DE102018115046A1

DE102018115046A1 - Rasterelektronenmikroskop und Bildverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018115046A1
Application number: DE102018115046.6A
Authority: DE
Inventors: Thantip KRASIENAPIBAL; Yasuhiro Shirasaki; Momoyo Enyama; Sayaka KURATA
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-06-23
Also published as: US20190035597A1; JP2019027938A; US10483083B2; DE102018115046B4; JP6823563B2

Abstract

In dieser Erfindung wird Information über die Materialzusammensetzung, die Prozessbedingungen und die Kristallstruktur-Kandidaten, die entweder bekannt ist oder aus einer Materialdatenbank importiert wird, verwendet, um den Probenneigungswinkel und den Arbeitsabstand (WD) zu bestimmen. Mit diesem bestimmten Neigungswinkel und WD wird die Intensität der Elektronen, die in verschiedenen Winkeln und mit verschiedenen Energien emittiert werden, mit einen Rasterelektronenmikroskop (REM)-System gemessen, das umfasst: Verwendung einer Materialdatenbank, die die Materialzusammensetzung, den Bildungsprozess, die Kristallstruktur und deren Elektronenausbeute enthält; einen Probentisch, die verschiebbar, drehbar und neigbar ist; einen Verarbeitungsabschnitt, um anhand der Materialdatenbank und der Messbedingungen den optimalen Arbeitsabstand für eine Beobachtung zu berechnen; Mittel zum Erfassen eines Bilds der Kristallinformation eines gewünschten Bereichs einer Probe auf der Basis eines Bilds, das durch REM-Beobachtung erhalten wurde.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft Rasterelektronenmikroskope (REM) und insbesondere ein Verfahren zur Erkennung verschiedener Kristallphasen in Proben.
Stand der Technik
Für die Materialentwicklung ist Kristallinformation wie z.B. die Kristallphase oder Kristallorientierung ein wichtiges Merkmal des Materials, das mit seinen physikalischen Eigenschaften im Zusammenhang steht. Es wurde eine Reihe von Kristallstrukturmesssystemen vorgeschlagen, die Elektronenstrahl-Beugungsfiguren verwenden, um die Kristallinformation zu erkennen.
Beispielsweise offenbart JP 2003-121394 ein REM, das mit einem Elektronenrückstreubeugungsdetektor (EBSD-Detektor) ausgerüstet ist, der zur Kristallinformationsanalyse eine Elektronenbeugungsfigur verwendet, die als Kikuchi-Figur bekannt ist. JP 2003-121394 offenbart ein Verfahren zur Erkennung der Kristallphase und -orientierung unter Verwendung einer Kristallstrukturdatenbank, die einen Satz geschätzter Beugungsparameter generiert, um im Bilddatensatz einzelne Elektronenrückstreubänder zu erkennen. Durch Abgleich der beobachteten Elektronenrückstreubänder mit geschätzten Beugungsparametern kann die Kristallinformation erhalten werden. EBSD ist jedoch ein oberflächensensitives Verfahren, und allgemein nimmt die Messung je nach der Kristallkorngröße viel Zeit in Anspruch. EBSD kann auch keine sehr kleine Kristallkorngrößen bewerten, wo eine Vermischung benachbarter Beugungsfiguren auftritt.
Ein anderes Verfahren, wie z.B. das in JP H07-066253 offenbarte, verwendet ein REM mit mehr als einem Probenneigungs- oder -drehzustand. Die maximale Stärke des Rückstreuelektronensignals unter diesen Probenneigungs- oder -drehzuständen, die mit der Eindringtiefe der Primärelektronen zusammenhängt, wird verwendet, um die Richtung der Kristallebene relativ zur Richtung der Primärelektronen zu bestimmen. Die unterschiedliche Stärke des Rückstreuelektronensignals, die auf die unterschiedliche Eindringtiefe der Primärelektronen zurückzuführen ist, ergibt einen Bildkontrast, der als Channeling-Kontrast bekannt ist.
Patentliteratur

Patentschrift 1: JP 2003-121394 A
Patentschrift 2: JP H07-066253 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In jedem Materialentwicklungszyklus sind die Materialzusammensetzung und die Prozessbedingungen, die wichtige Parameter für die Entwicklung sind, bekannt. Manchmal besteht das zu entwickelnde Material nur aus wenigen Kristallstrukturen, die für seine physikalischen Eigenschaften verantwortlich sind. Doch die Kristallanalyse dieser Materialien verwendet das herkömmliche EBSD-Verfahren, das keine schnelle Prüfung der Materialeigenschaften zulässt. Ein schneller Prüfprozess für diese Materialien wird benötigt, der grundlegende Kristallinformation wie z.B. ein Kristallphasenverhältnis oder die durchschnittliche Kristallkomgröße bereitstellt.
Wie oben erwähnt, kann die EBSD die Kristallphase und -orientierung für die Kristallanalyse mit hoher Genauigkeit darstellen. Sie ist jedoch hinsichtlich der analysierbaren Größe des Kristalls eingeschränkt, und die Vorbereitung der Probe und die Durchführung der Messungen nehmen viel Zeit in Anspruch. Das Verfahren, das den Channeling-Kontrast nutzt, ist schnell und kann die Information der Kristallorientierung relativ zur Richtung der Primärelektronen bereitstellen. Seine Anwendung zum Erhalt von Kristallphasen- und -orientierungskarten ist jedoch schwierig, wenn es aufgrund des nicht zu unterscheidenden Kontrasts zwischen verschiedenen Kristallphasen und verschiedenen Kristallorientierungen eine Vielzahl von Kristallorientierungen und -phasen gibt. Ein Kristallanalyseverfahren, das keine Charakterisierung von Elektronenbeugungsfiguren erfordert, ist zur Beschleunigung des Materialentwicklungszyklus wichtig. Dies gilt insbesondere für Materialien mit bekannter Zusammensetzung und bekannten Prozessen, und wenn in der Probe nur wenige Kristallstrukturen vorhanden sind.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Rasterelektronenmikroskop (REM). Dieses REM umfasst einen Probentisch zur Montage einer Probe, einen Detektor zur Erkennung von Elektronen, die von der Probe emittiert werden, einen REM-Steuerabschnitt zur Steuerung eines Abstands zwischen dem Probentisch und dem Detektor, und einen Speicher. Der Speicher speichert eine Materialdatenbank und Gleichung 1. Die Materialdatenbank speichert eine Vielzahl von Datensätzen, wobei jeder Datensatz Information über ein Material, Information über die Kristallstruktur des Materials und Information über vom Material emittierte Elektronen enthält. Gleichung 1 gibt eine Beziehung zwischen der Information über vom Material emittierte Elektronen, dem Abstand und einem vom Detektor erkannten Signal an.
