DE102017223435A1

DE102017223435A1 - Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops

Info

Publication number: DE102017223435A1
Application number: DE102017223435.0A
Authority: DE
Inventors: Susan Candell; Thomas Anthony Case; Lorenz Lechner
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: US20180172973A1; CN108231513A; CN108231513B; DE102017223435B9; US10838191B2; DE102017223435B4

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops umfasst Aufzeichnen eines ersten Bildeseiner Probe, wobei das erste Bild ein erstes Merkmal Fenthält; Aufzeichnen eines zweiten Bildesder Probe, wobei das zweite Bild ein zweites Merkmal Fenthält, das mit einem Abstand vom ersten Merkmal angeordnet ist; Verschieben der Probe relativ zum Mikroskop um eine VerschiebungAufzeichnen eines dritten Bildesder Probe, wobei das dritte Bild das zweite Merkmal enthält; Aufzeichnen eines vierten Bildesder Probe, wobei das vierte Bild ein drittes Merkmal Fenthält, das mit einem Abstand vom zweiten Merkmal angeordnet ist; und Bestimmen einer Positiondes dritten Merkmals relativ zum ersten Merkmal basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Bild.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betrieb von Mikroskopen. Diese Verfahren können insbesondere Verfahren zum Durchführen von Präzisionsmessungen an Objekten unter Verwendung von Mikroskopen beinhalten. Die mit den Verfahren betriebenen Mikroskope können insbesondere Rastermikroskope, wie etwa Teilchenstrahlmikroskope, beispielsweise Rasterelektronenmikroskope und Rasterionenmikroskope, und Lichtmikroskope, beispielsweise Rasterlasermikroskope und Konfokalmikroskope, beinhalten.
HINTERGRUND
Rastermikroskope sind in der Lage, Daten mit hohen lateralen Auflösungen zu sammeln. Ein Objekt wird auf einem Tisch relativ zum Mikroskop positioniert und ein Sondenstrahl wird über einen Teil des Objekts gescannt. Der auf das Objekt einfallende Sondenstrahl erzeugt Signale, die detektiert werden und mit der gegenwärtigen Ablenkposition des Strahls assoziiert werden. Die gesammelten Daten können als ein Bild angezeigt oder für gewünschte Zwecke verarbeitet werden. Es ist üblich, Daten von einem rechteckigen Bereich auf dem Objekt zu erfassen, indem der Strahl in eine Hauptscanrichtung, die gewöhnlich als eine x-Richtung oder horizontale Richtung bezeichnet wird, und eine Subscanrichtung, die dann als y-Richtung oder vertikale Richtung bezeichnet wird, gescannt wird. Wenn der Bereich gescannt worden ist, werden Messdaten gesammelt, die einem Array von Orten x, y entsprechen. Im Sichtfeld des Mikroskops kann der Strahl zu einer beliebigen gewünschten Position mit sehr hoher Genauigkeit gerichtet werden. Die Genauigkeit der Positionierung des Strahls definiert die Bilderfassungsauflösung des aufgezeichneten Bildes. Wenn das Scannen durchgeführt wird, wird der Strahl zu einer Position gerichtet, verbleibt dort für eine Verweilzeit, um genügend Signale zu sammeln, die die mit dieser Position assoziierten Daten bilden, und dann wird der Strahl um eine Schrittgröße nach vorne zu einer nächsten Position bewegt und Signale werden während der Verweilzeit gesammelt und mit dieser nächsten Position assoziiert und so weiter. Alternativ dazu kann der Strahl gescannt werden, indem der Strahl kontinuierlich über das Objekt bewegt wird und Signale über einen vorbestimmten Zeitraum, während der Strahl bewegt wird, gesammelt und integriert werden. Die während dieses Zeitraums integrierten Signale werden mit einem Pixel des Bildes assoziiert; in dieser Prozedur definiert der vorbestimmte Zeitraum ein Maß für die Verweilzeit. Falls ein derartiges Scannen am gesamten Sichtfeld des Mikroskops unter Verwendung von relativ kleinen Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abständen zwischen benachbarten Pixeln durchgeführt wird, um ein Bild mit einer sehr hohen Auflösung zu erzeugen, werden Signale von einer enormen Anzahl von Orten gesammelt, was eine unpraktische Menge an Zeit zum Aufzeichnen eines Bildes benötigt. Die Zeit zum Aufzeichnen eines Bildes wird durch die Anzahl von Pixeln multipliziert mit der Verweilzeit bestimmt. In der Praxis ist die Anzahl von Pixeln eines aufgezeichneten Bildes eines Objektfelds typischerweise eingeschränkt, zum Beispiel auf 1024 x 1024 oder 2048 x 2048. Falls daher die Anzahl von Pixeln eines Bildes mit höherer Auflösung die gleiche ist wie die Anzahl von Pixeln des Bildes mit niedrigerer Auflösung, wird das Bild mit höherer Auflösung aus einem kleineren Objektfeld innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops erhalten und das Bild mit niedrigerer Auflösung wird von einem größeren Objektfeld innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops erhalten. Bilder mit höherer und niedrigerer Auflösung können sich jedoch auch bezüglich der Anzahl von Pixeln, die in den Bildern enthalten sind, unterscheiden. Angenommen, dass jedes Pixel im Bild einem Ort auf dem Objekt entspricht, von dem die im Pixel enthaltenen Bildinformationen gesammelt werden, unterscheiden sich Bilder mit höherer Auflösung von einem Bild mit niedrigerer Auflösung darin, dass die Orte auf dem Objekt, die benachbarten Pixeln im Bild mit höherer Auflösung entsprechen, kleinere Abstände zueinander als die Orte auf dem Objekt, die benachbarten Pixeln im Bild mit niedrigerer Auflösung entsprechen, aufweisen. Oder, mit anderen Worten, sind die Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstände zwischen benachbarten Pixeln, wie auf dem für ein Bild mit einer gegebenen Auflösung verwendeten Objekt gemessen, kleiner als die Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstände zwischen benachbarten Pixeln, wie auf dem für ein Bild mit einer niedrigeren Auflösung als die gegebene Auflösung verwendeten Objekt gemessen.
Eigenschaften von Merkmalen, die innerhalb des gleichen gescannten Objektfelds enthalten sind, wie etwa relative Positionen dieser Merkmale, können mit einer Genauigkeit bestimmt werden, die der gegebenen, zum Aufzeichnen eines Bildes verwendeten Scanauflösung entspricht, indem die Merkmale innerhalb des Bildes identifiziert und Positionen der Merkmale innerhalb des Bildes bestimmt werden. Falls zwei Merkmale des Objekts einen Abstand zueinander aufweisen, der größer als das Sichtfeld des Mikroskops ist, tritt das Problem auf, dass es nicht möglich ist, ein Bild aufzuzeichnen, das beide Merkmale enthält. Falls gewünscht wird, den Abstand zwischen diesen beiden Merkmalen zu messen, wird der Tisch gewöhnlich relativ zum Mikroskop bewegt, so dass sich das erste Merkmal innerhalb des Sichtfelds befindet, ein erstes Bild, das das erste Merkmal enthält, aufgezeichnet wird, der Tisch dann relativ zum Mikroskop verrückt wird, bis sich das zweite Merkmal innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops befindet, und ein zweites Bild, das das zweite Merkmal enthält, aufgezeichnet wird. Die relative Position der beiden Merkmale kann basierend auf den Positionen des ersten und des zweiten Merkmals innerhalb des ersten bzw. des zweiten Bildes und der Menge an Verschiebung des Tisches zwischen den Bildaufzeichnungen bestimmt werden. Es ist ersichtlich, dass die Genauigkeit der Positionsmessung durch die Genauigkeit der Messung der Verschiebung des Tisches eingeschränkt wird. Geräte zum Messen von Tischpositionen mit hoher Genauigkeit, wie etwa ein Interferometer, sind kostspielig und dennoch in ihrer Genauigkeit eingeschränkt.
