DE102014008105A1

DE102014008105A1 - Mehrstrahl-Teilchenmikroskop und Verfahren zum Betreiben eines solchen

Info

Publication number: DE102014008105A1
Application number: DE102014008105.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Lang; Christian Crüger; Nico Kämmer; Christof Riedesel
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Multisem GmbH
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-31
Also published as: US9536702B2; US20150348749A1; DE102014008105B4

Abstract

Ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop umfasst eine erste Teilchenoptik, um Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, einen Detektor mit mehreren Detektionsbereichen, wobei jedem Detektionsbereich ein Wandler 241, 507 zugeordnet ist, und ein Datenerfassungssystem 500, welches ein Steuerungscomputersystem 503, Bildaufnahmecomputersysteme 505 und einen Bildschirm 509 aufweist. Die Bildaufnahmecomputersysteme empfangen elektrische Signale von den Wandlern und erzeugen daraus eine erste Datei, welche ein teilchenmikroskopisches Bild mit großer Bildauflösung repräsentiert, sowie eine zweite Datei, welche ein teilchenmikroskopisches Bild niedriger Bildauflösung repräsentiert. Das Steuerungscomputersystem unterhält eine Datenstruktur, welche eine Zuordnung von Wandlern zu zweidimensionalen Ortsvektoren repräsentiert und stellt die Bilder auf dem Bildschirm dar, wobei ein Referenzpunkt in einem jeden Bild auf dem Bildschirm in einem Koordinatensystem des Bildschirms an einem Ort angeordnet ist, der durch eine Summe aus einem Hinführungsvektor, der für sämtliche Bilder gleich ist, und dem Ortsvektor definiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft Mehrstrahl-Teilchenmikroskope und Verfahren zum Betreiben von Mehrstrahl-Teilchenmikroskopen.
Einzelstrahl-Teilchenmikroskope sind seit langem bekannt. Bei diesen wird ein einziger fokussierter Teilchenstrahl mittels einer Teilchenoptik auf ein zu untersuchendes Objekt gerichtet und über dieses gescannt. Der Teilchenstrahl kann ein Ionenstrahl oder ein Elektronenstrahl sein. Durch den Teilchenstrahl aus dem Objekt herausgelöste Teilchen, wie beispielsweise Elektronen, werden detektiert, und die detektierte Teilchenintensität wird den Orten des Objekts zugeordnet, auf welche der scannende Teilchenstrahl gerade gerichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, ein teilchenoptisches Bild des Objekts zu erzeugen. Das Abscannen eines Bildfelds eines Teilchenmikroskops mit dem Teilchenstrahl benötigt Zeit. Die Ausdehnung des Bildfelds ist begrenzt. Sollen größere Teile des Objekts abgetastet werden, muss das Objekt relativ zu dem Teilchenmikroskop bewegt werden, um weitere Bildfelder abzuscannen. Dies benötigt wiederum Zeit. Es besteht ein Bedarf darin, Teilchenmikroskope bereitzustellen, welche viele Objekte und größere Objekte in kürzerer Zeit abtasten können. Es ist denkbar, für derartige Aufgaben eine größere Zahl von Einzelstrahl-Teilchenmikroskopen bereitzustellen, welche parallel arbeiten, um mehrere Objekte gleichzeitig abtasten zu können. Allerdings ist dies eine sehr teure Lösung, da für jeden einzelnen Teilchenstrahl ein eigenes Teilchenmikroskop mit einer Teilchenoptik bereitgestellt werden muss.
Mehrstrahl-Teilchenmikroskope bilden hier einen vielversprechenden Ansatz, da diese mehrere Teilchenstrahlen gemeinsam durch eine einzige Teilchenoptik geleitet werden, um das zu untersuchende Objekt mit einem Bündel von Teilchenstrahlen gleichzeitig abzurastern. Zwar ist die Teilchenoptik eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops wesentlich aufwendiger als die eines Einzelstrahl-Teilchenmikroskops, die zu erwartende Erhöhung des Durchsatzes kann diesen Aufwand allerdings rechtfertigen, zumal bereits geeignete Teilchenoptiken und Detektionssysteme zur Verfügung stehen.
Eine neue Herausforderung besteht allerdings darin, die bei einem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop erzeugten Detektionssignale und großen Datenmengen zu verarbeiten, das Mikroskop zu steuern und Strategien für die Planung von mikroskopischen Untersuchungen bereitzustellen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop bereitzustellen, welches die entstehenden großen Datenmengen verarbeiten kann und insbesondere durch einen Benutzer kontrollierbar ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops vorzuschlagen, mit welchem ein interessierender Bereich eines Objekts effizient abgescannt werden kann.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop bereitgestellt, welches eine Mehrstrahlquelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, ein erstes Feld von mehreren ersten Teilchenstrahlen zu erzeugen. Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop kann eine erste Teilchenoptik aufweisen, welche dazu konfiguriert ist, die ersten Teilchenstrahlen so auf ein Objekt zu richten, dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten auf das Objekt treffen, welche ein zweites Feld bilden.
Weiterhin kann das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop einen Detektor aufweisen, welcher mehrere Detektionsbereiche aufweist, welche in einem dritten Feld angeordnet sind. Alternativ kann das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop mehrere Detektoren aufweisen, von denen jeder einen Detektionsbereich aufweist.
Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop kann weiterhin eine zweite Teilchenoptik aufweisen, welche dazu konfiguriert ist, von den Auftrefforten in dem zweiten Feld von Auftrefforten an dem Objekt ausgehende zweite Teilchenstrahlen so auf die Detektionsbereiche zu richten, dass ein jeder der zweiten Teilchenstrahlen auf wenigstens einen der Detektionsbereiche trifft und voneinander verschiedene zweite Teilchenstrahlen auf voneinander verschiedene Detektionsbereiche treffen.
Der Detektor oder die mehreren Detektoren können mehrere Wandler umfassen, wobei jedem Detektionsbereich ein Wandler zugeordnet ist. Der Wandler ist dazu konfiguriert, ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches eine Teilchenintensität repräsentiert, die auf den Detektionsbereich trifft.
Das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop kann ein Datenerfassungssystem aufweisen, welches ein Steuerungscomputersystem, ein oder mehrere Bildaufnahmecomputersysteme und einen Bildschirm aufweist. Das oder die Bildaufnahmecomputersysteme ist/sind dazu konfiguriert, die elektrischen Signale von wenigstens einem der Wandler zu empfangen und aus den empfangenen elektrischen Signalen eine erste Datei zu erzeugen, welches ein erstes teilchenmikroskopisches Bild eines Bereichs des Objekts repräsentiert, welcher von einem der mehreren ersten Teilchenstrahlen abgerastert wurde, wobei das durch die erste Datei repräsentierte Bild ein Bild mit großer Bildauflösung ist und die erste Datei eine Dateigröße aufweist, die größer ist als ein erster Wert. Das oder die Bildaufnahmecomputersysteme ist/sind weiterhin dazu konfiguriert, aus den empfangenen elektrischen Signalen eine zweite Datei zu erzeugen, welche ein zweites teilchenmikroskopisches Bild des Bereichs des Objekts repräsentiert, wobei das durch die zweite Datei repräsentierte Bild ein Bild mit niedriger Bildauflösung ist und die zweite Datei eine Dateigröße aufweist, die kleiner ist als ein zweiter Wert, wobei der zweite Wert kleiner als der erste Wert ist. Der Bildbereich, der von dem zweiten teilchenmikroskopischen Bild repräsentiert wird, kann dabei identisch oder nahezu identisch zu dem Bildbereich sein, der von dem ersten teilchenmikroskopischen Bild repräsentiert wird, oder diesem zumindest entsprechen. Das oder die Bildaufnahmecomputersystem ist/sind weiterhin dazu konfiguriert, die zweite Datei an das Steuerungscomputersystem zu übergeben.
Das Steuerungscomputersystem ist dazu konfiguriert, von dem oder den mehreren Bildaufnahmecomputersystem(en) die mehreren zweiten Bilder zu empfangen und eine Datenstruktur zu unterhalten, welche eine Zuordnung von Wandlern zu zweidimensionalen Ortsvektoren repräsentiert. Das Steuerungscomputersystem ist weiterhin dazu konfiguriert, die von den Wandlern empfangenen Bilder auf dem Bildschirm darzustellen, wobei ein Referenzpunkt in einem jeden Bild auf dem Bildschirm in einem Koordinatensystem des Bildschirms an einem Ort angeordnet ist, der durch eine Summe aus einem Hinführungsvektor, der für sämtliche Bilder gleich ist, und dem Ortsvektor definierbar ist, der dem Wandler zugeordnet ist, von dem das Bildaufnahmecomputersystem die elektrischen Signale empfangen hat, um das Bild zu erzeugen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann weiterhin ein Datenspeicher vorgesehen sein, und das oder die Bildaufnahmecomputersysteme können dazu konfiguriert sein, die erste Datei an den Datenspeicher zu übergeben.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Mehrstrahlquelle eine einzige Teilchenquelle enthalten, die einen Teilchenstrahl erzeugt welcher nachfolgend in das erste Feld von mehreren Teilchenstrahlen aufgeteilt wird.
Bei einer hierzu alternativen beispielhaften Ausführungsform kann das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop auch mehrere Teilchenquellen aufweisen, von denen jede einen Teilchenstrahl erzeugt, wobei jeder von einer einzigen Teilchenquelle erzeugte Teilchenstrahl unmittelbar einen der mehreren ersten Teilchenstrahlen bildet.