Der andere Aspekt der Erfindung ist eine Bildverarbeitungsvorrichtung. Diese Vorrichtung umfasst eine Bedienschnittstelle, einen Verarbeitungsabschnitt zur Verarbeitung von Bilddaten, die von der Bedienschnittstelle erhalten wurden, und einen Datenspeicherabschnitt, der die Materialdatenbank und Gleichung 1 speichert. Die Materialdatenbank umfasst eine Vielzahl von Datensätzen, wobei jeder Datensatz Information über ein Material, Information über die Kristallstruktur des Materials und Information über vom Material emittierte Elektronen enthält. Die Gleichung 1 gibt eine Beziehung zwischen der Information über vom Material emittierte Elektronen und einem vom Detektor erkannten Signal an. Und der Verarbeitungsabschnitt wählt auf der Basis der Eingabedaten von der Bedienschnittstelle einen Datensatz aus der Materialdatenbank, berechnet auf der Basis des gewählten Datensatzes und der Gleichung 1 eine Helligkeitsinformation der Kristallstruktur und erkennt eine interessierende Region (Region of Interest (ROI)) in den Bilddaten. Der Verarbeitungsabschnitt bestimmt auf der Basis der Bilddaten und der Helligkeitsinformation die Kristallstruktur der ROI.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Erfindung realisiert ein System, das die kristalline Phase und Orientierung einer Probe mit bekannter Zusammensetzung ohne aufwändige Probenvorbereitung oder Probenzerstörung automatisch bestimmt. Zusätzlich ist das System kostengünstig und weist eine hohe Geschwindigkeit auf, was für den Prüfprozess während Materialentwicklungszyklen nützlich ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops (REM), welches das erfindungsgemäße Verfahren anwendet.
2A stellt eine Messbedingung des Arbeitsabstands (WD) gemäß der ersten Ausführungsform dar.
2B stellt REM-Bilder mit verschiedenen Arbeitsabständen (WD) gemäß der ersten Ausführungsform dar.
2C stellt einen Graphen der relativen Bildhelligkeit bei verschiedenen Arbeitsabständen (WD) gemäß der ersten Ausführungsform dar.
2D stellt eine Stromstärke und Bildhelligkeit bei verschiedenen Arbeitsabständen (WD) gemäß der ersten Ausführungsform dar.
3 stellt ein Signal als eine Funktion des Arbeitsabstands (WD) zur Erläuterung der ersten Ausführungsform dar.
4 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung der ersten Ausführungsform.
5 zeigt ein Fenster einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) für eine Messung.
6 ist ein Beispiel für eine Materialdatenbank gemäß der ersten Ausführungsform.
7 ist ein Fenster einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) für eine Messung.
8A ist ein Ablaufplan einer Bildanalyse gemäß der ersten Ausführungsform.
8B ist ein Ablaufplan einer Bildanalyse gemäß der ersten Ausführungsform.
9A ist eine Seitenansicht verschiedener Messbedingungen.
9B ist eine Draufsicht von REM-Bildern.
9C stellt einen Graphen der relativen Bildhelligkeit bei verschiedenen Neigungszuständen dar.
10A stellt allgemein Bänder einer Rückstreuelektronen-Beugungsfigur zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform dar.
10B stellt allgemein Bänder einer Rückstreuelektronen-Beugungsfigur zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform dar.
11 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein Fenster einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) für eine Messung.
13 ist ein Ablaufplan einer Bildanalyse gemäß der zweiten Ausführungsform.
14 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung der dritten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform dieser Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass diese Ausführungsform lediglich ein Beispiel für die Realisierung dieser Erfindung ist und den technischen Umfang dieser Erfindung keineswegs einschränkt.
In den folgenden Ausführungsformen sind REM-Messbedingungen wie die Beschleunigungsspannung und die Information über die Materialzusammensetzung, die Prozessbedingungen und die Kristallstruktur-Kandidaten entweder bekannt oder aus einer Materialdatenbank importiert und werden benutzt, um den optimalen Neigungswinkel und den Arbeitsabstand (WD) des Probentischs zu bestimmen. Mit diesem bestimmten Neigungswinkel und bestimmten WD können die Kristallphase und -orientierung einer Probe analysiert werden, was eine schnelle Erfassung von Kristallphasen- und -orientierungskarten ermöglicht.
Eine Ausführungsform, die weiter unten erläutert wird, ist ein Rasterelektronenmikroskop (REM)-System, umfassend: Verwendung einer Materialdatenbank, die die Materialzusammensetzung, den Bildungsprozess, die Kristallstruktur und deren Elektronenausbeute enthält; einen Probentisch, die verschiebbar, drehbar und neigbar ist; einen Verarbeitungsabschnitt, um den optimalen Arbeitsabstand für eine Beobachtung anhand der Materialdatenbank und der Messbedingungen zu berechnen; Mittel zum Erfassen eines Bilds der Kristallinformation eines gewünschten Bereichs einer Probe auf der Basis eines Bilds, das durch REM-Beobachtung erhalten wurde.
Erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform wird anhand von 1 bis 8 erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops (REM), das das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform anwendet.
Zunächst wird die Konfiguration eines REM in 1 beschrieben. Von einer Elektronenkanone 101 aus läuft ein von dieser erzeugter Primärelektronenstrahl 102 in der Abwärtsrichtung durch Ablenkspulen 103 und eine Objektivlinse 104 zu einem Probentisch 108. Eine Probe 107 wird zur Beobachtung auf den Probentisch 108 gelegt. Die Elektronenstrahlkanone 101, die Ablenkspule 103, die Objektivlinse 104 und der Probentisch 108 werden von einem REM-Systemsteuerabschnitt 109 gesteuert, der mit dem Datenspeicherabschnitt 110 und dem Verarbeitungsabschnitt 111 verbunden ist.