Ein anderes herkömmliches Verfahren zum Messen von Merkmalen innerhalb eines Bereichs von Interesse, der größer als das Sichtfeld des Mikroskops ist, wird im Stand der Technik als Stitching bezeichnet. In derartigen Verfahren werden mehrere überlappende Bilder aufgezeichnet, bis der Bereich von Interesse ausreichend abgedeckt ist. Relative Positionen zwischen benachbarten Bildern können dann mit einer relativ hohen Genauigkeit bestimmt werden, indem Bildmerkmale, die in der Überlappung zwischen benachbarten Bildern enthalten sind, korreliert werden. Es ist möglich, ein großes Bild, das den Bereich von Interesse enthält, aus den individuellen überlappenden Bildern „zusammenzuheften“ und die Position der beiden Merkmale innerhalb des Bereichs von Interesse durch Analysieren des kombinierten oder zusammengehefteten Bildes zu bestimmen. Die Genauigkeit zum Bestimmen der relativen Positionen wird durch die zum Aufzeichnen der individuellen Bilder verwendeten Bilderfassungsauflösung eingeschränkt. In der Praxis muss eine angemessene eingeschränkte Anzahl von individuellen Bildern zum Abdecken des Bereichs von Interesse in einer umsetzbaren Zeit verwendet werden, so dass die für jedes individuelle Bild gescannten Objektfelder wesentlich größer sind als die kleinen Felder, die für eine Bilderfassung mit hoher Auflösung verwendet werden. Daher wird die bei Stitching-Messungen erzielte Messungspräzision durch die für die individuellen Bilder verwendete Bilderfassungsauflösung oder mit anderen Worten der verfügbaren Zeit eingeschränkt. Es ist zu beachten, dass ein Verdoppeln der Bilderfassungsauflösung vier Mal die Menge an Zeit erfordert. Falls sich darüber hinaus die zum Aufzeichnen individueller Bilder benötigte Zeit erhöht, führen Driften, die im System stattfinden, zusätzliche Positionsfehler ein. Wenn das Sichtfeld der individuellen Bilder reduziert wird, um die zum Aufzeichnen individueller Bilder benötigte Zeit zu verringern, wird der Stitching-Aufwand erhöht. Da die Stitching-Technik identifizierbare Merkmale im Überlappungsbereich zwischen benachbarten Bildern benötigt, besitzt die Größe des Sichtfelds der individuellen Bilder eine untere Grenze, falls identifizierbare Merkmale nur spärlich auf dem Objekt zur Verfügung stehen.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung hat das Berücksichtigen der obigen Erwägungen erzielt. Es ist eine Zielsetzung der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops bereitzustellen, das ermöglicht, Eigenschaften von Merkmalen einer Probe, die einen Abstand zueinander aufweisen, der größer als ein Sichtfeld des Mikroskops ist, mit einer relativ hohen Genauigkeit zu bestimmen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung werden mehrere Bilder von Teilen der Probe mit hohen und niedrigen Bilderfassungsauflösungen aufgezeichnet und relative Positionen zwischen Merkmalen der Probe werden basierend auf diesen Bildern bestimmt.
Gemäß manchen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops Folgendes: Verschieben einer Probe relativ zum Mikroskop um eine erste Verschiebung; Aufzeichnen eines ersten Bildes eines ersten Teils der Probe mit einer ersten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der Durchführung der ersten Verschiebung, wobei das erste Bild ein erstes Bildmerkmal enthält, das einem im ersten Teil der Probe enthaltenen, ersten Probenmerkmal entspricht; Aufzeichnen eines zweiten Bildes eines zweiten Teils der Probe mit einer zweiten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der Durchführung der ersten Verschiebung, wobei das zweite Bild ein zweites Bildmerkmal enthält, das einem im zweiten Teil der Probe enthaltenen, zweiten Probenmerkmal entspricht und wobei das zweite Probenmerkmal mit einem Abstand vom ersten Probenmerkmal angeordnet ist; Aufzeichnen eines dritten Bildes eines dritten Teils der Probe mit einer dritten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die Durchführung der ersten Verschiebung, wobei das dritte Bild das zweite Bildmerkmal enthält, das dem zweiten Probenmerkmal entspricht; Aufzeichnen eines vierten Bildes eines vierten Teils der Probe mit einer vierten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die Durchführung der ersten Verschiebung, wobei das vierte Bild ein drittes Bildmerkmal enthält, das einem im vierten Teil der Probe enthaltenen, dritten Probenmerkmal entspricht und wobei das dritte Probenmerkmal mit einem Abstand vom zweiten Probenmerkmal angeordnet ist; Bestimmen einer Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Bild.
Gemäß bestimmten vorliegenden Ausführungsformen sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Teil der Probe, von denen das erste, das zweite, das dritte bzw. das vierte Bild aufgezeichnet werden, wesentlich kleiner als ein Sichtfeld des Mikroskops, so dass die Bilder mit der hohen Bilderfassungsauflösung in einer relativ kurzen Zeit aufgezeichnet werden können.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird die Probe nicht relativ zum Mikroskop zwischen der Aufzeichnung des ersten Bildes und der Aufzeichnung des zweiten Bildes und zwischen der Aufzeichnung des dritten Bildes und der Aufzeichnung des vierten Bildes verschoben. Das erste und das zweite Probenmerkmal befinden sich innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops, wenn das erste und das zweite Bild aufgezeichnet werden, und dementsprechend sind das zweite und das dritte Probenmerkmal innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops enthalten, wenn das dritte und das vierte Bild aufgezeichnet werden. Es ist dann möglich, die Position des zweiten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal mit einer Genauigkeit, die der hohen Bilderfassungsauflösung entspricht, basierend auf dem ersten und dem zweiten Bild zu bestimmen, es ist möglich, die Position des dritten Probenmerkmals relativ zum zweiten Probenmerkmal basierend auf dem dritten und dem vierten Bild mit einer ähnlichen Genauigkeit zu bestimmen, und es ist ferner möglich, die Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Bild auch mit einer Genauigkeit, die der hohen Bilderfassungsauflösung entspricht, zu bestimmen.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen dem ersten Probenmerkmal und dem dritten Probenmerkmal größer als ein Sichtfeld des Mikroskops, so dass es nicht möglich ist, dass das erste und das dritte Probenmerkmal gleichzeitig im Sichtfeld des Mikroskops enthalten sind. Daher ist es nicht möglich, die Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal zu bestimmen, ohne die erste Verschiebung der Probe relativ zum Mikroskop durchzuführen.
Das Sichtfeld des Mikroskops ist der größte Teil der Probe, der unter Verwendung des Mikroskops abgebildet werden kann, während Bildverzerrungen unter einer vordefinierten Schwelle gehalten werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen basiert das Bestimmen der ersten Verschiebung auf einer geschätzten Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten oder zweiten Probenmerkmal. Die geschätzte Position kann basierend auf Informationen, die durch eine andere Quelle bereitgestellt werden, oder Informationen, die in vorhergehenden Schritten des Verfahrens erhalten werden, bestimmt werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen basiert das Bestimmen der ersten Verschiebung auf einer geschätzten Position eines Zielprobenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal oder zum zweiten Probenmerkmal. Das Zielprobenmerkmal kann ein Probenmerkmal sein, das sich vom ersten, zweiten und dritten Probenmerkmal unterscheidet und zum Beispiel in einem anschließenden Schritt des Verfahrens abgebildet werden soll.
Gemäß manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Aufzeichnen eines fünften Bildes eines fünften Teils der Probe mit einer ersten niedrigen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der Durchführung der ersten Verschiebung, wobei die erste niedrige Bilderfassungsauflösung niedriger als jede der ersten, zweiten, dritten und vierten hohen Bilderfassungsauflösung ist, wobei der erste und der zweite Teil der Probe zumindest teilweise den fünften Teil der Probe überlappen und wobei sowohl das erste als auch das zweite Bildmerkmal im fünften Bild enthalten sind.
