charged particles is focused and directed to the observed location 13 of the sample 6 by means of condenser lenses 3 and objective lenses 4. Furthermore, the initial image of the sample 6 in the first position is recorded and stored in the memory 11. Subsequently, the sample 6 is moved to the second position of the sample 6, see Fig. 6b, while the sample 6 remains in the field of view of the device 1 for the entire time of the position change, but the position of the observed location 13 can change. After placing the sample 6 in the second position of the sample 6, the resulting image of the sample 6 in the second position is created and stored in the memory 11. The field of view of the device 1 with a beam of charged particles is the area from which an image is created after rastering the given area with a beam of charged particles or with a camera or other device enabling the creation of a picture of the given area. In the next phase, a pair of images is selected, where the first image of the pair is the initial image of sample 6 in the first position of sample 6 and the second image of the pair is the resulting image of sample 6 in the second position of sample 6. This pair of images is then processed by the computing unit 12 of the correction unit 10, whereby the comparison of this pair of images is carried out by the method of cross-correlation of this pair of images. The result of the processing of this pair of images is the determined displacement value of the sample 6 determining the deviation of the observed location 13 of the sample 6 in the second position compared to the first position. The calculation unit 12 can further determine the calculation value of the displacement of the sample 6, which is determined from the data on the entered value of the change in the position of the sample 6 by calculation according to the relationship stated above. The data mean, for example, the coordinates of the position of the sample 6 and the values describing its angular orientation, for example, with respect to the axis of the device 1 with a bundle of charged particles. The determined displacement value of the sample 6 can then be determined as the average of the calculation value and the determined value obtained by comparing the initial image of the sample 6 and the resulting image of the sample 6. Then, the sample 6 is shifted by the determined displacement value of the sample 6 to the third position of the sample 6, different from the first position, and the second position of the sample 6, while the movement of the sample 6 to the third position of the sample 6 consists only of a translational movement, see Fig. 6c.
Pořízení snímku vzorku 6 je navíc možné i prostřednictvím jiného záznamového média, např. pomocí kamery, infračervené kamery či ICCD kamery.Taking a picture of sample 6 is also possible using another recording medium, e.g. using a camera, infrared camera or ICCD camera.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Výše popsanou metodu a zařízení je možné využít v oblasti elektronové mikroskopie či u jiných zařízení využívajících svazek nabitých částic k úpravě a/nebo pozorování vzorku.The method and device described above can be used in the field of electron microscopy or other devices that use a beam of charged particles to modify and/or observe a sample.
Claims (3)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-450A CZ309943B6 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method of operation of an equipment with a beam of charged particles |
| PCT/CZ2021/050080 WO2022028633A1 (en) | 2020-08-07 | 2021-07-30 | Method of operation of a charged particle beam device |
| TW110128908A TW202212964A (en) | 2020-08-07 | 2021-08-05 | Method of operation of a charged particle beam device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-450A CZ309943B6 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method of operation of an equipment with a beam of charged particles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2020450A3 CZ2020450A3 (en) | 2022-02-16 |
| CZ309943B6 true CZ309943B6 (en) | 2024-02-21 |
Family
ID=77411509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-450A CZ309943B6 (en) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | Method of operation of an equipment with a beam of charged particles |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309943B6 (en) |
| TW (1) | TW202212964A (en) |
| WO (1) | WO2022028633A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2056332B1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-05-19 | Hitachi High-Technologies Corporation | Displacement correction of a sample stage for an eucentric rotation in a charged particle microscope |
| EP2402978A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-01-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device and method for correcting position with respect to charged particle beam |