Ferner können auch Mischformen dieser beiden alternativen Ausführungsformen realisiert sein, indem mehrere Teilchenquellen vorgesehen sind, von denen jede mehrere Teilchenstrahlen erzeugt, die nachfolgend jeweils wiederum in mehrere Teilchenstrahlen aufgeteilt werden, so dass die aufgeteilten Teilchenstrahlen der mehreren Teilchenquellen gemeinsam das erste Feld von mehreren Teilchenstrahlen bilden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die erste Teilchenoptik eine oder mehrere Linsen aufweisen, die jeweils von sämtlichen Teilchenstrahlen des ersten Felds von Teilchenstrahlen durchsetzt werden.
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die erste Teilchenoptik Linsen auf, die jeweils nur von einem der Teilchenstrahlen des ersten Felds von Teilchenstrahlen oder von einer Teilmenge der Teilchenstrahlen des ersten Felds von Teilchenstrahlen durchsetzt werden. Hierbei kann die zweite Teilchenoptik einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweisen, da sie nur dafür ausgebildet sein muss, dass von verschiedenen Auftrefforten ausgehende zweite Teilchenstrahlen nicht auf denselben Detektionsbereich treffen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen sind die ersten Teilchenstrahlen Elektronenstrahlen. Die ersten Teilchenstrahlen können allerdings auch Ionenstrahlen sein.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen sind die zweiten Teilchenstrahlen Elektronenstrahlen. Gemäß alternativen Ausführungsformen sind die zweiten Teilchenstrahlen Photonenstrahlen.
Die Detektionsbereiche des Detektors können Detektionsbereiche von Elektronendetektoren sein, welche auftreffende Elektronen direkt in elektrische Signale umwandeln. Beispiele für derartige Detektoren und zugehörige Wandler sind Halbleiterdetektoren. Die Detektionsbereiche können auch durch szintillierendes Materials gebildet sein, welches auftreffende Elektronen in Lichtsignale umwandelt, welche nachfolgend durch Lichtdetektoren detektiert werden, die schließlich die elektrischen Signale erzeugen, die die Teilchenintensität repräsentieren, die auf den jeweiligen Detektionsbereich trifft. Hierbei ist es möglich, dass an das szintillierende Material direkt Lichtleiter angekoppelt sind, welche das entstehende Licht zu den Detektoren leiten, welche das Licht in elektrische Signale umwandeln. Es ist ferner möglich, zwischen dem szintillierenden Material und den Detektoren, welche das Licht in elektrische Signale umwandeln, abbildende Zwischenoptiken vorzusehen, welche eine vergrößerte Flexibilität bereitstellen. Die Detektionsbereiche, welche einem Teilchenstrahl zugeordnet sind, können an dem Detektor feststehende Bereiche sein. Dies kann insbesondere bei der Ausführung des Detektors mit die Elektronen direkt detektierenden Halbleiterdetektoren der Fall sein. Allerdings können die Detektionsbereiche, welche einem Teilchenstrahl zugeordnet sind, auch zeitlich variieren, was insbesondere dann möglich ist, wenn zwischen einem Szintillatormaterial und den das Licht in elektrische Signale umwandelnden Detektoren eine Optik vorgesehen ist, welche variierende Ablenkspiegel oder andere Ablenkelemente, wie etwa elektrostatische Ablenker oder dergleichen aufweisen kann.
Die von den Wandlern erzeugten elektrischen Signale müssen verarbeitet werden. Insbesondere können diese Signale in Bildsignale umgewandelt werden, bei welchen einer Intensität des elektrischen Signals, welches wiederum eine detektierte Teilchenintensität repräsentiert, in Grauwerte von Pixeln des Bilds umgewandelt wird. Die einzelnen Teilchenstrahlen werden über das zu untersuchende Objekt gescannt, so dass für eine Vielzahl verschiedener Orte an dem Objekt jeweils Grauwerte erzeugt werden, welche zu einem durch digitale Daten repräsentierten Bild zusammengesetzt werden können. Ein jedes Bild wird hierbei durch einen Block von Daten repräsentiert, welcher üblicherweise als Datei bezeichnet wird.
Da die Teilchenoptik eine große mögliche Auflösung des Teilchenmikroskops bereitstellen soll und die Zahl der ersten Teilchenstrahlen groß sein kann, ist die in einem von dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop erzeugte in dem Bild enthaltene Bildinformation sehr groß. Entsprechend ist die Datei, welche das Bild repräsentiert, eine sehr große Datei. Die Möglichkeiten, diese erzeugten Dateien hinsichtlich ihrer Größe zu komprimieren sind begrenzt, da die möglicherweise angewandte Kompressionstechnik weitgehend verlustfrei arbeiten sollte, damit möglichst die vollständige Bildinformation für die nachfolgende Analyse der Bilder erhalten bleibt. Allerdings kann es dann, wenn ein hoher Durchsatz erwünscht ist, wünschenswert sein, die Bildqualität gerade eben so gut einzustellen, dass sie für die nachfolgende Analyse gerade noch ausreichend gut ist. In solchen Fällen weisen die Bilder ein relativ geringes Signal-Rauschverhältnis auf, weshalb sie aufgrund des hohen Rauschanteils kaum verlustfrei komprimiert werden können. Dennoch sind diese erzeugten ersten Dateien, welche die Bilder mit großer Bildauflösung repräsentieren, sehr groß und werden in dem Bildspeichersystem abgespeichert. Insbesondere ist es möglich, dass diese Dateien nicht für die Steuerung des Mikroskops selbst verwendet werden, das heißt diese Bilder werden nicht als Ganzes von dem Steuerungscomputer in Echtzeit analysiert, um den aktuellen Erfolg der Datennahme zu überprüfen und gegebenenfalls Änderungen von Einstellungen des Mikroskops vorzunehmen.
Allerdings erzeugen die Bildaufnahmecomputersysteme noch die zweiten Dateien, welche eine niedrigere Bildauflösung bereitstellen und eine Dateigröße aufweisen, welche für die Verarbeitung in Echtzeit besser geeignet sind. Diese zweiten Dateien werden an das Steuerungscomputersystem übergeben. Dieser verarbeitet die zweiten Dateien in Echtzeit und verknüpft sie gemäß den Inhalten der Datenstruktur miteinander. Insbesondere werden die von den zweiten Dateien repräsentierten Bilder gemeinsam auf einem Bildschirm dargestellt, wobei die Positionen der einzelnen Bilder durch die Datenstruktur vorgegeben sind, welche die Zuordnung von Wandlern zu zweidimensionalen Ortsvektoren repräsentiert.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist es auch möglich, dass das Steuerungscomputersystem auch eine Aufgabe wahrnimmt, wie sie die Bildaufnahmecomputersysteme ausüben, so dass auch das Steuerungscomputersystem die elektrischen Signale von einem oder mehreren Wandlern empfängt und aus diesen große und kleine Bilddateien erzeugt.
Gemäß Ausführungsformen stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops bereit, dessen Bildfeld kleiner ist als ein interessierender Bereich eines zu untersuchenden Objekts, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Übersichtsbilds eines Objekts und eines in dem Übersichtsbild enthaltenen interessierenden Bereichs des Objekts; Anordnen des zu untersuchenden Objekts an einem Probenhalter des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops; Bestimmen einer Koordinaten-Transformation, welche Koordinaten des Übersichtsbilds in Koordinaten des Probenhalters transformiert; Berechnen einer Tessellation des interessierenden Bereichs mit Flächenstücken, die hinsichtlich ihrer Gestalt und Größe einem Bildfeld des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops entsprechen, so dass der interessierende Bereich lückenlos und im wesentlichen überlappungsfrei mit den Flächenstücken überdeckt ist; wiederholtes Durchführen der folgenden Maßnahmen: Positionieren des Probentisches relativ zu dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop derart, dass das Bildfeld des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit einem der Flächenstücke übereinstimmt, und Aufnehmen und Speichern eines teilchenmikroskopischen Bilds des Flächenstücks, und zwar für sämtliche Flächenstücke der Tessellation; und Zusammenfügen der gespeicherten teilchenmikroskopischen Bilder so dass das zusammengefügte Bild ein teilchenmikroskopisches Bild wenigstens des gesamten interessierenden Bereichs repräsentiert.
Dieses Verfahren kann in dem relativ neuen Gebiet der korrelativen Mikroskopie angewendet werden, bei welchem mehrere alternative mikroskopische Untersuchungsmethoden eingesetzt werden, um Bildinformationen verschiedener Arten und Qualität zu gewinnen und aus der Korrelation einen Mehrwert zu schaffen.
Das Übersichtsbild kann beispielsweise durch Lichtmikroskopie gewonnen sein. Lichtmikroskope stellen üblicherweise eine geringere Ortsauflösung bereit als Teilchenmikroskope. Dafür können mit Lichtmikroskopen größere Bildfelder aufgenommen werden als mit Teilchenmikroskopen. Das Übersichtsbild wird dazu verwendet, einen interessierenden Bereich an dem Objekt zu identifizieren, welcher nachfolgend mit dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop untersucht werden soll. Hierbei ist angenommen, dass dieser interessierende Bereich des Objekts dennoch größer ist als das Bildfeld des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops. Dies bedeutet, dass es nicht möglich ist, den gesamten interessierenden Bereich des Objekts mit dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop abzutasten, ohne das Objekt relativ zu dem Mikroskop zu verlagern. Eine solche Verlagerung muss geplant werden und effizient durchgeführt werden.
Die Koordinaten-Transformation kann beispielsweise bestimmt werden, indem Markierungen an dem Objekt, welche in dem Übersichtsbild sichtbar sind oder in dessen Metadaten enthalten sind, mit dem Teilchenmikroskop in dessen Koordinatensystem untersucht werden und basierend darauf die entsprechende Koordinaten-Transformation bestimmt wird. Damit sind die Koordinaten des interessierenden Bereichs im Koordinatensystem des Teilchenmikroskops bekannt.