Der fünfte Teil der Probe, der durch das Aufzeichnen des fünften Bildes abgebildet wird, ist erheblich größer als der erste bis vierte Teil der Probe, die unter Verwendung der hohen Bilderfassungsauflösungen abgebildet werden. Das fünfte Bild kann die gleiche Anzahl von Pixeln wie das erste bis vierte Bild aufweisen. Die Anzahl von Pixeln des fünften Bildes kann sich jedoch auch von der Anzahl von Pixeln, die für das erste bis vierte Bild verwendet wird, unterscheiden. Dennoch ist die Anzahl von Pixeln des fünften Bildes ausreichend niedrig, so dass das Bild in einer relativ kurzen Zeit aufgezeichnet werden kann, was dazu führt, dass die Bilderfassungsauflösung des fünften Bildes im Vergleich zu den hohen Bilderfassungsauflösungen des ersten bis vierten Bildes niedrig ist.
Gemäß manchen vorliegenden Ausführungsformen wird das fünfte Bild mit niedriger Auflösung aufgezeichnet, um das zweite Probenmerkmal und/oder eine geschätzte Position des zweiten Probenmerkmals zu bestimmen, die für das oben veranschaulichte Verfahren verwendet werden soll. Wenn eine geschätzte Position des zweiten Probenmerkmals nicht bekannt ist oder falls irgendeine Kenntnis über das zweite Probenmerkmal noch nicht vorhanden ist, kann das zweite Probenmerkmal aus Probenmerkmalskandidaten ausgewählt werden, die Bildmerkmalskandidaten im fünften Bild entsprechen. Der sich am nächsten zu einer geschätzten Position des dritten Probenmerkmals oder einer geschätzten Position eines Zielprobenmerkmals befindliche Probenmerkmalskandidat kann zum Beispiel als das zweite Probenmerkmal ausgewählt werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Aufzeichnen eines sechsten Bildes eines sechsten Teils der Probe mit einer zweiten niedrigen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die erste Verschiebung, wobei die zweite niedrige Bilderfassungsauflösung niedriger als jede der ersten, zweiten, dritten und vierten hohen Bilderfassungsauflösung ist, wobei der zweite und der dritte Teil der Probe zumindest teilweise den sechsten Teil der Probe überlappen und wobei sowohl das zweite als auch das dritte Bildmerkmal im sechsten Bild enthalten sind.
Das sechste Bild kann aufgezeichnet werden, um das dritte Bildmerkmal zu bestimmen, falls eine geschätzte Position des dritten Probenmerkmals, das dem dritten Bildmerkmal entspricht, noch nicht bekannt ist. Das dritte Bildmerkmal kann aus Bildmerkmalskandidaten ausgewählt werden, die zum Beispiel innerhalb des sechsten Bildes enthalten sind. Wiederum kann das Auswählen auf einer geschätzten Position eines Zielprobenmerkmals basieren, das nicht im fünften Bild enthalten ist.
Gemäß manchen Ausführungsformen ermöglicht das Verfahren, die Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen, wobei das erste und das dritte Probenmerkmal nicht innerhalb eines einzelnen Sichtfelds des Mikroskops enthalten sind und wobei es nicht notwendig ist, überlappende Bilder mit hoher Auflösung entlang eines fortlaufenden Pfads aufzuzeichnen, der sich zwischen dem ersten Probenmerkmal und dem dritten Probenmerkmal erstreckt. Mit anderen Worten gibt es Bereiche der Probe entlang einer geraden Linie, die sich vom ersten Probenmerkmal zum dritten Probenmerkmal erstreckt, die nicht als ein Bild mit einer hohen Bilderfassungsauflösung aufgezeichnet worden sind.
Die oben veranschaulichten Verfahren sind auf das Vorhandensein von Merkmalen angewiesen, die im aufgezeichneten Bild entlang eines fortlaufenden Pfads zwischen einem Anfangsmerkmal und einem Zielmerkmal sichtbar, detektierbar und unterscheidbar sind. In manchen Situationen sind derartige Merkmale jedoch nicht auf einer Probe vorhanden. In anderen Situationen können selbst zu viele Merkmale auf einer Probe in einer regelmäßigen Anordnung vorhanden sein, so dass die Merkmale nicht unterscheidbar sind. Es ist dann möglich, geeignete Merkmale zu erzeugen, um die oben veranschaulichten Verfahren durchzuführen. Die Merkmale können anschließend an die Aufzeichnung des ersten Bildes und basierend auf einer Analyse des ersten Bildes erzeugt werden und die Merkmale können unter Verwendung eines geeigneten Werkzeugs erzeugt werden, wie etwa einer Nadel zum Ankratzen der Oberfläche der Probe oder eines Strahls geladener Teilchen, der auf die Oberfläche des Objekts gerichtet wird, um Material von der Oberfläche zu entfernen oder Material auf der Oberfläche abzuscheiden.
Figurenliste
Das Vorstehende sowie andere vorteilhafte Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlicher. Es ist zu beachten, dass nicht alle möglichen Ausführungsformen notwendigerweise jeden einzelnen oder irgendeinen der vorliegend identifizierten Vorteile darlegen.

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Rastertyp-Mikroskops, das zum Ausführen von Ausführungsformen des Verfahrens zum Betrieb eines Mikroskops verwendet werden kann.
2 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen einer relativen Position zwischen zwei Probenmerkmalen mit einer Genauigkeit, die durch eine Genauigkeit einer Verschiebung zwischen der Probe und dem Mikroskop eingeschränkt wird.
3 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen der relativen Position zwischen zwei Probenmerkmalen mit einer Genauigkeit, die einer niedrigen Bilderfassungsauflösung entspricht.
4 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen der relativen Position zwischen zwei Probenmerkmalen mit einer Genauigkeit, die einer hohen Bilderfassungsauflösung entspricht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Komponenten, die sich in Funktion und Struktur gleichen, so weit wie möglich durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet. Um die Merkmale der individuellen Komponenten einer spezifischen Ausführungsform zu verstehen, sollte daher auf die Beschreibungen anderer Ausführungsformen und die Kurzfassung der Offenbarung zurückgegriffen werden.
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Rastertyp-Mikroskopsystems, das zum Ausführen der mit Bezug auf die folgenden 2 bis 4 veranschaulichten Verfahren verwendet werden kann. Das Rastertyp-Mikroskopsystem 1 beinhaltet ein Mikroskop 2, das einen Strahlgenerator 3 zum Erzeugen eines Strahls 5 und eine oder mehrere Linsen 7 zum Fokussieren des Strahls 5 auf eine Oberfläche 9 einer Probe 11, die auf einem Tisch 13 befestigt ist, umfasst, so dass die Oberfläche 9 der Probe derart relativ zum Strahlgenerator 3 und den Linsen 7 positioniert ist, dass der Strahl 5 auf die Oberfläche 9 der Probe 11 fokussiert werden kann. Die Probe kann zum Beispiel ein Halbleiterwafer sein. Das Mikroskop 2 umfasst ferner einen Strahldeflektor 15, der konfiguriert ist zum Ablenken des Strahls 5, so dass er zu einer gewünschten Position innerhalb eines Sichtfelds 17 auf der Oberfläche 9 der Probe 11 gerichtet werden kann. Der Strahldeflektor 15 wird durch eine Deflexionssteuerung 19 gesteuert. Das Mikroskop 2 umfasst ferner einen Detektor 21, der derart positioniert und konfiguriert ist, dass Signale, die durch den auf die Probe 11 einfallenden Strahl 5 erzeugt werden, detektiert werden können. Die durch den Detektor erzeugten Signale werden durch eine Detektorsteuerung 23 analysiert, die Detektionsdaten aus den durch den Detektor 21 erzeugten Signalen erzeugt und die Detektionsdaten an eine Hauptsteuerung 25 liefert. Die Hauptsteuerung 25 steuert die Deflexionssteuerung 19 derart, dass der Strahl 5 über einen ausgewählten Teil der Oberfläche 9 der Probe 11 gescannt wird. Die Hauptsteuerung 25 assoziiert die empfangenen Detektionsdaten mit den Orten innerhalb des ausgewählten Teils der Probe, zu denen der Strahl 5 gerichtet wird. Diese assoziierten Daten können zum Beispiel als ein Mikroskopbild auf einer Anzeige 27 angezeigt werden.