Ein Verfahren zur Erfassung eines REM-Bilds oder zur REM-Beobachtung für diese Ausführungsform wird nun Bezug nehmend auf 1 erläutert. Die Elektronenstrahlkanone 101 wird verwendet, um einen Primärelektronenstrahl 102 zu erzeugen, der durch die Objektivlinse 104 auf die Probe 107 fokussiert wird. Die Ablenkspule 103 wird zur zweidimensionalen Abtastung der Oberfläche der Probe 102 mit dem Primärelektronenstrahl 107 verwendet. Der Benutzer kann den abgetasteten Bereich wählen, indem er die Probe durch Steuern des Probentischs 108 bewegt. Der Elektronenstrahl 102, der die Oberfläche der Probe 107 bestrahlt, interagiert mit der Probe 107. Dadurch werden von der Probe 107 emittiere Elektronen 112 und 113 wie z.B. Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen und Auger-Elektronen erzeugt. Die emittierten Elektronen 112 und 113, die einen Detektor erreichen, werden als Signale erkannt. In dieser Erfindung können emittierte Elektronen 112 und emittierte Elektronen 113 vom Detektor 105 und Detektor 106 erkannt werden. Die Detektoren geben an den REM-Systemsteuerabschnitt 109 Spannungs- oder Stromsignale aus, die proportional zur Zahl der erkannten Elektronen sind, um ein REM-Bild zu erzeugen. Das erhaltene REM-Bild wird in einem Speicherabschnitt 110 gespeichert, durch den Verarbeitungsabschnitt 111 einer Bildbearbeitung unterzogen und analysiert und an der Bedienschnittstelle 114 angezeigt. Die Bedienschnittstelle 114 umfasst gewöhnliche Eingabegeräte wie z.B. eine Tastatur und Ausgabegeräte wie z.B. einen Bildschirm.
Obwohl dies nicht gezeigt wird, sind andere Komponenten als das Steuer- und das Leitungssystem vorhanden, wie z.B. jene, die in der Vakuumkammer und zur Evakuierung vorgesehen sind. Zudem ist der Detektor 105 in der vorliegenden Ausführungsform zwischen der Elektronenkanone 101 und den Ablenkspulen 103 angeordnet, die Anordnung kann jedoch geändert werden.
Nun wird die vorliegende Ausführungsform erläutert, die die Kristallphasendiskriminierung einer Probe beschreibt, von der bekannt ist, dass sie zwei Phasen aufweist, eine Phase mit einfacher Orientierung und eine Phase mit Mehrfachorientierung. Kristallphasendiskriminierung wird als die Fähigkeit definiert, eine Kristallphase von einer anderen zu unterscheiden.
2A veranschaulicht eine Änderung der Messanordnung, wenn die Position der Probe 107A und des Probentischs 108A zu einer neuen Position der Probe 107B und des Probentischs 108B verschoben werden. Die Entfernung zwischen dem Objektiv 104 und der Oberfläche der Probe 107 wird hier als Arbeitsabstand (WD) definiert. Wenn der Tisch 108 in eine neue Position verschoben wird, ändert sich gleichzeitig der WD.
2B stellt das Ergebnis von REM-Bildern dar, die mit Kennzeichnung der interessierenden Region (Region of Interest (ROI)) bei kurzem WD bis langem WD erhalten wurden. In diesem Fall ist die ROI ein Bereich mit Körnern derselben Kristallphase, obwohl sie in anderen Situationen auch etwas anderes sein kann, wie z.B. Korngrenzen. Wenn der WD geändert wird, ändert sich aufgrund des unterschiedlichen Erkennungsbereichs des Elektronenemissionswinkels der Bildkontrast in 2B (a) bis (c). Das Bild mit längerem WD ist aufgrund einer Schwächung des am Detektor 106 erkannten Signals dunkler.
2C beschreibt die relative Helligkeit für jede ROI, die so normalisiert ist, dass die hellste ROI in jedem der Bilder 2B (a) - (c) gleich 1 ist.
2D zeigt ein Histogramm der Bildhelligkeit zweier verschiedener Kristallphasen, Phase 1 (Mehrfachorientierung) und Phase 2 (einfache Orientierung), bei unterschiedlichem WD. Da für die Kristallphasendiskriminierung eine Bilderfassungsbedingung erwünscht ist, die einen großen Kontrast zwischen verschiedenen Phasen und einen kleinen Kontrast innerhalb einer Phase ergibt, ist 2C und 2D gemäß die Messbedingung, bei welcher die Kristallphasendiskriminierung einer Probe 107 sich einfach durchführen lässt, wenn der WD lang ist. Das heißt, allgemein ist für die Kristallphasendiskriminierung ein langer WD zu bevorzugen. Die Stärke des Signals der Emissionselektronen 113, die die Bildhelligkeit ergibt, ist jedoch zu berücksichtigen.
Die Menge der Elektronen, die vom Detektor 106 erkannt werden, lässt sich anhand von Gleichung (1) berechnen, wobei signal die Menge der Emissionselektronen 113 ist, die am Detektor 106 erkannt werden, Ip der Sondenstrom des Primärelektrons 102 ist, yield die Elektronenausbeute ist; die als die durchschnittliche Zahl von Elektronen definiert wird, die pro einfallendes Primärelektron 102 von der Probe 107 emittiert werden, f₁(WD) eine Funktion von WD ist und f₂(G) eine Funktion der Detektorverstärkung ist. $s i g n a l = I p \times y i e l d \times f_{1} (W D) \times f_{2} (G)$
3 stellt das Signal in Abhängigkeit vom Arbeitsabstand (WD) dar. Hier werden in der Gleichung (1) nur die Faktoren gezeigt, die für diese Ausführungsform relevant sind. Es ist allgemein bekannt, dass die Menge der am Detektor 106 erkannten Emissionselektronen 113 mit zunehmendem WD abnimmt, wie durch die Funktion f₁(WD) 301 in 3 beschrieben. Die Erhöhung des WD stellt eine Bedingung zur besseren Kristallphasendiskriminierung dar, doch die Schwächung des Signals verschlechtert das Signal-Rausch-Verhältnis. Da Materialien mit verschiedenen Phasen verschiedene Ausbeuten und somit verschiedene Signalstärken aufweisen, hat jedes Material mit verschiedenen Phasen einen anderen optimalen WD, um das beste REM-Bild zur Phasendiskriminierung zu erhalten. Der optimale WD zur Durchführung der Kristallphasendiskriminierung kann anhand der Bedingung von Ip und yield geschätzt werden, die ein Signal ergibt, das stärker als das minimale analysierbare Signal ist. Das minimale analysierbare Signal wird zum Beispiel als ein Signal bestimmt, das ein Signal-Rausch-Verhältnis größer als 3 ergibt.
4 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung der ersten Ausführungsform. Diese Verarbeitung wird hauptsächlich vom Verarbeitungsabschnitt 111 auf der Basis der im Speicher gespeicherten Software ausgeführt.
5 zeigt ein GUI-Fenster für eine Messung, das vom Verarbeitungsabschnitt 111 erzeugt wird. Daten oder Informationen zur Erzeugung der GUI werden vorab im Datenspeicherabschnitt 110 gespeichert.
Die Prozedur zur Durchführung der Kristallphasendiskriminierung wird nun anhand eines Ablaufplans in 4 und der entsprechenden Prozedur auf der GUI erläutert, die auf der Bedienschnittstelle 114 in 5 angezeigt wird.