Das Bildfeld des Teilchenmikroskops entspricht Flächenstücken innerhalb des Übersichtbilds. Das Berechnen der Tessellation erfolgt derart, dass der interessierende Bereich lückenlos und im Wesentlichen überlappungsfrei mit den Flächenstücken bedeckt ist. Im Wesentlichen überlappungsfrei bedeutet hierbei, dass einander benachbarte Flächenstücke sich nicht oder nur so geringfügig überlappen, dass lediglich ein kleiner Teil eines jeden Flächenstücks mit einem anderen Flächenstück überlappt, damit zwar der gesamte interessierende Bereich mit Flächenstücken abgedeckt ist und den Flächenstücken entsprechende Bilder gewonnen werden können, im Hinblick der Effizienz allerdings die Überlappung und entsprechende Datenredundanz gering ist. Eine geringfügige Überlappung kann allerdings sinnvoll sein, um überprüfen zu können, dass aneinander angrenzende Bilder korrekt zueinander ausgerichtet sind und nicht unwillkürlich ein unerwünschter Versatz entsteht. Hierzu kann überprüft werden, ob die in überlappenden Flächenstücken enthaltende Bildinformation die gleiche ist. Eine in diesem Sinne geringfügige Überlappung ist dann gegeben, wenn beispielsweise weniger als 10% oder weniger als 5% der Fläche eines Flächenstücks mit anderen Flächenstücken überlappt.
Gemäß Ausführungsformen haben die für die Tessellation verwendeten Flächenstücke alle die gleiche Gestalt. Dies ist die Gestalt des Bildfeldes des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops.
Gemäß weiteren Ausführungsformen stellt die Erfindung ein Mehrstrahl-Teilchenmikroskop bereit, welches ein Bildfeld aufweist, dessen Gestalt die eines Flächenstücks ist, welches aus Rechtecken gleicher Größe zusammengesetzt ist, wobei die Rechtecke in dem Flächenstück zeilenweise derart angeordnet sind, dass Mittelpunkte der Rechtecke innerhalb der Zeilen entlang zueinander paralleler erster Geraden angeordnet sind.
Das Flächenstück kann wenigstens eine Gruppe aus mehr als drei, insbesondere mehr als vier, nebeneinander angeordnete Zeilen aufweisen, in welcher die Zahl der Rechtecke pro Zeile zwischen einander benachbarten Zeilen sich um eins unterscheidet.
Gemäß weiteren beispielhafter Ausführungsformen weist das Flächenstück einen oberen Rand auf, welcher durch einen oberen Rand einer oberen Zeile von Rechtecken definiert ist, wobei die obere Zeile eine minimale Zahl von Rechtecken enthält, wobei an die obere Zeile sich mindestens drei einander unmittelbar benachbarte weitere Zeilen anschließen, welche jeweils eine Zahl von Rechtecken enthalten, die von Zeile zu Zeile zunimmt, bis wenigstens eine mittlere Zeile des Flächenstücks eine maximale Anzahl von Rechtecken enthält, wobei an die wenigstens eine mittlere Zeile sich mindestens drei einander unmittelbar benachbarte weitere Zeilen anschließen, welche jeweils eine Zahl von Rechtecken enthalten, die von Zeile zu Zeile abnimmt, bis eine untere Zeile des Flächenstücks die minimale Anzahl von Rechtecken enthält.
Dieses Flächenstück ist zur im Wesentlichen überlappungsfreien Tessellation einer Fläche geeignet, obwohl es keine triviale rechteckige Gestalt aufweist.
Gemäß weiteren Ausführungsformen sind in der oben genannten Gruppe eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Zeile in dieser Reihenfolge unmittelbar benachbart zueinander angeordnet wobei für die Mittelpunkte mehrerer Rechtecke der ersten Zeile gilt, dass sie jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der dritten Zeile auf zweiten Geraden angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden erstrecken, wobei für die Mittelpunkte mehrerer Rechtecke der zweiten Zeile gilt, dass sie jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der vierten Zeile auf vierten Geraden angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden erstrecken, und wobei für mehrere der zweiten Geraden gilt, dass sie jeweils mittig zwischen zwei einander unmittelbar benachbarten dritten Geraden angeordnet sind.
Beim Aufnehmen des teilchenmikroskopischen Bilds des Flächenstücks kann ein jeder Teil des Flächenstücks, der einem der Rechtecke entspricht, durch einen einzigen Strahl des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops abgerastert werden, weshalb sich die erläuterte Gestalt des Bildfeldes für den Einsatz bei Mehrstrahl-Teilchenmikroskopen besonders eignet, da aufgrund der Möglichkeit der Verwendung des Bildfeldes zur Tessellation von Flächen größere Bereiche eines Objekts effizient abgerastert werden können. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Zahl der Rechtecke in dem Flächenstück und damit die Zahl der zum Abrastern verwendeten Teilchenstrahlen 3n(n – 1) + 1 ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops;
2 eine schematische Darstellung eines Detektors, wie er in dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop der 1 eingesetzt werden kann;
3 eine schematische Darstellung eines Datenerfassungssystems, welches zusammen mit dem Detektor eingesetzt werden kann; und
4 eine schematische Ansicht einer Darstellung auf einem Bildschirm des Datenerfassungssystems der 3.
1 ist eine schematische Darstellung eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops. Das Teilchenmikroskop erzeugt eine Mehrzahl von Strahlen geladener Teilchen, welche auf ein zu untersuchendes Objekt treffen, um dort Elektronen hervorzurufen, welche von dem Objekt ausgehen und nachfolgend detektiert werden. Das Teilchenmikroskop 1 ist vom Rasterelektronenmikroskoptyp (”scanning electron microscope”, SEM), welches eine Vielzahl primärer Elektronenstrahlen 3 einsetzt, um auf einer Oberfläche des Objekts 7 eine Vielzahl von Elektronenstrahlflecken bzw. -spots 5 zu erzeugen. Das zu untersuchende Objekt 7 kann von einer beliebigen Art sein und beispielsweise einen Halbleiter-Wafer, eine biologische Probe und eine Anordnung miniaturisierter Elemente oder dergleichen umfassen. Die Oberfläche des Objekts 7 ist in einer Objektebene 101 einer Objektivlinse 102 eines Objektivlinsensystems 100 angeordnet.
Der vergrößerte Ausschnitt I1 der 1 zeigt eine Draufsicht auf die Objektebene 101 mit einem regelmäßigen rechtwinkligen Feld 103 von Strahlflecken 5, welche in der Ebene 101 gebildet werden. In 1 beträgt die Zahl der Strahlflecken 25, welche als ein 5 × 5-Feld 103 angeordnet sind. Die Zahl 25 an Strahlflecken ist eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung gewählte kleine Zahl. In der Praxis kann die Zahl an Strahlflecken wesentlich größer gewählt werden, wie beispielsweise 20 × 30, 100 × 100 und dergleichen.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Feld 103 von Strahlflecken 5 ein im Wesentlichen regelmäßiges rechtwinkliges Feld mit einem konstanten Abstand p1 zwischen benachbarten Strahlflecken. Beispielhafte Werte des Abstands p1 sind 1 μm, 10 μm und 40 μm. Es ist jedoch auch möglich, dass das Feld 103 andere Symmetrien aufweist, wie beispielsweise eine hexagonale Symmetrie.
Ein Durchmesser der in der Objektebene 101 geformten Strahlflecken kann klein sein. Beispielhafte Werte dieses Durchmessers betragen 1 nm, 5 nm, 100 nm und 200 nm. Das Fokussieren der Partikelstrahlen 3 zur Formung der Strahlflecken 5 erfolgt durch das Objektivlinsensystem 100.
Die auf das Objekt treffenden Partikel rufen Elektronen hervor, welche von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehen. Die von der Oberfläche des Objekts 7 ausgehenden Elektronen werden durch die Objektivlinse 102 zu Elektronenstrahlen 9 geformt. Das Vielzahl-Teilchenstrahlsystem 1 stellt einen Elektronenstrahlengang 11 bereit, um die Vielzahl von Elektronenstrahlen 9 einem Detektionssystem 200 zuzuführen. Das Detektionssystem 200 umfasst eine Elektronenoptik mit einer Projektionslinsenanordnung 205, um die Elektronenstrahlen 9 auf einen Detektor 209 zu richten. Der Detektor 209 umfasst eine Szintillator-Platte 207, welche ein Szintillatormaterial umfasst, welches Licht aussendet, wenn Elektronen auf das Szintillatormaterial treffen. Dieses Licht wird detektiert, wie dies nachfolgend noch im Detail erläutert wird.
Der Ausschnitt I₂ in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche der Szintillator-Platte 207, auf welche die Elektronenstrahlen 9 an Orten 213 auftreffen. Die Auftrefforte 213 bilden ein zweites Feld 217 mit einem regelmäßigen Abstand p2 voneinander angeordnet. Beispielhafte Werte des Abstands p2 sind 10 μm, 100 μm und 200 μm.
Die primären Elektronenstrahlen 3 werden in einer Mehrstrahlquelle 300 erzeugt, welche wenigstens eine Elektronenquelle 301, wenigstens eine Kollimationslinse 303, eine Multi-Aperturanordnung 305 und eine Feldlinse 307 umfasst. Die Elektronenquelle 301 erzeugt einen divergierenden Elektronenstrahl 309, welcher durch die Kollimationslinse 303 kollimiert wird, um einen Strahl 311 zu formen, welcher die Multi-Aperturanordnung 305 beleuchtet.