Der Tisch 13 kann relativ zum Mikroskop 2 verschoben werden, wie in 1 durch einen Pfeil 29 angegeben ist. Die Verschiebung 29 wird durch einen Aktor 31 erzeugt, der durch die Hauptsteuerung 25 gesteuert wird. Die Menge an Verschiebung wird durch eine Messeinrichtung 33 gemessen, die die gemessene Verschiebung an die Hauptsteuerung 25 liefert.
Die Prinzipien des oben mit Bezug auf 1 veranschaulichten Rastertyp-Mikroskopsystems 1 können mit verschiedenen Arten von Rastermikroskopen erzielt werden. Das Mikroskop 2 kann zum Beispiel ein Mikroskop für geladene Teilchen sein, in dem der Strahlgenerator 3 eine Strahlquelle für geladene Teilchen ist, die Linsen 7 magnetische oder elektrische Felder zum Fokussieren des Strahls 5 geladener Teilchen bereitstellen, der Strahldeflektor 15 ein Deflektor ist, der einstellbare magnetische oder elektrische Deflexionsfelder erzeugt, und der Detektor 21 ein Teilchendetektor oder ein Lichtdetektor sein kann, der Signale detektiert, wie etwa sekundäre oder rückgestreute Elektronen und kathodolumineszierendes Licht, das durch die Teilchen des auf die Probe 11 einfallenden Teilchenstrahls 5 erzeugt wird. Die durch die Strahlquelle 3 erzeugten Teilchen können Ionen oder Elektronen sein. Gemäß anderen Beispielen ist das Rastermikroskop 1 ein Lichtmikroskop, in dem die Strahlquelle 3 eine Lichtquelle sein kann, wie etwa ein Laser, der Strahl 5 ein Lichtstrahl sein kann, die Linsen 7 refraktive oder reflektierende Linsen sein können, der Deflektor 15 ein bewegbarer Spiegel sein kann und der Detektor 21 ein Lichtdetektor sein kann. Gemäß weiteren Beispielen kann das Rastermikroskop dazu konfiguriert sein, ein räumlich aufgelöstes Spektroskopieverfahren durchzuführen, in dem ein Spektrum für jedes Pixel des Bildes aufgezeichnet wird, so dass zum Beispiel ein gemessenes Energiespektrum einer detektierten Strahlung mit jedem Pixel des Bildes assoziiert wird.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Betrieb des in 1 dargestellten Rastertyp-Mikroskops veranschaulicht. 2 stellt eine erhöhte Ansicht der Oberfläche 9 der Probe 11 dar. Die Probe beinhaltet die Merkmale F₁ bis F₇, die zum Beispiel Strukturen, die absichtlich durch ein Herstellungsverfahren erzeugt werden, unabsichtlich erzeugte Mängel oder Unregelmäßigkeiten auf der Probenoberfläche oder andere Strukturen sein können, die in aufgezeichneten Bildern der Probenoberflächen sichtbar, detektierbar oder erkennbar sein können, so dass es eine Eins-zu-Eins-Korrespondenz zwischen Probenmerkmalen, die sich auf der Probe befinden, und Bildmerkmalen, die aus den durch das Mikroskop erzeugten Daten erkennbar sind, gibt. Die Bildmerkmale können innerhalb eines Bildes durch eine Bildanalyse, die zum Beispiel Intensitätsunterschiede zwischen benachbarten Bildlagen analysiert, identifiziert werden.
Im mit Bezug auf 2 veranschaulichten Verfahren wird angenommen, dass ein Abstand ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{s}$
zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ unter Verwendung des Mikroskopsystems 1 bestimmt werden soll. P₅ gibt einen Teil der Oberfläche 9 der Probe 11 an, der unter Verwendung des Mikroskops 1 abgebildet werden kann und dem Sichtfeld des Mikroskops entspricht. Das laterale Ausmaß des Sichtfelds des Mikroskops wird durch eine Maximalmenge an Bildverzerrungen, die in einer gegebenen Anwendung akzeptabel sind, eingeschränkt. Kleinere akzeptable Bildverzerrungen benötigen ein kleineres Sichtfeld. $I_{5}^{l}$
in 2 gibt das durch das Mikroskopsystem 1 aufgezeichnete Bild an, wenn der Teil P₅ der Probe gescannt wird. Bilder werden durch $I_{n}^{c}$
mit einer Subskriptnummer n, die der Subskriptnummer des abgebildeten Teils P_n entspricht, und ein Superskriptzeichen c, das eine Bilderfassungsauflösung angibt, angegeben. Zwei beispielhafte Bilderfassungsauflösungen werden im veranschaulichten Verfahren verwendet und das Superskriptzeichen c ist „l“ für niedrige Bilderfassungsauflösungen und „h“ für hohe Bilderfassungsauflösungen. Da das Bild $I_{5}^{l}$
das Bild des Oberflächenteils P₅ ist, das dem Sichtfeld entspricht, ist die zum Aufzeichnen des Bildes $I_{5}^{l}$
verwendete Bilderfassungsauflösung niedrig. In einem typischen Rasterelektronenmikroskop liegt die laterale Ausdehnung des Sichtfelds zum Beispiel in der Größenordnung von 0,5 mm bis 5,0 mm und die niedrige Bilderfassungsauflösung liegt in der Größenordnung von 0,5 µm bis 5,0 µm.
2 zeigt, dass der Abstand zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ größer als das laterale Ausmaß des Sichtfelds ist, so dass es nicht möglich ist, die Probe relativ zum Mikroskop derart zu positionieren, dass beide Merkmale F₁ und F₄ gleichzeitig innerhalb eines einzelnen Bildes enthalten sind. Daher ist es nicht möglich, die relative Position zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ zu messen, ohne den Tisch 13 des Mikroskops zu verschieben.
Zum Zwecke der Veranschaulichung des Verfahrens wird angenommen, dass ungefähre Positionen der Merkmale F₁ und F₄ auf der Probe anfänglich von einer anderen Informationsquelle, wie etwa einem Makroinspektionsverfahren, das Mängel auf dem Wafer identifiziert, bekannt sind und es jetzt eine Zielstellung des Verfahrens ist, die relative Position zwischen den Merkmalen F₁ und F₂ unter Verwendung des Mikroskopsystems 1 mit einer höheren Genauigkeit zu bestimmen. Die Bezugsziffer 41 in 2 gibt einen Ursprung eines Koordinatensystems der Probe 11 an und in einem ersten Schritt wird die Probe unter Verwendung des Tisches 13 so positioniert, dass erwartet werden kann, dass sich das Merkmal F₁ der Probe innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops 2 befindet, und der Teil P₅ der Probe, der dem Sichtfeld des Mikroskops entspricht, wird dementsprechend eingestellt. Die Position eines abgebildeten Probenbereichsteils im Koordinatensystem der Probe kann durch einen Vektor ${\overset{⇀}{j}}_{n}^{c}$
referenziert werden, der vom Ursprung 41 zur unteren linken Ecke des abgebildeten Probenteils P_n zeigt, wobei das Subskript n dem Subskript n, das zum Referenzieren des Oberflächenteils von P_n verwendet wird, entspricht. Das Superskriptzeichen c gibt eine erzielbare Genauigkeit an und ist „l“, falls die Genauigkeit der niedrigen Bilderfassungsauflösung entspricht, „h“, falls die Genauigkeit der hohen Bilderfassungsauflösung entspricht, und „s“, falls die Genauigkeit durch die Genauigkeit der Positionierung des Tisches eingeschränkt wird.