In Schritt S1 gibt der Benutzer im Fenster 501 und im Fenster 502 der GUI 500 die Materialzusammensetzung und den Materialprozess z.B. als prozentualen Anteil der Elemente in der Probe 107, die Bildungsprozesstemperatur, den Bildungsprozessdruck und den Abschreckzustand ein. Allgemein ist dem Benutzer die obige grundlegende Information über die Probe bekannt. In Schritt S2 wird die Information wie z.B. die Kristallstruktur und die Sekundärelektronenausbeute durch Betätigen der Bedienschaltfläche 503 auf der GUI 500 aus der Materialdatenbank importiert.
6 ist ein Beispiel einer Materialdatenbank 600. Die Materialdatenbank 600 wird im Voraus im Datenspeicherabschnitt 110 gespeichert. Die Materialdatenbank 600 enthält die Materialzusammensetzung 601, den Materialprozess 602, die Kristallstruktur 603, die Sekundärelektronenausbeute 604A und die Rückstreuelektronenausbeute 604B. Die Materialzusammensetzung 601 umfasst zum Beispiel den prozentualen Anteil der Elemente und Dotierstoffe. Der Materialprozess 602 umfasst zum Beispiel die Bildungsprozesstemperatur, den Bildungsprozessdruck und die Abschreckbedingungen. Die Kristallstruktur 603 umfasst zum Beispiel die Phase und die Orientierung. Elektronenausbeuten 604 werden zum Beispiel für den Detektortyp und die anliegende Beschleunigungsspannung definiert. Die Kristallstruktur 603 und die Elektronenausbeuten 604 werden auf der Basis des Allgemeinwissens über das Material bestimmt. Benutzer können über eine Bedienschaltfläche 509 auf der GUI 500 auch eine andere Datenbank importieren, die Informationen gleichen Typs enthält.
In Schritt S3 werden der in Schritt S1 eingegeben Information und der Information in S2 gemäß vom Verarbeitungsabschnitt 111 Kristallstruktur-Kandidaten in der Probe 107 vorgeschlagen, und das Kandidaten-Ergebnis wird im Fenster 506 der GUI 500 angezeigt. Wenn die Bedingungen, die vom Benutzer eingegeben wurden, die gleichen sind wie in der Materialdatenbank 600, wählt der Verarbeitungsabschnitt 111 eine Struktur aus, die den Bedingungen entspricht. Wenn die vom Benutzer eingegebenen Bedingungen nicht die gleichen sind wie in der Materialdatenbank 600, schlägt der Verarbeitungsabschnitt 111 eine Struktur vor, die den Bedingungen am meisten entspricht. In dieser Ausführungsform sind die Kandidaten kubisch raumzentriert (Body Center Cubic (BCC)) und kubisch flächenzentriert (Face Cubic Center (FCC)).
Wenn das Kandidaten-Ergebnis vom Benutzer nicht bevorzugt wird, wird Schritt S4 durchgeführt. In Schritt S4 kann der Benutzer die Kristallstruktur unter Verwendung der Bedienschaltfläche 504 definieren. Die definierte Struktur wird im Fenster 506 aufgelistet. Im Fenster 505 kann der Benutzer die grundlegende Kristallinformation jeder in Fenster 506 aufgelisteten Kristallstruktur sehen. In diesem Beispiel ist BCC im Fenster 506 gewählt, und die grundlegende Kristallinformation von BCC erscheint im Fenster 505 der GUI 500.
In Schritt S5 verwendet der Benutzer die Information im Fenster 505, um die Auswahl der zu analysierenden Kristallstrukturen, die im Fenster 507 aufgelistet sind, zu beenden. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass BCC und FCC in der Probe vorhanden sind, und daher werden diese gewählt. Nach der Auswahl der zu analysierenden Kristallstrukturen führt ein Klick auf die Bedienschaltfläche 508 zum nächsten Schritt in der GUI für die Analyse.
7 zeigt ein GUI-Fenster 700 für die Analyse. Hier schlägt der Verarbeitungsabschnitt 111 der Elektronenausbeute in der Materialdatenbank 600 entsprechend die Messbedingungen für die Analyse vor und zeigt diese zuerst im Fenster 701 der GUI 700 an. Zudem schätzt der Verarbeitungsabschnitt 111 der Materialdatenbank 600 entsprechend auch die relative Bildhelligkeit jeder Kristallphase, um sie in Schritt S10 für die Bildanalyse zu verwenden.
Die vorgeschlagenen Messbedingungen, die beim Erscheinen des Fensters 701 angezeigt werden, sind Bedingungen, die für allgemein bekannte Materialien am häufigsten zur Analyse von REM-Bildern verwendet werden. Zum Beispiel ist für eine Probe mit einer Sekundärelektronenausbeute (SEY) < 1 der vorgeschlagene Sondenstrom Ip für die Kristallanalyse 10 nA; für eine Probe mit einer SEY > 1 ist der vorgeschlagene Sondenstrom Ip für die Kristallanalyse 1 nA. Andere Bedingungen wie z.B. die Beschleunigungsspannung, der Detektortyp werden auf gleiche Weise vorgeschlagen. Diese Bedingungen sollten im Voraus im Datenspeicherabschnitt 110 eingerichtet werden. Die Standardbedingung des Linsenstroms, der sich auf die Fokussierung bezieht, ist ‚auto‘. Unter der Bedingung ‚auto‘ berechnet der REM-Steuerabschnitt 109 den Linsenstrom, um den Primärelektronenstrahl auf die Probe zu fokussieren. Der Benutzer kann im Fenster 701 auch selbst Bedingungen eingeben.
In Schritt S6 bestimmt der Benutzer im Fenster 701 Messbedingungen für die REM-Beobachtung wie z.B. die Beschleunigungsspannung der Primärelektronen (Vacc), den Detektortyp, den Linsenstrom und den Sondenstrom und verwendet dann die Bedienschaltfläche 706 zur Abtastung eines REM-Bilds. Das abgetastete REM-Bild wird im Fenster 702 angezeigt. In diesem Stadium kann der angewandte WD als Festwert (zum Beispiel eine mittlere Länge) vorbestimmt sein.
In Schritt S7 bestimmt der Benutzer durch Beobachten des Fensters 702 und Bewegen des Probentischs 108 das Sichtfeld (FOV) für die Analyse. Wenn das FOV bestimmt ist, wird die Analyse zur Bestimmung der Kristallphase des gewählten Bereichs durch Betätigen der Bedienschaltfläche 707 gestartet. Der geschätzte WD wird in diesem Schritt 7 nicht angewandt, der er nicht erforderlich ist, solange ein REM-Bild abgetastet werden kann, um den FOV zu bestimmen. Wenn ein vorbestimmter WD benötigt wird, wird er auf einen Abstandswert zwischen der Probenoberfläche und der Objektivlinse festgelegt, wie z.B. 15 mm, wenn der Detektor 106 eingesetzt ist, und 5 mm, wenn der Detektor 106 nicht eingesetzt ist.