Der Ausschnitt I3 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Multi-Aperturanordnung 305. Die Multi-Aperturanordnung 305 umfasst eine Multi-Aperturplatte 313, welche eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Öffnungen bzw. Aperturen 315 aufweist. Mittelpunkte 317 der Öffnungen 315 sind in einem Muster 319 angeordnet, welches dem Muster 103 entspricht, welches durch die Strahlflecken 5 in der Objektebene 101 gebildet wird. Ein Abstand p3 der Mittelpunkte 317 der Aperturen 315 voneinander kann beispielhafte Werte von 5 μm, 100 μm und 200 μm aufweisen. Die Durchmesser D der Aperturen 315 sind kleiner als der Abstand p3 der Mittelpunkte der Aperturen. Beispielhafte Werte der Durchmesser D sind 0,2 × p3, 0,4 × p3 und 0,8 × p3.
Elektronen des beleuchtenden Strahls 311 durchsetzen die Aperturen 315 und bilden Elektronenstrahlen 3. Elektronen des beleuchtenden Strahls 311, welche auf die Platte 313 treffen, werden durch diese abgefangen und tragen nicht zur Bildung der Elektronenstrahlen 3 bei.
Die Multi-Aperturanordnung 305 fokussiert die Elektronenstrahlen 3 derart, dass in einer Ebene 325 Strahlfoki 323 gebildet werden. Der Ausschnitt I4 in 1 zeigt eine Draufsicht auf die Ebene 325 mit den in einem Muster 327 angeordneten Foki 323. Ein Abstand p4 der Foki 323 des Musters 327 kann gleich dem Abstand p3 in dem Muster 319 der Multi-Aperturplatte 313 sein oder von diesem verschieden sein. Ein Durchmesser der Foki 323 kann beispielsweise 10 nm, 100 nm und 1 μm betragen.
Die Feldlinse 307 und die Objektivlinse 102 stellen ein abbildendes System bereit, um die Ebene 325, in der die Foki gebildet werden, auf die Objektebene 101 abzubilden, so dass dort ein Feld 103 von Strahlflecken 5 auf der Oberfläche des Objekts 7 gebildet wird.
Eine Strahlweiche 400 ist in dem Strahlengang zwischen der Multi-Aperturanordnung 305 und dem Objektivlinsensystem 100 vorgesehen. Die Strahlweiche 400 ist auch Teil des Strahlengangs 11 zwischen dem Objektivlinsensystem 100 und dem Detektionssystem 200.
Weitergehende Information zu solchen Vielstrahl-Teilchenstrahlsystemen und darin eingesetzten Komponenten, wie etwa Teilchenquellen, Multi-Aperturplatten und Linsen, kann aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/024881 , WO 2007/028595 , WO 2007/028596 und WO 2007/060017 und den deutschen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern DE 10 2013 016 113.4 und DE 10 2013 014 976.2 erhalten werden, deren Offenbarung vollumfänglich durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
2 ist eine schematische Darstellung, um mehrere Details des Detektors 209 zu verdeutlichen. Der Detektor 209 umfasst die Szintillator-Platte 207, auf welche die Elektronenstrahlen durch eine Elektronenoptik 204 gerichtet werden. Diese Elektronenoptik 204 umfasst, wenn sie in das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop der 1 integriert ist, die elektronenoptischen Komponenten der Teilchenoptik, welche die Elektronenstrahlen 9 formen, das heißt beispielsweise die Objektivlinse 102, welche die Elektronenstrahlen 9 hin zu dem Detektor 209 leiten, wie beispielsweise die Strahlweiche 400, und welche die Elektronenstrahlen 9 auf der Oberfläche der Szintillator-Platte 207 fokussieren, wie beispielsweise die Linse 205. Die Elektronenstrahlen 9 treffen an Auftrefforten 213 auf die Szintillator-Platte 207 auf. Auch wenn die Elektronenstrahlen 9 auf der Oberfläche der Szintillator-Platte 207 fokussiert werden, werden auf der Oberfläche Strahlflecken gebildet, deren Durchmesser nicht beliebig klein sind. Die Mittelpunkte der Strahlflecken können als die Auftrefforte 213 betrachtet werden, welche mit dem Abstand p2 (vgl. 1) voneinander angeordnet sind.
Die Szintillator-Platte 207 enthält ein Szintillatormaterial, welches durch die auftreffenden Elektronen der Elektronenstrahlen 9 dazu angeregt wird, Lichtstrahlen auszusenden. Jeder der Auftrefforte 213 bildet somit eine Quelle für Lichtstrahlen angeordnet. In 2 ist lediglich ein solcher Lichtstrahl 221 dargestellt, welcher von dem Auftreffort 213 des mittleren der fünf dargestellten Elektronenstrahlen 9 ausgeht. Der Lichtstrahl 221 durchläuft eine Lichtoptik 223, welche eine erste Linse 225, einen Spiegel 227, eine zweite Linse 229, eine dritte Linse 231 und einen Strahlteiler 233 umfasst, und trifft dann auf eine Lichtempfangsfläche 235 eines Lichtdetektionssystems 237. Die Lichtempfangsfläche 235 ist durch eine Stirnseite einer Glasfaser 239 gebildet, in welche wenigstens ein Teil des Lichtstrahls 221 eingekoppelt wird und zu einem Lichtdetektor 241 geleitet wird. Der Lichtdetektor kann beispielsweise einen Foto-Multiplier, eine Avalache-Photodiode, eine Photodiode oder andere Arten geeigneter Lichtdetektoren umfassen. Die Lichtoptik 223 ist so konfiguriert, dass sie die Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 in einen Bereich 243 optisch abbildet, in welchem die Lichtempfangsfläche 235 angeordnet ist. Aufgrund dieser optischen Abbildung werden optische Abbilder der Auftrefforte 213 in dem Bereich 243 erzeugt. Für einen jeden der Auftrefforte 213 ist in dem Bereich 243 eine separate Lichtempfangsfläche 235 des Lichtdetektionssystems 237 vorgesehen. Eine jede der weiteren Lichtempfangsflächen 235 ist durch eine Stirnseite eines Lichtleiters 239 gebildet, welche das in die Stirnseite eingekoppelte Licht zu einem Lichtdetektor 241 leitet. Aufgrund der optischen Abbildung ist einem jeden der Auftrefforte 213 eine Lichtempfangsfläche 235 zugeordnet, wobei das in eine jeweilige Lichtempfangsfläche 235 eintretende Licht durch einen separaten Lichtdetektor 241 detektiert wird. Die Lichtdetektoren 241 geben über Signalleitungen 245 elektrische Signale aus. Diese elektrischen Signale repräsentieren Intensitäten der Teilchenstrahlen 9. Somit definieren die Orte auf der Oberfläche der Szintillatorplatte, welche auf die Lichtempfangsfläche eines Lichtdetektors 241 abgebildet wird, einen Detektionsbereich, und das Szintillatormaterial in diesem Detektionsbereich, die Lichtoptik 223, die Glasfaser 239, die zu diesem Lichtdetektor führt und dieser Lichtdetektor einen Wandler, der elektrische Signale erzeugt, die die auf den Detektionsbereich treffende Teilchenintensität repräsentieren.
In dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Lichtdetektoren entfernt von den Lichtempfangsflächen angeordnet, auf die die Lichtoptik die Szintillator-Platte abbildet, und das empfangene Licht wird den Lichtdetektoren durch Glasfasern zugleitet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Lichtdetektoren direkt dort angeordnet sind, wo die Lichtoptik das Bild der Szintillator-Platte erzeugt und die lichtempfindlichen Flächen somit die Lichtempfangsflächen bilden. Die Lichtempfangsflächen sind in einem dritten Feld angeordnet.
Die Elektronenstrahlen 9 verlaufen in einem Vakuum, und auch die Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 ist im Vakuum angeordnet. Die Lichtoptik 223 kann außerhalb des Vakuums angeordnet sein, wobei dann ein Vakuumfenster im Strahlengang des Lichtstrahls 221 vorgesehen ist, welches von dem Strahl 221 durchsetzt wird und das Vakuum von der Umgebung trennt.
Die auf die Szintillator-Platte 207 treffenden Elektronenstrahlen können Restgasmoleküle im Bereich vor der Szintillator-Platte ionisieren, was an den Auftrefforten 213 zu elektrischen Aufladungen führt, welche wiederum in dem Vakuum verbleibende gasförmige Verunreinigungen anziehen können, so dass diese an den Auftrefforten 213 auf der Szintillator-Platte 207 abgeschieden werden und zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des Szintillatormaterials führen, so dass die Intensität der durch die auftreffenden Elektronenstrahlen 9 hervorgerufenen Lichtstrahlen 221 mit der Zeit abnimmt. Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, dass die Auftrefforte 213 in eine Richtung 247 senkrecht zur Flächennormalen 249 der Szintillator-Platte verlagert werden, welche orthogonal zu einer Normalen 249 bezüglich der Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 orientiert ist. Damit treffen die Elektronenstrahlen 9 nicht immer an den gleichen Auftrefforten 213 auf der Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 auf, sondern werden über die Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 und damit zu immer wieder neuen Orten auf der Oberfläche 208 bewegt. Eine an bestimmten Orten auf der Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207 erfolgte Kontaminierung behindert dann nicht die Erzeugung von Licht aus den auftreffenden Elektronenstrahlen 9 an den Auftrefforten 213.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Verlagerung der Auftrefforte 213 relativ zu der Szintillator-Platte 207 zu erzeugen. Einige dieser mehreren Möglichkeiten sind in der 2 dargestellt, wobei es nicht notwendig ist, sämtliche der in 2 dargestellten Möglichkeiten der Verlagerung der Auftrefforte 213 relativ zu der Szintillator-Platte 207 in der Praxis zu realisieren. Es ist ausreichend, beispielsweise nur eine einzige dieser Möglichkeiten zu realisieren.