Nach einem derartigen Positionieren des Tisches 13 relativ zum Mikroskop 2, dass erwartet werden kann, dass sich das Merkmal F₁ innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops befindet, wird der Probenteil P₅ als das Bild $I_{5}^{l}$
aufgezeichnet. Das Bild $I_{5}^{l}$
wird analysiert, um das Merkmal F₁ innerhalb des Bildes zu identifizieren. Die Position des Merkmals F₁ innerhalb des Bildes kann mit einer Genauigkeit bestimmt werden, die der niedrigen Bilderfassungsauflösung des Bildes $I_{5}^{l}$
entspricht. Die Position des Merkmals F₁ innerhalb des Bildes kann durch einen Vektor ${\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l}$
referenziert werden, der von der unteren linken Ecke des Bildes zu einer ausgewählten Referenzposition des Merkmals F₁ zeigt. Im Folgenden werden Positionen eines Merkmals innerhalb eines Bildes durch einen Vektor ${\overset{⇀}{f}}_{n}^{i c}$
angegeben, wobei der Subskript n dem Subskript n des Bildes $I_{n}^{c}$
entspricht, die Zahl i im Superskript dem Subskript des Merkmals F_i entspricht und das Zeichen c im Superskript der Bilderfassungsauflösung des Bildes entspricht.
Ein Mittelpunkt 43 eines Kreises 44 in 2 gibt eine geschätzte Position des Merkmals F₄ an, die basierend auf einer geschätzten Position ${\overset{⇀}{e}}_{14}$
des Merkmals F₄ relativ zum Merkmal F₁ und der gemessenen Position ${\overset{⇀}{j}}_{5}^{s} + {\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l}$
des Merkmals F₁ berechnet wird. Der Radius des Kreises 44 gibt die Genauigkeit an, mit der die relative Position der Merkmale F₁ und F₄ anfänglich bekannt ist. Der Tisch wird dann so positioniert, dass der Kreis 44 innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops enthalten ist. Der Tisch wird zum Beispiel so positioniert, dass der Mittelpunkt 43 des Kreises 44 mit einem Mittelpunkt 46 des Sichtfelds des Mikroskops zusammenfällt. Danach wird ein Bild $I_{9}^{l}$
vom Teil P₉ der Oberfläche 9 der Probe aufgezeichnet. Das Bild $I_{9}^{l}$
wird analysiert, um das Merkmal F₄ innerhalb des Bildes zu identifizieren. Natürlich fällt die Position des Merkmals F₄ nicht genau mit seiner geschätzten Position 43 zusammen.
Zu diesem Zweck wird der abgebildete Oberflächenteil P₉ zu einer neuen Position ${\overset{⇀}{j}}_{9}^{s}$
verschoben.
Die Position des Merkmals F₄ im Bild $I_{9}^{l}$
ist dementsprechend ${\overset{⇀}{f}}_{9}^{4 l} .$
Die Position ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{s}$
des Merkmals F₄ relativ zum Merkmal F₁ kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden: ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{s} = - {\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l} - {\overset{⇀}{j}}_{5}^{s} + {\overset{⇀}{j}}_{9}^{s} + {\overset{⇀}{f}}_{9}^{4 l}$
Es ist ersichtlich, dass die Genauigkeit, mit der die Position zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ bestimmt werden kann, durch die Genauigkeit, mit der die Position des Tisches relativ zum Mikroskop 2 gemessen werden kann, eingeschränkt wird. Die Genauigkeit wird durch das Messsystem 33 bestimmt, die typischerweise niedriger als die niedrige Bilderfassungsauflösung ist, die zum Abbilden eines Oberflächenteils so groß wie das Sichtfeld des Mikroskops verwendet wird.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen der relativen Position der Merkmale F₁ und F₄ in 2 mit einer höheren Genauigkeit veranschaulicht.
Es wird angenommen, dass das Bild $I_{5}^{l}$
aufgezeichnet worden ist und dass die Position ${\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l}$
des Merkmals F₁ bestimmt worden ist und dass eine geschätzte Position ${\overset{⇀}{e}}_{14}$
des Merkmals F₄ bekannt ist.
Das Bild $I_{5}^{l}$
wird ferner analysiert, um zusätzliche Merkmale zu identifizieren, die mit einem Abstand vom ersten Merkmal F₁ innerhalb des Bildes angeordnet sind. Im veranschaulichten Beispiel werden Kandidatenmerkmale F₂, F₅ und F₆ im Bild identifiziert. Eines dieser Kandidatenmerkmale, das sich am nächsten zur geschätzten Position 43 des Zielmerkmals F₄ befindet, wird für die nächsten Schritte des Verfahrens als das zweite Merkmal F₂ ausgewählt. ${\overset{⇀}{f}}_{5}^{2 l}$
ist die Position des Merkmals F₂ innerhalb des Bildes $I_{5}^{l} .$
Die Probe wird dann so verschoben, dass das Sichtfeld näher an der geschätzten Position 43 des Zielmerkmals F₄ liegt, während das zweite Merkmal F₂ weiterhin innerhalb des Sichtfelds enthalten ist. Im veranschaulichten Beispiel wird ein Teil P₆ der Probe, der sich bei ${\overset{⇀}{j}}_{6}^{s}$
befindet, mit der niedrigen Bilderfassungsauflösung als ein Bild $I_{6}^{l}$
abgebildet. Das zweite Bildmerkmal F₂ wird innerhalb des Bildes durch eine Bildverarbeitung identifiziert und seine Position innerhalb des Bildes $I_{6}^{l}$
wird als ${\overset{⇀}{f}}_{6}^{2 l}$
bestimmt. Die Verschiebung des Tisches zwischen den Bildern $I_{5}^{l}$
und $I_{6}^{l}$
kann als Folgendes berechnet werden: ${\overset{⇀}{d}}_{1}^{l} = + {\overset{⇀}{f}}_{5}^{2 l} - {\overset{⇀}{f}}_{6}^{2 l}$
Dies bedeutet, dass die Verschiebung des Tisches zwischen zwei Bildern mit einer Genauigkeit bestimmt werden kann, die der niedrigen Bilderfassungsauflösung „l“ entspricht, die höher als die Positionierungsgenauigkeit „s“ des Tisches ist, da die Positionen ${\overset{⇀}{j}}_{5}^{s}$
und ${\overset{⇀}{j}}_{6}^{s}$
nicht in der obigen Formel (2) auftreten.
Danach werden weitere Kandidatenmerkmale im Bild $I_{6}^{l}$
identifiziert. Im veranschaulichten Beispiel sind die weiteren Kandidatenmerkmale F₃ und F₇. Da sich das Merkmal F₃ näher an der geschätzten Position 43 des Zielmerkmals als das Merkmal F₇ befindet, wird das Merkmal F₃ als das nächste Merkmal zum Durchführen des Verfahrens ausgewählt. Der Tisch wird dann so verrückt, dass das Sichtfeld näher an der geschätzten Position 43 des Zielmerkmals F₄ liegt, während das Merkmal F₃ weiterhin innerhalb des Sichtfelds enthalten ist. Im veranschaulichten Beispiel wird der Tisch so verschoben, dass der Objektteil P₉, der sich bei ${\overset{⇀}{j}}_{9}^{s}$
im Koordinatensystem 41 der Probe befindet, mit dem Sichtfeld des Mikroskops zusammenfällt, und ein Bild $I_{9}^{l}$
wird aufgezeichnet. Das Bild $I_{9}^{l}$
wird analysiert, um das dritte Merkmal F₃ zu identifizieren und seine Position ${\overset{⇀}{f}}_{9}^{3 l}$
innerhalb dieses Bildes zu bestimmen. Da das Merkmal F₃ in beiden Bildern $I_{6}^{l}$
und $I_{9}^{l}$
enthalten ist, ist die Verschiebung ${\overset{⇀}{d}}_{2}^{l}$
des Tisches zwischen den Bildern $I_{6}^{l}$
und $I_{9}^{l}$
wie folgt: ${\overset{⇀}{d}}_{2}^{l} = + {\overset{⇀}{f}}_{6}^{3 l} - {\overset{⇀}{f}}_{9}^{3 l}$
Das Bild $I_{9}^{l}$
wird weiter analysiert, um zu bestimmen, ob das Zielmerkmal F₄ innerhalb des Bildes enthalten ist und sich ausreichend nahe an der geschätzten Position 43, d. h. innerhalb des Kreises 44, befindet. Da dies im mit Bezug auf 3 veranschaulichten Beispiel der Fall ist, wird die Position ${\overset{⇀}{f}}_{9}^{4 l}$
des Merkmals F₄ innerhalb des Bildes $I_{9}^{l}$
bestimmt.