In Schritt S8 berechnet der Verarbeitungsabschnitt 111 anhand von Gleichung (1) den optimalen WD für die Analyse, und der REM-Systemsteuerabschnitt 109 steuert die Position des Probentischs 108 dem optimalen WD entsprechend. Der optimale WD, der ein Signal größer als das minimale analysierbare Signal ergibt, wie z.B. ein Signal mit einem Signal-Rausch-Verhältnis größer als 3, wird anhand der minimalen Ausbeute unter den zu analysierenden Phasen berechnet. Zur Berechnung wird Ip den Benutzereinstellungen im Fenster 701 entsprechend erhalten. Die Ausbeute wird von der Materialdatenbank 600 erhalten. f2(G) ist vom Detektor an sich abhängig und wird im Voraus im Datenspeicherabschnitt 110 eingerichtet.
Die zur Berechnung verwendete Ausbeute ist vom Detektortyp und von der Beschleunigungsspannung (Vacc) abhängig, die im Fenster 701 aufgelistet sind. Im Fall von 7 wird die Verwendung eines BSE-Detektors und einer Vacc = 5 kV erläutert, sodass die Rückstrahlelektronenausbeute (BSEY) bei 5 kV angewandt wird (siehe 6). Wenn die Probe mehr als eine (1) Phase enthält, d.h. BCC und FCC, vergleicht Schritt S8 die Ausbeute von BCC und FCC und wählt dann die minimale Ausbeute aus.
Die REM-Beobachtung wird in Schritt S9 mit dem berechneten WD durchgeführt. Das erhaltene REM-Bild 702 wird in Schritt S10 verarbeitet und analysiert.
8A ist ein detaillierter Ablaufplan des Bildanalyseschritts S10. Hier wird in Schritt S1001 die ROI-Erkennung z.B. durchgeführt, indem die Randlinien im Bild erkannt werden und der von einer Randlinie umschlossene Bereich als eine ROI definiert wird. In Schritt S1002A wird die Helligkeitsmessung der Durchschnittshelligkeit der Pixel jeder ROI im REM-Bild durchgeführt. Dann wird die Helligkeit jeder ROI im REM-Bild mit der Bildhelligkeit jeder Kristallphase verglichen, die vom Verarbeitungsabschnitt 111 der Materialdatenbank 600 entsprechend anhand von Gleichung (1) geschätzt wurde. Wenn die Abweichung zwischen der Bildhelligkeit des bewerteten Bereichs und der geschätzten Bildhelligkeit der Kristallphase, d.h. Phase 1, innerhalb eines zu vernachlässigenden Bereichs liegt, wie z.B. 5 %, wird der bewertete Bereich als Phase 1 analysiert. In Schritt S1003A wird eine Kristallphasenkarte erstellt, die als eine Abbildung definiert wird, in der verschiedene Kristallphasen mit verschiedenen Farben oder Stilen dargestellt sind. In Schritt S11 werden als Ergebnis das REM-Bild und die Kristallphasenkarte im Fenster 702 und 703 der Bedienschnittstelle 114 angezeigt.
Wie oben erläutert, wird die Bildhelligkeit auf der Basis des Signalwerts geschätzt, der anhand von Gleichung (1) berechnet wird, da die Helligkeit proportional zum Signal ist. Zur Berechnung des Signals jeder Phase werden Ip, f1, und f2 in der Gleichung (1) auf der Basis der optischen Bedingungen festgelegt, die in Fenster 701 durch Schritt S6 bestimmt wurden. Die Ausbeute zur Berechnung der Helligkeit jeder Phase wird auf der Basis der Kristallstrukturen gewählt, die in Schritt S5 auf der Basis der Daten der Materialdatenbank 601 bestimmt wurden.
Wenn der Benutzer zum Beispiel in Fenster 501 und 502 eine Kristallanalyse auf der Basis von Eingabedaten „Fe 100%, T=950, P=2*10⁵, R_quenc=30, Zusatzstoff=Al“ bestimmt hat, werden die zu analysierenden Kristallstrukturen die des Materials in der zweiten Zeile von 6 sein, wobei angenommen wird, dass der Benutzer im Fenster 701 BSE als Detektortyp und V_acc = 5 kV gewählt hat. Das Material weist eine BCC- und eine FCC-Phase auf, wie in 6 gezeigt, wobei 0,28 als Ausbeute für die Helligkeit der BCC-Phase zugewiesen wird und 0,29 als Ausbeute für die Helligkeit der FCC-Phase zugewiesen wird (wenn BSEY 5 kV als optische Bedingung verwendet wird). Wenn der Wert der Bildhelligkeit normalisiert wird, wird das hellste Bild als 1 definiert. In Schritt S1002A kann der Verarbeitungsabschnitt 111 die Phase jeder ROI im Probenbild auf der Basis der geschätzten Bildhelligkeit einer Kristallphase erkennen.
Im Beispiel, das in 4 erläutert wird, wird das Probenbild durch eine REM-Messung erfasst. In einem anderen Beispiel können die Probenbilder im Voraus im Datenspeicherabschnitt 110 oder in einem externen Speichergerät wie z.B. einem Magnetplattenspeicher gespeichert sein. Diese externen Speichergeräte können über ein Netzwerk verbunden sein. In diesem Fall können der Verarbeitungsabschnitt 111 und der Datenspeicherabschnitt 110, in welchem die Materialdatenbank 600 gespeichert ist, als Bildverarbeitungsvorrichtung eingesetzt werden, die mit dem Speichergerät oder dem REM verbindbar ist.
8B ist ein detaillierter Ablaufplan eines anderen Beispiels des Bildanalyseschritts S10. Für die vorliegende Ausführungsform mit Analyse einer Probe, die nur zwei Kristallphasen aufweist, kann das erhaltene REM-Bild 702 in Schritt S10 auch mit den im Ablaufplan von 8B gezeigten Details verarbeitet und analysiert werden. Schritt S1001 wird wie oben beschrieben durchgeführt.
In Schritt S1002B wird die Bildhelligkeit des erhaltenen REM-Bilds 702 gemessen, was das Histogramm der Pixelhelligkeit in Fenster 704 ergibt. Zur binären Bildverarbeitung wird eine Helligkeitsmessung der Durchschnittshelligkeit der Pixel jeder ROI im REM-Bild durchgeführt. Die binäre Bildverarbeitung wird auf die Durchschnittshelligkeit des Pixelsatzes jeder ROI im REM-Bild angewandt, indem als Durchschnitt der Bildhelligkeit jeder Kristallphase eine Binärschwelle verwendet wird, die vom Verarbeitungsabschnitt 111 anhand von Gleichung (1) der Materialdatenbank 600 entsprechend geschätzt wurde. Die Binärschwelle ist nicht auf das das hier beschriebene Verfahren eingeschränkt.