Eine der Möglichkeiten der Verlagerung der Auftrefforte 213 relativ zu der Szintillator-Platte 207 besteht darin, dass die Szintillator-Platte 207 selbst in die Richtung 247 senkrecht zur Flächennormalen 249 der Szintillator-Platte verlagert wird. Hierzu ist ein Aktuator 251 vorgesehen, welcher mit der Szintillator-Platte 207 gekoppelt ist, um diese in die Richtung 247 senkrecht zur Flächennormalen 249 der Szintillator-Platte zu bewegen. In 2 sind zwei Stellungen der Szintillator-Platte 207 dargestellt, und zwar eine mit durchgezogenen Linien und eine mit gestrichelten Linien. Der Aktuator 251 wird von einer Steuerung 253 kontrolliert, welche den Aktuator 251 ansteuert, um eine Bewegung der Szintillator-Platte 207 relativ zu Komponenten der Elektronenoptik 204 in die Richtung 247 zu erzeugen. Diese Bewegung kann beispielsweise gleichförmig oder schrittweise erfolgen. Eine Geschwindigkeit der Bewegung kann beispielsweise 0,01 mm pro Stunde Betriebszeit bis 0,1 mm pro Stunde Betriebszeit oder mehr betragen. Die Bewegung kann ein Ausmaß bzw. einen Hub umfassen, der größer ist als ein 0,1-faches des Abstands p2 der Auftrefforte 213 der Elektronenstrahlen 9 voneinander.
Wenn die Szintillator-Platte 207 relativ zu den Komponenten der Elektronenoptik 204 bewegt wird, wird die Lage der Auftrefforte 213 relativ zu der Elektronenoptik 204 und relativ zu der Lichtoptik 223 nicht verändert, so dass die Lichtoptik 223 die Auftrefforte 213 weiterhin in den Bereich 243 abbildet, in welchem die Lichtempfangsflächen 235 des zugeordneten Lichtdetektors 237 angeordnet sind, so dass die Intensitäten der Elektronenstrahlen 9 bei unveränderter Lichtoptik 223 ständig von dem Lichtdetektor 237 detektiert werden können.
Eine weitere Möglichkeit, die Verlagerung der Auftrefforte relativ zu der Szintillator-Platte 207 herbeizuführen besteht darin, die Elektronenstrahlen vor deren Auftreffen auf die Szintillator-Platte 207 abzulenken. Hierzu kann die Elektronenoptik 204 einen Strahlablenker 255 umfassen, der die Elektronenstrahlen 9 gemeinsam ablenkt. Der Strahlablenker 255 kann beispielsweise zwei Elektroden 256 umfassen, welche beidseits des Bündels von Elektronenstrahlen 9 angeordnet sind und an welche die Steuerung 253 geeignete Ablenkspannungen anlegt.
Der Strahlablenker 255 lenkt sämtliche Elektronenstrahlen 9 gemeinsam ab, so dass die Auftrefforte 213 relativ zu der Szintillator-Platte 207 verlagert werden. In 2 ist beispielhaft die Ablenkung des mittleren Elektronenstrahls 9 durch einen Pfeil 9' dargestellt. Der abgelenkte Elektronenstrahl 9' trifft an einem verlagerten Auftreffort 213' auf die Oberfläche 208 der Szintillator-Platte 207, und von dem verlagerten Auftreffort 213 geht ein Lichtstrahl 221' aus, welcher in Bezug auf den dargestellten Lichtstrahl 221 verlagert ist, welcher von dem unverlagerten Auftreffort 213 des mittleren Elektronenstrahls 9 ausgeht. Bei unveränderter Abbildungsoptik 323 wird allerdings der verlagerte Auftreffort 213' nicht unbedingt auf die Lichtempfangsfläche 235 abgebildet, welche dem mittleren Elektronenstrahl 9 zugeordnet ist. Deshalb ist es notwendig, die Verlagerung des Auftrefforts 213' relativ zu der Lichtoptik 223 zu kompensieren. Hierzu gibt es wiederum mehrere Möglichkeiten.
Eine Möglichkeit besteht darin, den Spiegel 227 als einen Schwenkspiegel auszubilden, welcher durch einen Aktuator 257 verschwenkbar ist, wie dies durch einen Pfeil 258 angedeutet ist. Der Aktuator 257 wird durch die Steuerung 253 derart kontrolliert, dass der verlagerte Lichtstrahl 221 an dem Schwenkspiegel 227 derart reflektiert wird, dass er im Wesentlichen mit dem Strahlengang des unverlagerten Lichtstrahls 221 zusammenfällt und das von dem verlagerten Auftreffort 213' ausgehende Licht wieder auf diejenige Lichtempfangsfläche 235 trifft, welche dem mittleren Elektronenstrahl 9 zugeordnet ist. Diese Ablenkung des Lichtstrahls 221' durch den Schwenkspiegel 227 findet für sämtliche von der Vielzahl von Auftrefforten 213 ausgehenden Lichtstrahlen statt, so dass diese alle auf die ihnen zugeordneten Lichtempfangsflächen 235 treffen und damit die Intensitäten sämtlicher ausgelenkter Elektronenstrahlen 9' detektiert werden können.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Datenerfassungssystems des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops 1. Das Datenerfassungssystem 500 umfasst ein Steuerungscomputersystem 503 und mehrere Bildaufnahmecomputersysteme 505. An ein jedes Bildaufnahmecomputersystem 505 sind mehrere Framegrabber 507 angeschlossen. Ein jeder der Framegrabber 507 ist über eine der Signalleitungen 245 mit einem der Lichtdetektoren 241 verbunden, um die von diesen ausgegebenen elektrischen Signale zu empfangen. Diese elektrischen Signale können Analogsignale sein, welche in dem Framegrabber digitalisiert werden. Der Framegrabber 507 erhält auf eine in der 3 nicht dargestellte Weise auch Information darüber, wie weit die Scanauslenkung der auf das Objekt 7 treffenden Teilchenstrahlen 3 fortgeschritten ist. Diese Information kann den Framegrabbern 507 beispielsweise über ein Taktsignal zugeführt werden, welches von dem Steuerungscomputersystem 503 oder einen anderen Taktgenerator ausgegeben wird und beispielsweise ebenfalls zur Steuerung der Scanauslenkung der Teilchenstrahlen 3 dient. Die Framegrabber 507 erzeugen dann jeweils Bildinformation, indem sie detektierte Teilchenintensitäten in Grauwerte eines Bilds umwandeln und diese einem Ort im Bild zuordnen. Die Bildinformation ist zweidimensional und kann in einem linearen Datenspeicher spaltenweise oder zeilenweise abgelegt werden, um nachfolgend adressierbar zu sein. Die Bildinformation für ein jedes der detektierten Bilder wird von dem Framegrabber 507 an das Bildaufnahmecomputersystem 505 übergeben, indem der Framegrabber 507 die Bildinformation zum Beispiel direkt in den Arbeitsspeicher des Bildaufnahmecomputersystems 505 schreibt. Allerdings ist es auch möglich, dass das Bildaufnahmecomputersystem 505 die Bilddaten von dem Framegrabber 507 ausliest und selbst in den eigenen Arbeitsspeicher schreibt.
An ein jedes der Bildaufnahmecomputersysteme 505 sind so viele Framegrabber 507 angeschlossen, dass die von den mehreren Framegrabbern 507 erzeugten Bilddaten von dem Bildaufnahmecomputersystem in Echtzeit verarbeitet werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind bis zu acht Framegrabber 507 an ein Bildaufnahmecomputersystem 505 angeschlossen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Zahl der eingesetzten Teilchenstrahlen 3 61. Entsprechend sind 61 Lichtdetektoren 241 und 61 Framegrabber 245 vorgesehen. Damit sind acht Bildaufnahmecomputersysteme 505 notwendig, wobei an sieben der Bildaufnahmecomputersysteme 505 jeweils acht Framegrabber 507 angeschlossen sind und an das achte Bildaufnahmecomputersystem vier Framegrabber 507 angeschlossen sind. Es ist auch möglich, Framegrabber einzusetzen, welche mehrere Kanäle aufweisen, so dass mehrere Lichtdetektoren an einem Framegrabber angeschlossen sind. Beispielsweise können vier Framegrabber eingesetzt werden, welche jeweils 16 Kanäle aufweisen. Einige Kanäle bleiben dann unbenutzt und können als Reserve im Falle eines Defekts eines der Framegrabber dienen.
Ein jedes der Bildaufnahmecomputersysteme 505 hat einen schnellen Hauptspeicher, in welchem die von den Framegrabbern erzeugten Bilddaten zur Weiterverarbeitung eingespeichert werden. Dieser Hauptspeicher ist durch einen oder mehrere Prozessoren des Bildaufnahmecomputersystems 505 adressierbar, so dass der eine oder die mehreren Prozessoren des Bildaufnahmecomputersystems 505 auf den Hauptspeicher zugreifen können und die Bilddaten verarbeiten können. Die mehreren Bildaufnahmecomputersysteme 505 sind allerdings dahingehend verschieden, dass ihre schnellen Hauptspeicher und Prozessoren voneinander verschieden sind. Dies schließt allerdings nicht aus, dass die mehreren Bildaufnahmecomputersysteme Peripheriekomponenten, wie beispielsweise elektrische Spannungsversorgungen und andere Schnittstellen, gemeinsam haben oder in einem gemeinsamen Gehäuse oder Rack eingebaut sind.