Falls das Zielmerkmal F₄ nicht im Bild $I_{9}^{l}$
enthalten wäre, würden weitere Zyklen von Verschiebungen des Tisches und Aufzeichnungen der Bilder mit niedriger Auflösung wiederholt werden, bis das Zielmerkmal in das Sichtfeld eintritt.
Die relative Position zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden: ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{l} = - {\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l} + {\overset{⇀}{d}}_{1}^{l} + {\overset{⇀}{d}}_{2}^{l} + {\overset{⇀}{f}}_{9}^{4 l}$
Es ist ersichtlich, dass die Genauigkeit der Bestimmung der relativen Position ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{l}$
der niedrigen Bilderfassungsauflösung „l“ der Bilder entspricht und wesentlich besser als die Genauigkeit der Positionierung des Tisches sein kann. Dies ist möglich, da ein kontinuierlicher Pfad zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ vorhanden ist, der sich von F₁ zu F₂, von F_zzu F₃ und von F₃ zu F₄ erstreckt, entlang dem Bilder mit der niedrigen Bilderfassungsauflösung aufgezeichnet werden, und wobei sich mindestens ein erkennbares Bildmerkmal in jedem überlappenden Teil zwischen benachbarten Bildern befindet.
Es ist möglich, die Genauigkeit dieses Verfahrens der Positionsmessung weiter zu erhöhen, indem die Bilderfassungsauflösung erhöht wird. Wenn die Bilderfassungsauflösung um einen Faktor 2 erhöht wird, wird die Fläche des abgebildeten Teils der Oberfläche der Probe um einen Faktor 4 verringert, wenn die Anzahl von Pixeln konstant gehalten wird. Dies bedeutet, dass sich eine Messzeit, die zum Durchführen des unter Bezugnahme auf 3 veranschaulichten Verfahren benötigt wird, schnell erhöht, wenn die Messgenauigkeit erhöht wird. Darüber hinaus erhöht sich die Anzahl von Ausdrücken in der obigen Formel (4) mit der Anzahl von Bildern, so dass sich mehr und mehr Messfehler ansammeln und letztendlich eine weitere Erhöhung der Messgenauigkeit verhindern.
Wenn die abgebildeten Teile der Probe kleiner werden, ist eine höhere Anzahl von Bildteilen notwendig, um einen kontinuierlichen Pfad zwischen dem Anfangsmerkmal F₁ und dem Zielmerkmal F₄ mit überlappenden Bildern abzudecken.
4 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Verfahrens zum Betrieb eines Mikroskops, das ermöglicht, eine noch höhere Messgenauigkeit als das unter Bezugnahme auf 3 veranschaulichte Verfahren zu erzielen. Es wird wiederum angenommen, dass die relative Position zwischen den Merkmalen F₁ und F₄ gemessen werden sollte. Basierend auf der Vorkenntnis über die Position des Merkmals F₁ wird ein Bild $I_{1}^{h}$
mit hoher Auflösung eines Teils P₁ der Oberfläche der Probe aufgezeichnet. Der Teil P₁ ist so ausgewählt worden, dass erwartet werden kann, dass er das Merkmal F₁ basierend auf seiner geschätzten Position enthält. Falls die Vorkenntnis über die Position des Merkmals F₁ unzureichend ist, kann das Bild $I_{5}^{l}$
mit niedriger Auflösung aufgezeichnet werden, wie oben unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht, um die Position ${\overset{⇀}{f}}_{5}^{1 l}$
innerhalb dieses Bildes zu bestimmen, so dass der Teil P₁ der Oberfläche so ausgewählt werden kann, dass er das Merkmal F₁ enthält.
Die Position des Teils P₁ der Oberfläche und das Bild $I_{1}^{h}$
innerhalb des Sichtfelds können durch einen Vektor ${\overset{⇀}{J}}_{1}^{h}$
repräsentiert werden, der von der unteren linken Ecke des Sichtfelds zur unteren linken Ecke des Bildes mit hoher Auflösung zeigt, und die Position des Merkmals F₁ innerhalb des Bildes $I_{1}^{h}$
mit hoher Auflösung kann durch einen Vektor ${\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h}$
angegeben werden.
Danach wird ein Bild $I_{2}^{h}$
mit hoher Auflösung eines Oberflächenteils P₂ aufgezeichnet, wobei der Oberflächenteil P₂ so ausgewählt worden ist, dass er das zweite Bildmerkmal F₂ enthält. Die Auswahl des Teils P₂ kann auf einer Vorkenntnis über den Ort des Merkmals F₂ basieren, wobei eine derartige Vorkenntnis auf ein zuvor aufgezeichnetes Bild, wie etwa das Bild $I_{5}^{l},$
, basieren kann. Die relative Position ${\overset{⇀}{r}}_{12}^{h}$
zwischen den Merkmalen F₁ und F₂ kann durch die folgende Formel berechnet werden: ${\overset{⇀}{r}}_{12}^{h} = - {\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h} - {\overset{⇀}{J}}_{1}^{h} + {\overset{⇀}{J}}_{2}^{h} + {\overset{⇀}{f}}_{2}^{2 h}$
Danach wird die Probe relativ zum Mikroskop verschoben, so dass das Sichtfeld näher an die Zielposition 43 herankommt, wie oben mit Bezug auf den Teil P₆ der Oberfläche in 3 veranschaulicht. Danach wird ein Bild $I_{3}^{h}$
mit hoher Auflösung eines Teils P₃ der Probe aufgezeichnet. Der Teil P₃ wird so ausgewählt, dass erwartet wird, dass er das Merkmal F₂ enthält. Aufgrund der Ungenauigkeit der Verschiebung des Tisches werden die Oberflächenteile P₂ und P₃ typischerweise nicht zusammenfallen.
Die Position ${\overset{⇀}{J}}_{3}^{h}$
des Bildes $I_{3}^{h}$
mit hoher Auflösung innerhalb des Sichtfelds und die Position ${\overset{⇀}{f}}_{3}^{2 h}$
des Merkmals F₂ innerhalb des Bildes $I_{3}^{h}$
mit hoher Auflösung werden basierend auf einer Bildanalyse des Bildes $I_{3}^{h}$
mit hoher Auflösung erhalten. Da dasselbe Merkmal F₂ in den Bildern $I_{2}^{h}$
und $I_{3}^{h}$
mit hoher Auflösung enthalten ist, die vor und nach der Verschiebung des Tisches aufgezeichnet werden, kann die Verschiebung des Tisches gemäß der folgenden Formel berechnet werden: ${\overset{⇀}{d}}_{1}^{h} = + {\overset{⇀}{J}}_{2}^{h} + {\overset{⇀}{f}}_{2}^{2 h} - {\overset{⇀}{f}}_{3}^{2 h} - {\overset{⇀}{J}}_{3}^{h}$
Es ist ersichtlich, dass die Verschiebung des Tisches jetzt mit einer Genauigkeit bestimmt werden kann, die der hohen Bilderfassungsauflösung entspricht.