In Schritt S1003B wird eine Kristallphasenkarte erstellt. Mit einer Bedienschaltfläche 708 wird Informationen der Kristallphasenkarte wie z.B. die durchschnittliche Bereichsgröße und die Fläche jeder Kristallphase im REM-Bild 703 analysiert und im Fenster 704 angezeigt. Der Kenntnis des Benutzers entsprechend kann der Benutzer die Binärschwelle, das heißt, der Intensitätspegel, bei dem die binäre Trennung erfolgt, auch über das Fenster 704 manuell einstellen und die Information im Fenster 704 mit der Bedienschaltfläche 709 erneut analysieren.
Mit der beschriebenen Ausführungsform wurde eine schnelle Kristallphasendiskriminierung durchgeführt. In dieser Ausführungsform wurde die Erkennung verschiedener Elektronenemissionswinkel mit dem Detektor 106 und dem Emissionselektron 113 durchgeführt, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Der Detektor 106 und das Emissionselektron 113 können durch ein anderes Emissionselektronendetektionssystem ersetzt werden. Zudem wurde der WD in der vorliegenden Ausführungsform durch Bewegen des Probentischs 108 verändert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Das Ändern des WD umfasst auch das Bewegen des Detektors 106 usw.
Zweite Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform beschreibt die Kristallorientierungsdiskriminierung zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße einer Probe, von der bekannt ist, dass sie eine einzige Kristallphase mit mehreren Kristallorientierungen hat. Kristallorientierungsdiskriminierung wird als die Fähigkeit definiert, eine Kristallorientierung von einer anderen mit derselben Phase zu unterscheiden. Die zweite Ausführungsform wird nun Bezug nehmend auf 9 bis 12 erläutert. Das REM und das Verfahren zur Erfassung eines REM-Bilds in der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie Bezug nehmend auf 1 in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist für die Kristallorientierungsdiskriminierung ein kristallorientierungsabhängiger Kontrast innerhalb einer Phase erwünscht. Da ein kürzerer WD aufgrund des Channeling-Kontrasts einen großen Kontrast innerhalb einer Phase erzeugt, wird der WD Messbedingungen wie der Materialart, der Elektronenausbeute und dem Sondenstrom entsprechend vorbestimmt. Da bekannt ist, dass das Signal abnimmt, wenn WD zu kurz ist, wie in f₁(WD) 301 gezeigt, wird anhand von Gleichung (1) der kürzeste WD berechnet, der ein Signal ergibt, das größer ist als das minimale analysierbare Signal. Das minimale analysierbare Signal wird zum Beispiel als ein Signal bestimmt, das ein Signal-Rausch-Verhältnis größer als 3 ergibt.
9A veranschaulicht eine Messung, wenn die Position der Probe 107C und des Probentischs 108C zu einer neuen Position der Probe 107D und des Probentischs 108D verschoben werden. Der Winkel zwischen des Probentischs 108D und der horizontalen Ebene wird hier als Neigungswinkel definiert.
9B stellt das Ergebnis von REM-Bildern dar, die vom Detektor 106 bei verschiedenen Neigungswinkeln mit Kennzeichnung der ROI erhalten wurden. In diesem Fall ist die ROI ein Bereich einer Kristallorientierung. Wenn der Neigungszustand variiert wird, ändert sich der Bildkontrast in 9B (a) bis (c) dementsprechend, da die Menge der vom Detektor 106 erkannten Emissionselektronen 113 sich ändert. Aufgrund des unterschiedlichen Winkels zwischen dem Primärelektronenstrahl und der Kristallorientierung ändert sich die Intensität für jede ROI unterschiedlich. Wenn der Primärelektronenstrahl und die Gitterebene parallel sind, weist das REM-Bild eine dunkle Bildhelligkeit auf, da die meisten Primärelektronen tief in das Gitter eindringen können. Wenn der Primärelektronenstrahl und die Gitterebene nicht parallel sind, weist das REM-Bild dagegen eine helle Bildhelligkeit auf, die auf die große Streuung der Primärelektronen im Kristall zurückzuführen ist.
9C zeigt die relative Bildhelligkeit für jede ROI normalisiert auf diejenige, wenn der Neigungswinkel gemäß 9B (a) bis (c) null ist.
Die Menge der Elektronen, die vom Detektor 106 erkannt werden, hängt vom Winkel zwischen dem Primärelektronenstrahl und dem Neigungswinkel der Probe ab. Eine Änderung der relativen Bildhelligkeit der ROIs, die in 9C gezeigt wird, ist auf die unterschiedliche Eindringtiefe zurückzuführen, die zu unterschiedlichen Signalelektronenemissionsmengen führt.
10A und 10B stellen „Electron Channeling Patterns“ (ECP) dar. 10A zeigt ein typisches ECP im Neigungszustand 1. Wenn der Tisch um 10 Grad in den Neigungszustand 2 geneigt wird, wird das ECP wie in BILD 10B gezeigt verschoben. Die Position im ECP bezieht sich auf die Kristallorientierung, wie z.B. die in 10A angegebene Orientierung 1 und 2, die im REM-Bild zu beobachten ist. In diesem Fall sind die Orientierung 1 und die Orientierung 2 im REM-Bild beide dunkel. Im Neigungszustand 2 werden die Orientierung 1 und 2 in 10B im REM-Bild jeweils hell und dunkel dargestellt. Orientierungen, die innerhalb und außerhalb des Beugungsbands liegen, führen z.B. zu den Orientierungen, die aufgrund der unterschiedlichen Menge an Emissionselektronen im REM-Bild als helle und dunkle Bereiche erscheinen. Allgemein liegt der Bereich der Neigungswinkel zur Beobachtung der meisten Kristallorientierungen etwa 20 Grad ±10 Grad. Dies deshalb, weil die Hauptbänder im ECP im Bereich von 20 Grad liegen, weshalb eine Verschiebung des ECP in diesem Bereich für die meisten Orientierungen eine Änderung in der REM-Helligkeit ergibt.