Ein jedes der Bildaufnahmecomputersysteme verarbeitet die erhaltenen Bilddaten, indem aus diesen jeweils eine Bilddatei erzeugt wird. Diese enthält neben den reinen Bilddaten auch Metadaten, welche die Bilddaten beschreiben. Diese Metadaten können beispielsweise eine Zeit der Bildaufnahme oder eine Bildnummer umfassen, sie können den Teilchenstrahl kennzeichnen, mit dem das jeweilige Bild aufgenommen wurde, sie können eine Position des Probentisches relativ zu dem Teilchenmikroskop repräsentieren oder die Position des aufgenommenen Bilds an dem Objekt in dessen Koordinatensystem repräsentieren, sie können eine von einem Benutzer vergebene Kennzeichnung des untersuchten Objekts und weitere Informationen enthalten. Die Bildinformation selbst kann von dem Bildaufnahmecomputersystem auch komprimiert werden. Ferner kann das Bildaufnahmecomputersystem die Bilder verarbeiten, indem beispielsweise ein Bildrauschen geglättet wird und Kontraste erhöht oder erniedrigt werden. Im Grunde besteht allerdings ein Interesse daran, die gewonnenen Bilddaten möglichst umfassend in den Bilddateien zu repräsentieren, so dass möglichst die ganze Bildinformation in den Bilddateien enthalten ist und für die spätere Analyse der Bilder zur Verfügung steht.
Die Bildaufnahmecomputersysteme speichern die erzeugten Bilddateien in einem Datenspeicher 508. Der Datenspeicher kann ein magnetischer Festplattenspeicher, ein Halbleiterspeicher (SSD, Flash) oder ein über ein Netzwerk angeschlossenes Speichersystem sein. Computersysteme und Software, welche die nachfolgende Analyse der Bilder vornehmen, beziehen die Bilddateien dann von dem Datenspeicher 508. In dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist ein einziger Datenspeicher 508 vorgesehen, in welchem die Bildaufnahmecomputersysteme 505 die erzeugten Bilddaten speichern. Es ist jedoch auch möglich, mehrere solcher Datenspeicher vorzusehen, wobei jeweils ein Datenspeicher einer Gruppe von Bildaufnahmecomputersystemen oder einem einzigen Bildaufnahmecomputersystem zugeordnet ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden 61 Teilchenstrahlen 3 eingesetzt. Diese werden über die Oberfläche des Objekts 7 gescannt, wobei pro Sekunde beispielsweise 1 × 10⁶ bis 100 × 10⁶ Punkte abgescannt werden. Bei 40 × 10⁶ pro Sekunde abgescannten Punkten erzeugt ein jeder Framegrabber Grauwerte für 40 × 10⁶ Pixel pro Sekunde. Ein jeder Grauwert kann durch 8 Bit repräsentiert sein. Bei beispielsweise 5000 × 4000 Pixeln pro Bild führt dies zu einer Datenmenge von etwa 20 Megabyte pro Bild. Bei einer Pixelrate eines jeden Teilchenstrahls von etwa 40 MHz dauert die Aufnahme eines Bilds entsprechend eine halbe Sekunde, so dass die acht Bildaufnahmecomputersysteme für die 61 Teilchenstrahlen entsprechend 2,4 Gigabyte pro Sekunde an den Datenspeicher übertragen.
Diese Datenmenge ist sehr groß und nicht auf einfache Weise in Echtzeit zu verarbeiten. Allerdings ist es wünschenswert, dennoch Informationen zur Bildgewinnung in Echtzeit zu erhalten und zu verarbeiten. Beispielsweise möchte ein Benutzer eine in Echtzeit erzeugte Ansicht der gescannten Fläche für die Gesamtheit der Teilchenstrahlen erhalten. Hierzu ist das Steuerungscomputersystem vorgesehen, welches von den Bildaufnahmecomputersystemen Bilddateien erhält, welche aufgrund ihrer reduzierten enthaltenen Datenmenge zur Verarbeitung in Echtzeit geeignet sind. Die Bildaufnahmecomputersysteme 505 erzeugen aus den erhaltenen Bilddaten für einzelne Bilder Bilddaten für reduzierte Bilder, welche eine geringere Menge an Bildinformation aufweisen und damit zu kleineren Dateien geformt werden können. Diese kleinere Dateien werden von den Bildaufnahmecomputersystemen 505 an das Steuerungscomputersystem 503 übertragen. Die kleineren Dateien können dadurch erzeugt werden, dass aus den ursprünglichen Bilddaten die Daten einzelner Pixel, wie beispielsweise jedes zweite Pixel, entfernt werden, die Zahl der verwendeten Grauwerte reduziert wird und Bildkompressionstechniken eingesetzt werden. Auch ist es möglich, die Zahl der Pixel des Bildes zu reduzieren, indem einzelne Pixel des erzeugten Bildes durch Integration oder Mittelung mehrerer ursprünglicher Pixel erhalten werden. Beispielsweise können 2 × 2 oder 3 × 3 ursprüngliche Pixel zu einem Pixel des erzeugten Bilds reduzierter Bildinformation oder Auflösung zusammengenommen werden.
Diese Bilddateien mit der kleineren Dateigröße können von dem Steuerungscomputersystem 503 in Echtzeit verarbeitet werden. In Abhängigkeit von dieser Verarbeitung kann beispielsweise auch das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1 gesteuert werden. Beispielsweise können teilchenoptische Komponenten des Mikroskops in Abhängigkeit von dieser Bildverarbeitung eingestellt werden.
Das Steuerungscomputersystem 503 stellt die durch die kleinen Dateien repräsentierten Bilder auf einem Bildschirm 509 dar. Die Art und Weise, wie die kleineren Dateien von dem Bildaufnahmecomputersystemen 505 erzeugt werden, kann ausgewählt werden. Insbesondere kann die Größe der kleineren Dateien eingestellt werden, beispielsweise indem ein Kompressionsverhältnis oder ein erlaubter Datenverlust bei der Reduzierung der Dateigrößen eingestellt werden. Ist die Dateigröße geringer, kann die Darstellung derselben auf dem Bildschirm 509 häufiger aktualisiert werden.
Der Inhalt der Darstellung der kleinen Dateien auf dem Bildschirm 509 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 erläutert.
4 ist eine schematische Ansicht einer Darstellung auf dem Bildschirm 509 des Datenerfassungssystems 500. Auf dem Bildschirm 509 wird ein linkes Bildfenster 511 und ein rechtes Bildfenster 513 dargestellt. In dem rechten Bildfenster 513 werden die durch die kleinen Dateien repräsentierten Bilder dargestellt und zu einem Gesamtbild zusammengefügt. Die einzelnen Bilder weisen jeweils rechteckige Gestalt auf. In dem dargestellten Beispiel ist die Gestalt der Bilder jeweils quadratisch. In 4 sind die einzelnen Bilder mit dem Bezugszeichen 515 versehen.
Ein jedes der Bilder 515 ist in dem Fenster 513 an einer besonderen Position angeordnet. Die Positionen der Bilder können jeweils durch einen Hinführungsvektor 517, der für sämtliche Bilder 515 gleich ist, und einen zweidimensionalen Ortsvektor 519 beschrieben werden, welcher von der Spitze des Hinführungsvektors 517 zu einem Referenzpunkt 521 in dem jeweiligen Bild führt. In dem dargestellten Beispiel sind die Mittelpunkte der Bilder 515 jeweils die Referenzpunkte 521. Es ist jedoch auch möglich, andere Punkte als Referenzpunkte zu verwenden, wie beispielsweise die linke untere Ecke eines Bilds 515. Auch müssen die Referenzpunkte nicht für alle Bilder gleich sein. Der Hinführungsvektor 517 kann im Prinzip beliebig gewählt werden. In dem dargestellten Beispiel geht er von der linken unteren Ecke des Fensters 513 aus und führt zu einem frei gewählten Punkt innerhalb des Fensters.
Die Ortsvektoren 519 sind so gewählt, dass die einzelnen Bilder 515 in dem in 4 dargestellten Muster angeordnet sind, so dass mehrere Zeilen 523 von Bildern entstehen, wobei eine obere Zeile eine minimale Anzahl von Bildern enthält, eine mittlere Zeile eine maximale Anzahl von Bildern enthält und eine untere Zeile wiederum die minimale Anzahl von Bildern enthält. Von Zeile zu Zeile nimmt die Anzahl der Bilder um jeweils eins zu bzw. um jeweils eins ab. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die obere, erste Zeile fünf Bilder, die zweite Zeile sechs Bilder, die dritte Zeile sieben Bilder, die vierte Zeile acht Bilder, die fünfte Zeile neun Bilder, die sechste Zeile acht Bilder, die siebte Zeile sieben Bilder, die achte Zeile sechs Bilder und die neunte Zeile fünf Bilder. Die Bilder von einander benachbarten Zeilen sind relativ zueinander in Zeilenrichtung um eine halbe Breite der Bilder versetzt. Dies ist daran ersichtlich, für eine Gruppe aus einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Zeile 523, die in dieser Reihenfolge unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, gilt, dass die Mittelpunkte 521 mehrerer Rechtecke 515 der ersten Zeile jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der dritten Zeile auf zweiten Geraden 525 angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden 522 erstrecken, und die Mittelpunkte mehrerer Rechtecke der zweiten Zeile jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der vierten Zeile auf dritten Geraden 526 angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden 522 erstrecken. Insbesondere sind dann mehrere der zweiten Geraden jeweils mittig zwischen zwei einander unmittelbar benachbarten dritten Geraden angeordnet.