| DE102012109296A1 (en) * | 2012-09-29 | 2014-04-03 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Method for operating particle beam apparatus and for analyzing object in e.g. electron beam apparatus, involves generating calculated three-dimensional representation of object, and analyzing three-dimensional representation of object |
| EP2733721B1 (en) * | 2012-11-15 | 2018-04-11 | Fei Company | Automated sample orientation |
| EP3432339B1 (en) * | 2017-07-18 | 2020-02-19 | Jeol Ltd. | Surface analysis device and specimen height adjustment method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4627009A (en) | 1983-05-24 | 1986-12-02 | Nanometrics Inc. | Microscope stage assembly and control system |
| JP2760786B2 (en) * | 1987-03-18 | 1998-06-04 | 株式会社日立製作所 | Scanning electron microscope and method of moving its sample stage |
| JP3859396B2 (en) | 1999-07-19 | 2006-12-20 | 日本電子株式会社 | Sample image observation method and scanning charged particle beam apparatus in scanning charged particle beam apparatus |
| JP5048596B2 (en) * | 2008-06-23 | 2012-10-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Sample stand, sample rotating holder, sample stand preparation method, and sample analysis method |
| JP4988662B2 (en) * | 2008-07-25 | 2012-08-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle beam equipment |
-
2020
- 2020-08-07 CZ CZ2020-450A patent/CZ309943B6/en unknown
-
2021
- 2021-07-30 WO PCT/CZ2021/050080 patent/WO2022028633A1/en active Application Filing
- 2021-08-05 TW TW110128908A patent/TW202212964A/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2056332B1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-05-19 | Hitachi High-Technologies Corporation | Displacement correction of a sample stage for an eucentric rotation in a charged particle microscope |
| EP2402978A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-01-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam device and method for correcting position with respect to charged particle beam |
| DE102012109296A1 (en) * | 2012-09-29 | 2014-04-03 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Method for operating particle beam apparatus and for analyzing object in e.g. electron beam apparatus, involves generating calculated three-dimensional representation of object, and analyzing three-dimensional representation of object |
| EP2733721B1 (en) * | 2012-11-15 | 2018-04-11 | Fei Company | Automated sample orientation |
| EP3432339B1 (en) * | 2017-07-18 | 2020-02-19 | Jeol Ltd. | Surface analysis device and specimen height adjustment method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2020450A3 (en) | 2022-02-16 |
| TW202212964A (en) | 2022-04-01 |
| WO2022028633A1 (en) | 2022-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5081353A (en) | Combined scanning electron and scanning tunnelling microscope apparatus and method | |
| US7915581B2 (en) | Methods for sample preparation and observation, charged particle apparatus | |
| JP5296413B2 (en) | Cross-sectional image acquisition method using composite charged particle beam apparatus and composite charged particle beam apparatus | |
| CN106941065B (en) | Sample position alignment method and charged particle beam device | |
| JP5788719B2 (en) | Stage device and control method of stage device | |
| JP4413746B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| US10867771B2 (en) | Electron microscope and specimen tilt angle adjustment method | |
| JP5798424B2 (en) | Charged particle beam axial alignment method and charged particle beam apparatus | |
| JP6522764B2 (en) | Charged particle beam apparatus and alignment adjustment method of sample stage | |
| JP2008146990A (en) | Sample fixing table, charged particle beam device equipped with it, and observation/analysis object part identifying method | |
| CZ309943B6 (en) | Method of operation of an equipment with a beam of charged particles | |
| US11152187B2 (en) | Method and apparatus for positioning microscopic specimens with the aid of a two-dimensional position table | |
| JP7042361B2 (en) | Imaging device | |
| CN111081515A (en) | Charged particle beam device and sample processing and observation method | |
| JP6272153B2 (en) | Charged particle beam apparatus, three-dimensional image reconstruction image processing system and method | |
| WO2020144838A1 (en) | Charged particle beam apparatus, and method for controlling same | |
| JP7425231B2 (en) | Sample piece transfer device | |
| JP3488075B2 (en) | Thin film sample preparation method and system | |
| JP7059439B2 (en) | Charged particle beam device | |
| US20230105549A1 (en) | Charged Particle Beam Device | |
| JP2007194060A (en) | Method and device for adjusting automatic axis of electron lens of scanning electron microscope | |
| JP5945159B2 (en) | Charged particle beam axial alignment method and charged particle beam apparatus | |
| CN112563100A (en) | Converging ion beam device | |
| KR20210036275A (en) | Focused ion beam apparatus | |
| JP2020169926A (en) | Corpuscular beam analyzer |