Mit dem WD, der vorbestimmt ist, kann unter Berücksichtigung der Geometrie des REM ein Bereich möglicher Neigungswinkel, in welchem während der Neigung keine Quetschung von physischen Körpern auftritt, kleiner als 20 Grad sein. In diesem Fall wird der neue WD berechnet, der einen möglichen Neigungswinkel im Bereich von 20 Grad erfüllt, und für die Kristallorientierungsdiskriminierung verwendet. Der Neigungszustand wird durch den Bereich möglicher Neigungswinkel und den akzeptablen Fehlausrichtungswinkel bestimmt, der ein Winkel zwischen zwei verschiedenen Orientierungen ist, die als gleiche Orientierung zu analysieren sind, wie in Gleichung (2) gezeigt, wo θ(n) der Neigungswinkel für einen n-ten Neigungszustand ist, θ_range ein Bereich möglicher Neigungswinkel und δ der akzeptable Fehlausrichtungswinkel ist. Die Messung von REM-Bildern wird für n Zustände mindestens einer Neigungs- und/oder Drehachse dem berechneten Neigungswinkel entsprechend durchgeführt. $θ (n) = n \times \frac{θ_{r a n g e}}{δ}$
11 ist ein Prozessablaufplan für die Kristallorientierungsdiskriminierung zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße einer Probe, von der bekannt ist, dass sie eine einzige Kristallphase mit mehreren Orientierungen aufweist. Schritt S1 bis Schritt S5 sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Da in der vorliegenden Ausführungsform eine einzige Kristallphase vorliegt, bestimmt der Benutzer in Schritt S5 eine zu analysierende Kristallstruktur, die im Fenster 507 aufgelistet ist. Bei der Kristallorientierungsdiskriminierung zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße einer Probe führt ein Klick auf die Bedienschaltfläche 511 zum nächsten Schritt mit der GUI 1200, die in 12 dargestellt ist.
In Schritt S12 gibt der Benutzer nach der Bestimmung des FOV in Schritt S7 die akzeptable Fehlausrichtung im Fenster 1206 der GUI 1200 ein und klickt auf eine Bedienschaltfläche 707. In Schritt S13 berechnet der Verarbeitungsabschnitt 111 Gleichung (1) entsprechend den minimalen WD, der ein Signal-Rausch-Verhältnis größer als 3 ergibt. Dann berechnet der Verarbeitungsabschnitt 111 Gleichung (2) entsprechend die Neigungszustände und führt eine Neuberechnung oder Bestimmung des WD durch, der unter Berücksichtigung der Geometrie wie z.B. der Probengröße, Probenhöhe und Position der physischen Körper die Neigungszustände im REM erfüllt. Der Analyse- und REM-Systemsteuerabschnitt 109 steuert die Position des Probentischs 108 dem berechneten WD und den berechneten Neigungszuständen entsprechend. In Schritt S14 wird die REM-Beobachtung für alle in Schritt S13 bestimmten Neigungszustände durch. Da die Kristallorientierung in einer Probe bei dreidimensionaler Drehung vorliegen kann, werden REM-Bilder von mindestens drei Neigungszuständen beobachtet, wie z.B. drei Neigungszustände mit einem Null-Neigungswinkel und einem Neigungswinkel an zwei verschiedenen Neigungsachsen.
Nach Anklicken einer Bedienschaltfläche 1201 werden die erhaltenen REM-Bilder in Schritt S15 mit den in 13 dargestellten Details analysiert. Zur Bestimmung der RIO wird in Schritt S1501 die Randerkennung der REM-Bilder durchgeführt, die bei jeder der Neigungsbedingungen aufgenommen wurden. In Schritt S1502 werden REM-Bilder, deren Ränder erkannt wurden, überlagert, um ein Bild mit allen erkannten Rändern zu ergeben. Eine ROI ist ein Bereich, der von einer Randlinie umschlossen ist. In Schritt S1503 wird eine Kornkarte erstellt, die als eine Abbildung definiert wird, in der verschiedene ROIs mit verschiedenen Farben oder Stilen dargestellt sind. In Schritt 16 werden als Ergebnis das REM-Bild und die Kornkarte im Fenster 1202 und 1203 der Bedienschnittstelle 114 angezeigt. Der Benutzer kann die Durchschnittskorngröße unter Verwendung des Fensters 1204 der GUI 1200 analysieren.
Dritte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform beschreibt die Kristallanalyse einer Probe, von der nur ihre Zusammensetzung und ihr Materialprozess bekannt sind. Die dritte Ausführungsform wird Bezug nehmend auf 14 erläutert. Das Rasterelektronenmikroskop (REM) und das Verfahren zur Erfassung eines REM-Bilds in der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie Bezug nehmend auf 1 in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Kristallanalyse in der vorliegenden Ausführungsform umfasst sowohl die Kristallphasendiskriminierung als auch die Kristallorientierungsdiskriminierung zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße einer Probe. Für die Kristallanalyse einer Probe, von der nur ihre Zusammensetzung und ihr Materialprozess bekannt sind, ist die in Schritt S2 verwendete Materialdatenbank 600 wichtig, um Kristallkandidaten mit der in Schritt S1 eingegebenen Information abzugleichen. Die erhaltene Struktur, die zu analysieren ist, wird im Fenster 507 als eine Liste angezeigt, die eine oder mehrere Kristallphasen enthält. Wenn nur eine Kristallstruktur zu analysieren ist, befolgt der Prozess die Schritte in 11, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Wenn mehr als eine Kristallstruktur zu analysieren sind, wird vor der Kristallorientierungsdiskriminierung zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße eine Kristallphasendiskriminierung durchgeführt.
14 ist ein Ablaufplan eines Prozesses zur Kristallanalyse einer Probe mit mehr als einer zu analysierenden Kristallstruktur. Schritt S1 bis Schritt S5 sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Nachdem Schritt S11 abgeschlossen ist und das Ergebnis des REM-Bilds und der Kristallphasenkarte in Fenster 702 und 703 der Bedienschnittstelle 114 angezeigt wird, verwendet der Benutzer eine Bedienschaltfläche 705 der GUI 700, um zusätzlich zur Extraktion einer Durchschnittskorngröße eine Kristallorientierungsdiskriminierung durchzuführen. Dann werden Schritt S12 bis Schritt S15 wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben durchgeführt.