Um diese Anordnung von Bildern in dem Fenster 513 zu erreichen, unterhält das Steuerungscomputersystem 503 eine Datenstruktur, welche eine Zuordnung von Framegrabbern 507 zu Ortsvektoren 519 repräsentiert. Das Steuerungscomputersystem erhält zusammen mit einer jeden Bilddatei oder aus Metadaten in der Bilddatei Information darüber, welcher der mehreren Framegrabber 507 die Signale erzeugt hat, aus welchen die Bilddatei erzeugt wurde. Mit dieser Information kann das Steuerungscomputersystem aus der Datenstruktur den Hinführungsvektor 519 gewinnen, der für die Darstellung des Bilds 515 in dem Fenster 513 zu verwenden ist und entsprechend ein jedes der gewonnenen Bilder an einer Position in dem Fenster 513 darstellen, der dem jeweiligen Framegrabber 507 zugeordnet ist. Die Datenstruktur kann in einer Konfigurationsdatei des Steuerungscomputersystems gespeichert sein. Die Ortsvektoren 519 können beliebig gewählt werden, so dass beispielsweise ein gedrehtes Hexagon entsteht und/oder der Abstand der Bilder voneinander variabel eingestellt werden kann.
Die Anordnung der Bilder 515 in dem Fenster 513 entspricht geometrisch der Anordnung der auf das Objekt gerichteten Teilchenstrahlen 3 in der Ebene des Objekts. Die Bilder 15 in dem Fenster 513 erzeugen zusammen ein Übersichtsbild des aktuell durch das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop abgescannten Bereichs des Objekts. Die Erzeugung dieses Übersichtsbilds und dessen Darstellung ermöglicht es dem Benutzer, den Fortgang der Untersuchung des Objekts mit dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop zu überwachen. Insbesondere kann der Benutzer durch Betrachten des Übersichtsbilds verifizieren, dass das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop momentan korrekt arbeitet, und eventuell entstehende Probleme können frühzeitig erkannt werden.
Damit stellt ein Umriss der gesamten Anordnung der Bilder 515 einen Umriss des Bildfelds des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops dar. Dieser Umriss des Bildfelds ist, grob gesehen, sechseckig, wobei die obere und die untere Kante des Bildfelds jeweils durch gerade Linien definiert sind und die vier in der Darstellung der 4 schräg verlaufenden Kanten des Bildfelds durch stufenförmig verlaufende Linien begrenzt sind.
Die Gestalt des Bildfelds des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops, welche, grob gesehen, sechseckig ist und sowohl gerade als auch stufenförmige Ränder aufweist, ist zur Tessellation, das heißt lückenlosen und überlappungsfreien Überdeckung einer größeren Fläche, geeignet, so dass Bilder einer größeren Fläche durch das Aufnehmen mehrerer Bilder nacheinander effizient gewonnen werden können. Dies wird nachfolgend anhand des auf dem Bildschirm 509 dargestellten linken Fensters erläutert. Das linke Fenster 511 zeigt ein Übersichtsbild 527 des zu untersuchenden Objekts, wobei das Übersichtsbild 527 mit einem von dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop verschiedenen Mikroskop gewonnen wurde. Beispielsweise kann das Übersichtsbild 527 von einem Lichtmikroskop erzeugt sein oder vorangehend von dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop in einem anderen Abbildungs- oder Beleuchtungsmodus erzeugt worden sein.
Inhalte des Übersichtsbilds 527 sind in der Darstellung der 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Allerdings kann der Benutzer diese Inhalte sehen und darin interessierende Bereiche identifizieren, welche nachfolgend mit dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop untersucht werden sollen. Ein Beispiel für einen interessierenden Bereich ist in 4 mit einer Umrisslinie 529 dargestellt. Die Umrisslinie 527 ist eine aus mehreren Geraden 529 zusammengesetzte geschlossene Linie und definiert den Rand des interessierenden Bereichs, welcher auch mit dem englischen Begriff ”region of interest” bezeichnet werden kann. Die Linien 529 werden vom Benutzer nach Analyse des Übersichtsbilds 527 und Identifikation der darin enthaltenen interessierenden Objekte in dem Übersichtsbild 527 gesetzt, wozu das Steuerungscomputersystem ein geeignetes Softwaremodul bereitstellt, welches der Benutzer mit einem Eingabewerkzeug, wie beispielsweise einer Maus, die einen Cursor auf dem Bildschirm 509 bewegt, bedienen kann.
Nachdem der interessierende Bereich als durch die Linie 527 begrenzte Fläche festgelegt ist, berechnet das Steuerungscomputersystem eine Tessellation der Fläche 527 mit Flächenstücken 531, welche jeweils dem Bildfeld des Teilchenmikroskops entsprechen. In dem Übersichtsbild 527 sind diese Flächenstücke 531 als Sechsecke dargestellt, welche jeweils die grobe Gestalt des Bildfelds des Teilchenmikroskops wiedergeben, wobei die in dem Übersichtsbild 527 schräg zur Horizontalen verlaufenden Begrenzungslinien der Sechsecke als Geraden dargestellt sind.
Tatsächlich sind diese Begrenzungslinien allerdings gestufte Linien, wie dies aus der Darstellung des Flächenstücks in dem rechten Fenster 513 des Bildschirms 509 gezeigt ist. Dennoch erlaubt es die gestufte schräge Begrenzungslinie der Flächenstücke, die Fläche des interessierenden Bereichs 527 mit den Flächenstücken 531 zu tesselieren, das heißt lückenlos und im Wesentlichen überlappungsfrei zu überdecken. Eine mögliche Tessellation des interessierenden Bereichs 527, welche von dem Steuerungscomputersystem berechnet wird, ist mit dem Feld von Sechsecken 531 in dem Übersichtsbild 527 dargestellt. Das Feld von Sechsecken 531 enthält nur solche Sechsecke, welche zur Überdeckung des gesamten interessierenden Bereichs 527 notwendig sind. Sechsecke, welche den interessierenden Bereich 527 nicht wenigstens teilweise überdecken, sind in dem Feld nicht enthalten. Die Flächenstücke 531 überdecken den interessierenden Bereich 527 im Wesentlichen überlappungsfrei. Dies bedeutet, dass geringfügige Überlappungen möglich sind und eventuell gezielt herbeigeführt werden, um kleine Teile des interessierenden Bereichs 527 mit jeweils zwei Flächenstücken 531 zu überdecken, so dass diese an ihrem Rand etwas überlappen, so dass durch Analyse der überlappenden Bereiche verifiziert werden kann, dass die Tesselierung korrekt ausgeführt wird. Ebenso können die Bilder 523 innerhalb der Zeile und zwischen einander benachbarten Zeilen etwas überlappen, um festzustellen, dass ein jeder der Teilchenstrahlen während des Scanvorgangs die gewünschten Auslenkungen erfährt.
Das Steuerungscomputersystem kann die berechnete Tessellation in dem Übersichtsbild 527 als Sechsecke 531 darstellen und von dem Benutzer eine Bestätigung verlangen. Nach Erhalt der Bestätigung, oder, falls eine solche nicht verlangt ist, unmittelbar nach Berechnung der Tessellation, steuert das Steuerungscomputersystem 503 das Mehrstrahl-Teilchenmikroskop 1 so an, dass für ein jedes der Flächenstücke 531 ein teilchenmikroskopisches Bild des Objekts gewonnen wird. Hierzu wird der Probentisch relativ zu dem Teilchenmikroskop nacheinander an Positionen verfahren, so dass bei einer jeden der Positionen das Bildfeld des Teilchenmikroskops einem der Flächenstücke 531 in dem Übersichtsbild 527 entspricht. An diesen Positionen des Objekts wird jeweils ein teilchenmikroskopisches Bild des Objekts gewonnen, wie dies vorangehend erläutert wurde. Nachdem nacheinander sämtliche Positionen abgefahren und die entsprechenden teilchenmikroskopischen Bilder gewonnen wurden und in dem Datenspeicher 508 abgespeichert wurden, können diese nachfolgend analysiert werden. Zudem kann das Steuerungscomputersystem die gewonnenen Bilder aus den erhaltenen kleineren Dateien in dem Fenster 511 an den den Flächenstücken 531 entsprechenden Positionen darstellen, so dass in dem Übersichtsbild 527 auch das zusammengesetzte teilchenoptische Bild des Objekts in Echtzeit gezeigt wird.
Das vorangehend anhand der 3 erläuterte Datenerfassungssystem hat mehrere Bildaufnahmecomputersysteme, wobei an jedes Bildaufnahmecomputersystem mehrere Framegrabber angeschlossen sind und an einem jeden der Framegrabber ein Lichtdetektor angeschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, an einen jeden der Bildaufnahmecomputersysteme 505 einen einzigen Framegrabber anzuschließen oder einen solchen in das Bildaufnahmecomputersystem zu integrieren, wobei an dem einen Framegrabber mehrere Lichtdetektoren angeschlossen sind.
In dem vorangehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind 61 Teilchenstrahlen in einem hexagonalen Muster so angeordnet, dass das Bildfeld insgesamt eine grob sechseckige Gestalt aufweist. Es ist jedoch auch möglich, mit anderen Gestalten der Bildfelder zu arbeiten. Beispielsweise kann ein rechteckiges Bildfeld eingesetzt werden, bei dem die Bilder in mehreren Zeilen angeordnet sind, wobei eine jede Zeile eine gleiche Anzahl von Bilder enthält und, in der Darstellung der 4, die linken Kanten von Bildern aufeinanderfolgender Zeilen fluchten. Weiter ist es möglich, eine Anordnung der Bilder in einer Mehrzahl von Zeilen vorzusehen, wobei die Anzahl der Bilder in aufeinanderfolgenden Zeilen abwechselnd n und n + 1 beträgt.