Danach wird ein weiteres Merkmal, das sich gleichzeitig mit dem Merkmal F₂ innerhalb des Sichtfelds und näher zur Zielposition 43 befindet, basierend auf der Vorkenntnis ausgewählt, die, falls nicht verfügbar, erhalten werden kann, indem ein Bild mit niedriger Auflösung eines größeren Teils des Objekts aufgezeichnet wird, wie etwa der oben unter Bezugnahme auf 3 veranschaulichte Teil P₆. Im veranschaulichten Beispiel wird das Merkmal F₃ ausgewählt. Ein Bild $I_{4}^{h}$
mit hoher Auflösung wird vor einer weiteren Verschiebung des Tisches aufgezeichnet und ein weiteres Bild $I_{7}^{h}$
mit hoher Auflösung wird anschließend an eine derartige weitere Verschiebung des Tisches aufgezeichnet. Die weitere Verschiebung des Tisches wird wie oben unter Bezugnahme auf die Verschiebung ${\overset{⇀}{d}}_{1}^{h}$
veranschaulicht oder wie oben unter Bezugnahme auf den Teil P₉ in 3 veranschaulicht bestimmt. Da das Zielmerkmal F₄ im veranschaulichten Beispiel schon in Sichtfeld P₉ enthalten ist, sind keine weiteren Verschiebungen der Probe relativ zum Mikroskop erforderlich. Ein Bild $I_{8}^{h}$
mit hoher Auflösung eines Teils P₈ der das Zielmerkmal F₄ enthaltenden Oberfläche wird aufgezeichnet. Jetzt kann die Position des Zielmerkmals F₄ relativ zum Merkmal F₁ gemäß der folgenden Formel berechnet werden: ${\overset{⇀}{r}}_{14}^{h} = - {\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h} - {\overset{⇀}{J}}_{1}^{h} + {\overset{⇀}{d}}_{1}^{h} + {\overset{⇀}{d}}_{2}^{h} + {\overset{⇀}{J}}_{6}^{h} + {\overset{⇀}{f}}_{6}^{4 h}$
Es wird ersichtlich, dass es mit dem veranschaulichten Verfahren möglich ist, die relative Position von zwei Merkmalen (F₁, F₄), die nicht innerhalb eines einzelnen Sichtfelds des Mikroskops enthalten sind, mit einer Genauigkeit zu bestimmen, die der hohen Bilderfassungsauflösung des Mikroskops entspricht, da die obige Formel keine Ausdrücke enthält, die eine Genauigkeit besitzen, die durch die niedrige Bilderfassungsauflösung oder die Genauigkeit des Tisches eingeschränkt wird. Dies ist möglich, indem Paare von Bildmerkmalen, die Probenmerkmalen entsprechen, die innerhalb jedes einzelnen Sichtfelds des Mikroskops enthalten sind, als „Sprungbretter“ zwischen Verschiebungen der Probe relativ zum Mikroskop verwendet werden. Es ist dann nicht notwendig, einen kontinuierlichen Pfad von überlappenden Bildern mit hoher Auflösung zwischen dem Anfangsmerkmal und dem Zielmerkmal bereitzustellen, so dass eine relativ geringe Anzahl von Bildern aufgezeichnet werden muss. Falls die Probe eine ausreichende Anzahl von Kandidatenmerkmalen entlang eines Pfads zwischen dem Anfangsmerkmal und dem Zielmerkmal bereitstellt, wird die notwendige Anzahl von Bildern mit hoher Auflösung durch das Sichtfeld des Mikroskops bestimmt und ist unabhängig von der Bilderfassungsauflösung der Bilder mit hoher Auflösung. Daher kann die Genauigkeit proportional zur Bilderfassungsauflösung erhöht werden, ohne die Anzahl von Ausdrücken in der obigen Formel (7) zu erhöhen.
Falls Merkmale, die die oben erwähnten „Sprungbretter“ bilden, nicht innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops gefunden oder identifiziert werden können, ist es möglich, derartige Merkmale durch Verfahren wie Ankratzen mit einer Nadel oder Abscheiden von Material auf die Probe oder Entfernen von Material von der Probe unter Verwendung eines Strahls geladener Teilchen, wie etwa eines Ionenstrahls oder eines Elektronenstrahls, zu erzeugen. Dieser Strahl geladener Teilchen kann durch das Mikroskop selbst oder einen Strahlgenerator, wie etwa eine Strahlquelle für fokussierte Ionen separat vom Mikroskop, erzeugt werden. Ein Bearbeitungsgas kann zu der Einfallsposition des Teilchenstrahls geliefert werden, um die Abscheidung von Material auf die Probe oder das Entfernen von Material von der Oberfläche der Probe zu verbessern.
Die relativen Positionen zwischen jedem Paar der Merkmale F₁ F₂, F₃ und F₄ sind in der oben veranschaulichten beispielhaften Prozedur mit der hohen Genauigkeit gemessen worden. Am Ende dieser Prozedur ist der Tisch relativ zum Mikroskop positioniert, so dass sich das Merkmal F₄ innerhalb des Sichtfelds des Mikroskops befindet. Falls nun angenommen wird, dass die Prozedur fortgesetzt werden sollte, indem die relativen Positionen zwischen den Merkmalen F₄ und F₅ bestimmt werden, die sich nicht im selben Sichtfeld befinden, kann diese Aufgabe durch ein Wiederverwenden der schon bestimmten Positionen der Merkmale F₃ und F₂ erleichtert werden. Es ist dann möglich, den Tisch unmittelbar relativ zum Mikroskop zu verschieben, so dass die Merkmale F₁ und F₅ gleichzeitig im Sichtfeld des Mikroskops angeordnet sind, ohne Bilder mit niedriger und hoher Auflösung entlang des kontinuierlichen Pfads zwischen den Merkmalen F₄ und F₅ zu erfassen.
Obwohl die Offenbarung hinsichtlich bestimmter Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, ist offensichtlich, dass Fachleuten viele Alternativen, Modifikationen und Variationen ersichtlich werden. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die vorliegend dargelegten Ausführungsbeispiele der Offenbarung veranschaulichend und in keinster Weise einschränkend sind. Verschiedene Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verschieben einer Probe relativ zum Mikroskop um eine erste Verschiebung (d₁); Aufzeichnen eines ersten Bildes $(I_{1}^{h})$
eines ersten Teils (P₁) der Probe mit einer ersten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der Durchführung der ersten Verschiebung $({\overset{⇀}{d}}_{1})$
wobei das erste Bild $(I_{1}^{h})$
ein erstes Bildmerkmal (F₁) enthält, das einem im ersten Teil (P₁) der Probe enthaltenen, ersten Probenmerkmal (F₁) entspricht; Aufzeichnen eines zweiten Bildes $(I_{2}^{h})$
eines zweiten Teils (P₂) der Probe mit einer zweiten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der Durchführung der ersten Verschiebung $({\overset{⇀}{d}}_{1})$
wobei das zweite Bild $(I_{2}^{h})$
ein zweites Bildmerkmal (F₂) enthält, das einem im zweiten Teil (P₂) der Probe enthaltenen, zweiten Probenmerkmal entspricht, und wobei das zweite Probenmerkmal (F₂) mit einem Abstand vom ersten Probenmerkmal (F₁) angeordnet ist; Aufzeichnen eines dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
eines dritten Teils (P₃) der Probe mit einer dritten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die Durchführung der ersten Verschiebung $({\overset{⇀}{d}}_{1})$
wobei das dritte Bild $(I_{3}^{h})$
das zweite Bildmerkmal (F₂) enthält, das dem zweiten Probenmerkmal (F₂) entspricht; Aufzeichnen eines vierten Bildes $(I_{4}^{h})$
eines vierten Teils (P₄) der Probe mit einer vierten hohen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die Durchführung der ersten Verschiebung $({\overset{⇀}{d}}_{1}),$
wobei das vierte Bild $(I_{4}^{h})$
ein drittes Bildmerkmal (F₃) enthält, das einem im vierten Teil (P₄) der Probe enthaltenen, dritten Probenmerkmal entspricht, und wobei das dritte Probenmerkmal (F₃) mit einem Abstand vom zweiten Probenmerkmal (F₂) angeordnet ist; Bestimmen einer Position $({\overset{⇀}{r}}_{13}^{h})$
des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Bild $(I_{1}^{h}, I_{2}^{h}, I_{3}^{h}, I_{4}^{h}) .$
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Bestimmen der ersten Verschiebung basierend auf einer geschätzten Position des dritten Probenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal und/oder zum zweiten Probenmerkmal und/oder einer geschätzten Position eines Zielprobenmerkmals relativ zum ersten Probenmerkmal und/oder zum zweiten Probenmerkmal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend Aufzeichnen eines fünften Bildes $(I_{5}^{l})$