In den vorangehend erläuterten Ausführungsbeispielen werden die mehreren ersten Teilchenstrahlen erzeugt und durch eine einzige Objektivlinse auf das Objektfeld gerichtet. Es ist jedoch auch möglich, einen jeden der Teilchenstrahlen durch eine dem einzelnen Teilchenstrahl zugeordnete Objektivlinse auf das Objekt zu richten. Die erste Teilchenoptik eines derartigen Mehrstrahl-Teilchenmikroskops umfasst damit eine der Anzahl der Teilchenstrahlen entsprechende Anzahl von Objektivlinsen. Derartige Mehrstrahl-Teilchenmikroskope werden als Multicolumn/MultiBeam-Systeme bezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/024881 [0054]
WO 2007/028595 [0054]
WO 2007/028596 [0054]
WO 2007/060017 [0054]
DE 102013016113 [0054]
DE 102013014976 [0054]

Claims

Mehrstrahl-Teilchenmikroskop, umfassend: eine Mehrstrahlquelle (300), die dazu konfiguriert ist, ein erstes Feld (327) von mehreren ersten Teilchenstrahlen (3) zu erzeugen; eine erste Teilchenoptik, welche dazu konfiguriert ist, die ersten Teilchenstrahlen so auf ein Objekt (7) zu richten, dass die ersten Teilchenstrahlen an Auftrefforten (5) auf das Objekt treffen, welche ein zweites Feld (103) bilden; einen Detektor (209), welcher mehrere Detektionsbereiche aufweist, oder mehrere Detektoren, die jeweils einen, Detektionsbereich aufweisen, wobei die Detektionsbereiche in einem dritten Feld (217) angeordnet sind; wobei der Detektor oder die Detektoren mehrere Wandler (241, 507) umfassen, wobei jedem Detektionsbereich ein Wandler zugeordnet ist und dazu konfiguriert ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches eine Teilchenintensität repräsentiert, die auf den Detektionsbereich trifft; und ein Datenerfassungssystem (500), welches ein Steuerungscomputersystem (503), ein oder mehrere Bildaufnahmecomputersysteme (505), und einen Bildschirm (509) aufweist; wobei das oder die Bildaufnahmecomputersysteme (505) dazu konfiguriert ist/sind, – die elektrischen Signale von wenigstens einem der Wandler (507) zu empfangen und aus den empfangenen elektrischen Signalen eine erste Datei zu erzeugen, welche ein erstes teilchenmikroskopisches Bild eines Bereichs des Objekts repräsentiert, welcher von einem der mehreren ersten Teilchenstrahlen abgerastert wurde, wobei das durch die erste Datei repräsentierte Bild ein Bild mit großer Bildauflösung ist und die erste Datei eine Dateigröße aufweist, die größer ist als ein erster Wert, – aus den empfangenen elektrischen Signalen eine zweite Datei zu erzeugen, welche ein zweites teilchenmikroskopisches Bild des Bereichs des Objekts repräsentiert, wobei das durch die zweite Datei repräsentierte Bild ein Bild mit niedriger Bildauflösung ist und die zweite Datei eine Dateigröße aufweist, die kleiner ist als ein zweiter Wert, wobei der zweite Wert kleiner als der erste Wert ist, und – die zweite Datei an das Steuerungscomputersystem (503) zu übergeben; wobei das Steuerungscomputersystem (503) dazu konfiguriert ist, – von dem einen oder den mehreren Bildaufnahmecomputersystemen (505) die zweiten Bilder zu empfangen, – eine Datenstruktur zu unterhalten, welche eine Zuordnung von Wandlern (507) zu zweidimensionalen Ortsvektoren (519) repräsentiert, – die von den Wandlern (507) empfangenen Bilder auf dem Bildschirm (509) darzustellen, wobei ein Referenzpunkt (521) in einem jeden Bild (521) auf dem Bildschirm (509) in einem Koordinatensystem des Bildschirms an einem Ort angeordnet ist, der durch eine Summe aus einem Hinführungsvektor (517), der für sämtliche Bilder (515) gleich ist, und dem Ortsvektor (519) definierbar ist, der dem Wandler (507) zugeordnet ist, von dem das Bildaufnahmecomputersystem die elektrischen Signale empfangen hat, um das Bild zu erzeugen.
Mehrstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Teilchenoptik, welche dazu konfiguriert ist, von den Auftrefforten in dem zweiten Feld von Auftrefforten an dem Objekt ausgehende zweite Teilchenstrahlen so auf das dritte Feld von Detektionsbereichen zu richten, dass ein jeder der zweiten Teilchenstrahlen auf wenigstens einen der in dem dritten Feld angeordneten Detektionsbereiche trifft und voneinander verschiedene zweite Teilchenstrahlen auf voneinander verschiedene Detektionsbereiche treffen.
Mehrstrahl-Teilchenmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auftrefforte in dem zweiten Feld in einem Koordinatensystem des Objekts jeweils als eine Summe aus einem Hinführungsvektor, der für sämtliche Auftrefforte gleich ist, und einem Vektor definiert ist, und wobei ein jeder Ortsvektor in dem Koordinatensystem des Bildschirms ein Produkt aus einem der Vektoren in dem Koordinatensystem des Objekts mit einem Faktor ist, der für alle Ortsvektoren gleich ist.
Mehrstrahl-Teilchenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auftrefforte in dem zweiten Feld in einem hexagonalen Muster angeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops, dessen Bildfeld kleiner ist als ein interessierender Bereich eines zu untersuchenden Objekts, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Übersichtsbilds (527) eines Objekts (7) und eines in dem Übersichtsbild enthaltenen interessierenden Bereichs (527) des Objekts (7); Anordnen des zu untersuchenden Objekts an einem Probenhalter des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops; Bestimmen einer Koordinaten-Transformation, welche Koordinaten des Übersichtsbilds in Koordinaten des Probenhalters transformiert; Berechnen einer Tessellation des interessierenden Bereichs (527) mit Flächenstücken (531), die hinsichtlich ihrer Gestalt und Größe einem Bildfeld des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops entsprechen, so dass der interessierende Bereich (527) lückenlos und im wesentlichen überlappungsfrei mit den Flächenstücken (531) überdeckt ist; wiederholtes Durchführen der folgenden Maßnahmen: – Positionieren des Probentisches relativ zu dem Mehrstrahl-Teilchenmikroskop derart, dass das Bildfeld des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops mit einem der Flächenstücke übereinstimmt, und – Aufnehmen und Speichern eines teilchenmikroskopischen Bilds des Flächenstücks, und zwar für sämtliche Flächenstücke (531) der Tessellation; und Zusammenfügen der gespeicherten teilchenmikroskopischen Bilder so dass das zusammengefügte Bild ein teilchenmikroskopisches Bild wenigstens des gesamten interessierenden Bereichs (527) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die für die Tessellation verwendeten Flächenstücke (531) alle die gleiche Gestalt aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Flächenstücke (531) jeweils aus Rechtecken (515) gleicher Größe zusammengesetzt sind, wobei die Rechtecke in dem Flächenstück zeilenweise derart angeordnet sind, dass Mittelpunkte (521) der Rechtecke (515) innerhalb der Zeilen (523) entlang von zueinander parallelen ersten Geraden (522) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Flächenstück wenigstens eine Gruppe aus mehr als drei, insbesondere mehr als vier, Zeilen (523) aufweist, in welcher sich die Zahl der Rechtecke pro Zeile zwischen einander benachbarten Zeilen um eins unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Flächenstück einen ersten Rand (524) aufweist, welcher durch einen ersten Rand einer ersten Zeile (523) von Rechtecken definiert ist, wobei die erste Zeile eine minimale Zahl von Rechtecken enthält, wobei an die erste Zeile sich mindestens drei weitere Zeilen anschließen, welche jeweils eine Zahl von Rechtecken enthalten, die von Zeile zu Zeile zunimmt, bis wenigstens eine mittlere Zeile des Flächenstücks eine maximale Anzahl von Rechtecken enthält, und wobei an die wenigstens eine mittlere Zeile sich mindestens drei weitere Zeilen anschließen, welche jeweils eine Zahl von Rechtecken enthalten, die von Zeile zu Zeile abnimmt, bis eine letzte Zeile des Flächenstücks die minimale Anzahl von Rechtecken enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in der Gruppe eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Zeile (523) in dieser Reihenfolge unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei für die Mittelpunkte (521) mehrerer Rechtecke (515) der ersten Zeile gilt, dass sie jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der dritten Zeile auf zweiten Geraden (525) angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden (522) erstrecken, wobei für die Mittelpunkte mehrerer Rechtecke der zweiten Zeile gilt, dass sie jeweils gemeinsam mit einem Mittelpunkt eines Rechtecks aus der vierten Zeile auf dritten Geraden (526) angeordnet sind, welche sich orthogonal zu den ersten Geraden (522) erstrecken, und wobei für mehrere der zweiten Geraden gilt, dass sie jeweils mittig zwischen zwei einander unmittelbar benachbarten dritten Geraden angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei beim Aufnehmen des teilchenmikroskopischen Bilds des Flächenstücks ein jeder Teil des Flächenstücks, der einem der Rechtecke entspricht, durch einen einzigen Strahl des Mehrstrahl-Teilchenmikroskops abgerastert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Zahl der Rechtecke in dem Flächenstück 3n(n – 1) + 1 ist.