eines fünften Teils (P₅) der Probe mit einer ersten niedrigen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops vor der ersten Verschiebung $(\overset{⇀}{d_{1}}),$
- wobei die erste niedrige Bilderfassungsauflösung niedriger als sowohl die erste, die zweite, die dritte als auch die vierte hohe Bilderfassungsauflösung ist, - wobei der erste und der zweite Teil (P₁, P₂) der Probe zumindest teilweise den fünften Teil (P₅) der Probe überlappen und - wobei sowohl das erste als auch das zweite Bildmerkmal (F₁, F₂) im fünften Bild $(I_{5}^{l})$
enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner Analysieren des fünften Bildes $(I_{5}^{l})$
und Identifizieren von einem oder mehreren Bildmerkmalskandidaten (F₂, F₅, F₆) innerhalb des fünften Bildes $(I_{5}^{l})$
und Auswählen von einem des einen oder der mehreren Bildmerkmalskandidaten (F₂, F₅, F₆) als das zweite Bildmerkmal (F₂) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Auswählen auf einer geschätzten Position (e₁₄) eines Zielprobenmerkmals (F₄) relativ zum ersten Probenmerkmal (F₁) und/oder zu einem oder mehreren Probenmerkmalen, das bzw. die dem einen oder den mehreren Bildmerkmalskandidaten entspricht bzw. entsprechen, basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend Aufzeichnen eines sechsten Bildes $(I_{6}^{l})$
eines sechsten Teils (P₆) der Probe mit einer zweiten niedrigen Bilderfassungsauflösung unter Verwendung des Mikroskops anschließend an die Durchführung der ersten Verschiebung $(\overset{⇀}{d_{1}}),$
- wobei die zweite niedrige Bilderfassungsauflösung niedriger als sowohl die erste, die zweite, die dritte als auch die vierte hohe Bilderfassungsauflösung ist, - wobei der zweite und der dritte Teil (P₂, P₃) der Probe zumindest teilweise den sechsten Teil (P₆) der Probe überlappen und - wobei sowohl das zweite als auch das dritte Bildmerkmal (F₂, F₃) im sechsten Bild $(I_{6}^{l})$
enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Analysieren des sechsten Bildes $(I_{6}^{l})$
und Identifizieren von einem oder mehreren Bildmerkmalskandidaten (F₃, F₇) innerhalb des sechsten Bildes $(I_{6}^{l})$
und Auswählen von einem des einen oder der mehreren Bildmerkmalskandidaten als das dritte Bildmerkmal (F₃) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Auswählen auf einer geschätzten Position $({\overset{⇀}{e}}_{24})$
eines Zielprobenmerkmals (F₄) relativ zum zweiten Probenmerkmal (F₂) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bestimmen der Position $({\overset{⇀}{r}}_{13})$
des dritten Probenmerkmals (F₃) relativ zum ersten Probenmerkmal (F₁) Folgendes umfasst: Bestimmen einer ersten Position $({\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h})$
des ersten Bildmerkmals (F₁) innerhalb des ersten Bildes $(I_{1}^{h}),$
Bestimmen einer zweiten Position $({\overset{⇀}{f}}_{2}^{2 h})$
des zweiten Bildmerkmals (F₂) innerhalb des zweiten Bildes $(I_{2}^{h}),$
Bestimmen einer dritten Position $({\overset{⇀}{f}}_{3}^{2 h})$
des zweiten Bildmerkmals (F₂) innerhalb des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
und Bestimmen einer vierten Position $({\overset{⇀}{f}}_{4}^{3 h})$
des dritten Bildmerkmals (F₃) innerhalb des vierten Bildes $(I_{4}^{h}) .$
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Mikroskop ein vorbestimmtes Sichtfeld aufweist, wobei das Aufzeichnen des ersten Bildes $(I_{1}^{h})$
Aufzeichnen einer fünften Position $({\overset{⇀}{J}}_{1}^{h})$
des ersten Bildes $(I_{1}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₅) beinhaltet, wobei das Aufzeichnen des zweiten Bildes $(I_{2}^{h})$
Aufzeichnen einer sechsten Position $({\overset{⇀}{J}}_{2}^{h})$
des zweiten Bildes $(I_{1}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₅) beinhaltet, wobei das Aufzeichnen des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
Aufzeichnen einer siebten Position $({\overset{⇀}{J}}_{3}^{h})$
des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₆) beinhaltet und wobei das Aufzeichnen des vierten Bildes $(I_{4}^{h})$
Aufzeichnen einer achten Position $({\overset{⇀}{J}}_{4}^{h})$
des vierten Bildes $(I_{4}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₆) beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Mikroskop ein vorbestimmtes Sichtfeld aufweist, wobei das Aufzeichnen des ersten Bildes $(I_{1}^{h})$
) Aufzeichnen einer fünften Position $({\overset{⇀}{J}}_{1}^{h})$
des ersten Bildes $(I_{1}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₅) beinhaltet, wobei das Aufzeichnen des zweiten Bildes $(I_{2}^{h})$
Aufzeichnen einer sechsten Position $({\overset{⇀}{J}}_{2}^{h})$
des zweiten Bildes $(I_{1}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₅) beinhaltet, wobei das Aufzeichnen des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
Aufzeichnen einer siebten Position $({\overset{⇀}{J}}_{3}^{h})$
des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₆) beinhaltet und wobei das Aufzeichnen des vierten Bildes $(I_{4}^{h})$
Aufzeichnen einer achten Position $({\overset{⇀}{J}}_{4}^{h})$
des vierten Bildes $(I_{4}^{h})$
innerhalb des Sichtfelds (P₆) beinhaltet; und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer ersten Position $({\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h})$
des ersten Bildmerkmals (F₁) innerhalb des ersten Bildes $(I_{1}^{h}),$
Bestimmen einer zweiten Position $({\overset{⇀}{f}}_{2}^{2 h})$
des zweiten Bildmerkmals (F₂) innerhalb des zweiten Bildes $(I_{2}^{h}),$
Bestimmen einer dritten Position $({\overset{⇀}{f}}_{3}^{2 h})$
des zweiten Bildmerkmals (F₂) innerhalb des dritten Bildes $(I_{3}^{h})$
und Bestimmen einer vierten Position $({\overset{⇀}{f}}_{4}^{3 h})$
des dritten Bildmerkmals (F₃) innerhalb des vierten Bildes $(I_{4}^{h}),$
wobei das Bestimmen der Position $({\overset{⇀}{r}}_{13})$
des dritten Probenmerkmals (F₃) relativ zum ersten Probenmerkmal (F₁) auf Folgendem basiert: der ersten Position $({\overset{⇀}{f}}_{1}^{1 h}),$
der zweiten Position $({\overset{⇀}{f}}_{2}^{2 h}),$
der dritten Position $({\overset{⇀}{f}}_{3}^{2 h}),$
der vierten Position $({\overset{⇀}{f}}_{4}^{3 h}),$
der fünften Position $({\overset{⇀}{J}}_{1}^{h}),$
der sechsten Position $({\overset{⇀}{J}}_{2}^{h}),$
der siebten Position $({\overset{⇀}{J}}_{3}^{h})$
und der achten Position $({\overset{⇀}{J}}_{4}^{h}) .$
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei es anschließend an das Aufzeichnen des dritten und des vierten Bildes $(I_{3}^{h}, I_{4}^{h})$
Bereiche der Probe entlang einer geraden Linie, die sich vom ersten Probenmerkmal (F₁) zum dritten Probenmerkmal (F₃) erstreckt, gibt, die nicht als ein Bild mit einer fünften hohen Bilderfassungsauflösung aufgezeichnet worden sind, wobei die fünften hohe Bilderfassungsauflösung höher oder gleich der niedrigsten Bilderfassungsauflösung unter der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten hohen Bilderfassungsauflösung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner Erzeugen des zweiten und/oder des dritten Probenmerkmals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erzeugen des zweiten und/oder des dritten Probenmerkmals anschließend an das Aufzeichnen des ersten Bildes durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Erzeugen des zweiten und/oder des dritten Probenmerkmals unter Verwendung eines Strahls geladener Teilchen durchgeführt wird.