Vierte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Verfahren zur Extraktion der in einer Probe vorhandenen Orientierungsverteilung. Mit einer Probe, von der bekannt ist, dass sie eine einzige Kristallphase mit mehreren Orientierungen aufweist, kann eine schnelle Prüfung der Orientierung einer Probe durchgeführt werden. Das Rasterelektronenmikroskop (REM) und das Verfahren zur Erfassung eines REM-Bilds in der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie Bezug nehmend auf 1 in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Prozess der Kristallorientierungsdiskriminierung ist der gleiche wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Hier wird die ROI als Kornbereich gemäß dem Ergebnis der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Analyse definiert. Der Orientierungsverteilung, die in einer Probe vorliegt, kann durch Anklicken eines Bedienschaltfläche 1205 extrahiert werden. Nach Betätigung der Bedienschaltfläche 1205 wird vom Analyseabschnitt 111 eine Helligkeitsmessung der Durchschnittshelligkeit jeder ROI in allen Neigungszuständen durchgeführt. Die Abhängigkeit der Durchschnittshelligkeit jeder ROI von den Neigungszuständen, wie den in 9E gezeigten, wird für die Zuweisung gleicher oder unterschiedlicher Orientierungen für jede ROI verwendet. Wenn die Abweichung der Bildhelligkeit von ROI(1) und ROI(2) für alle Neigungszustände innerhalb eines vernachlässigbaren Bereichs von z.B. 5 % liegt, werden ROI(1) und ROI(2) als gleiche Orientierung analysiert. Das Ergebnis der Orientierungsverteilung wie z.B. die Zahl der Orientierungen, die in einer Probe vorhanden sind, und eine Orientierungskarte und Kornkarte, die als eine Abbildung definiert wird, in der die verschiedenen Orientierungen, die in der vorliegenden Ausführungsform analysiert wurden, mit verschiedenen Farben oder Stilen darstellt sind, wird auf der Schnittstelle 114 angezeigt.
Bezugszeichenliste

101: Elektronenstrahlkanone
102: Primärelektron
103: Ablenkspule
104: Objektiv
105: Detektor
106: Detektor
107, 107A, 107B: Probe
108, 108A, 108B: Probentisch
109: REM-Systemsteuerabschnitt
110: Datenspeicherabschnitt
111: Verarbeitungsabschnitt
112: emittiertes Elektron
113: emittiertes Elektron
114: Bedienschnittstelle
500: GUI-Fenster
501: Fenster
502: Fenster
503: Bedienschaltfläche
504: Bedienschaltfläche
505: Fenster
506: Fenster
507: Fenster
508: Bedienschaltfläche
509: Bedienschaltfläche
511: Bedienschaltfläche
600: Datenbank
700: Fenster
701: Fenster
702: Fenster
703: Fenster
704: Fenster
705: Bedienschaltfläche
706: Bedienschaltfläche
707: Bedienschaltfläche
708: Bedienschaltfläche
709: Bedienschaltfläche
1200: Fenster
1201: Bedienschaltfläche
1202: Fenster
1203: Fenster
1204: Fenster
1205: Bedienschaltfläche
1206: Fenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003121394 [0003]
JP H07066253 [0004]
JP 2003121394 A [0004]
JP H07066253 A [0004]

Claims

Rasterelektronenmikroskop (REM), umfassend: einen Probentisch zur Montage einer Probe; einen Detektor zur Erkennung von Elektronen, die von der Probe emittiert werden; einen REM-Steuerabschnitt zur Steuerung eines Abstands zwischen dem Probentisch und dem Detektor; einen Speicher, der folgendes speichert: eine Materialdatenbank, die eine Vielzahl von Datensätzen speichert, die Information über ein Material, Information über die Kristallstruktur des Materials und Information über vom Material emittierte Elektronen enthalten; eine Gleichung 1, die eine Beziehung zwischen der Information über vom Material emittierte Elektronen, dem Abstand und einem vom Detektor erkannten Signal angibt.
System nach Anspruch 1, wobei der REM-Steuerabschnitt den Abstand zwischen dem Probentisch und dem Detektor anhand von Gleichung 1 und der Materialdatenbank berechnet.
System nach Anspruch 2, wobei der REM-Steuerabschnitt den Abstand mit maximaler Länge berechnet, der ein Signal ergibt, das größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Information über das Material mindestens Materialzusammensetzungsinformation und Bildungsprozessinformation enthält und die Information über die Kristallstruktur Phaseninformation enthält.
System nach Anspruch 4, wobei die Information über die Kristallstruktur Phaseninformation und Orientierungsinformation enthält.
System nach Anspruch 5, wobei die Information über vom Material emittierte Elektronen eine Elektronenausbeute ist, die als die Anzahl der Elektronen definiert wird, die pro einfallendes Elektron vom Material emittiert werden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gleichung 1 einen Bedingungsparameter des REM enthält, der mindestens eines vom Sondenstrom der REM-Messung und der Verstärkung des Detektors umfasst.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, außerdem umfassend eine Benutzerstation, an welcher der Benutzer die gewünschte Auflösung für die Kristallorientierungsdiskriminierung eingeben kann; wobei der REM-Steuerabschnitt den Winkel zwischen dem Probentisch und dem Detektor steuert; der REM-Steuerabschnitt Mittel zur kontinuierlichen Erfassung von REM-Bildern umfasst; der Speicher eine Gleichung 2 enthält, die die Beziehung zwischen der Auflösung und dem Winkel ausdrückt, um die Winkel zu berechnen, bei welchen die Messungen durchgeführt werden.
System nach Anspruch 8, wobei der REM-Steuerabschnitt Mittel zur Bildverarbeitung mit Überlagerung mehr als eines Bilds umfasst, sowie zum Bestimmen einer interessierenden Region (Region Of Interest (ROI)).
System nach Anspruch 8 oder 9, wobei der REM-Steuerabschnitt Mittel zur Optimierung des Abstands zwischen dem Probentisch und dem Detektor unter Verwendung von Gleichung 1, der Materialdatenbank und des Winkels zwischen dem Probentisch und dem Detektor umfasst.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Erfassungsmittel dazu konfiguriert ist, einen Tisch für mehr als drei Neigungszustände mindestens zu neigen oder zu drehen.
Bildverarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Bedienschnittstelle; einen Verarbeitungsabschnitt zur Verarbeitung von Bilddaten, die von der Bedienschnittstelle erhalten wurden; einen Datenspeicherabschnitt, der eine Materialdatenbank und eine Gleichung 1 speichert; wobei die Materialdatenbank eine Vielzahl von Datensätzen umfasst, jeder Datensatz Information über ein Material, Information über die Kristallstruktur des Materials und Information über vom Material emittierte Elektronen enthält; die Gleichung 1 eine Beziehung zwischen der Information über vom Material emittierte Elektronen und einem vom Detektor erkannten Signal angibt; wobei der Verarbeitungsabschnitt auf der Basis der Eingabedaten von der Bedienschnittstelle einen Datensatz aus der Materialdatenbank auswählt, der Verarbeitungsabschnitt auf der Basis des gewählten Datensatzes und der Gleichung 1 die Helligkeitsinformation der Kristallstruktur des Materials berechnet. der Verarbeitungsabschnitt eine interessierende Region (ROI) in den Bilddaten erkennt, der Verarbeitungsabschnitt die Kristallstruktur der ROI auf der Basis der Bilddaten und der Helligkeitsinformation bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Information über die Kristallstruktur mindestens zwei Phasen umfasst und die Information über vom Material emittierte Elektronen die Elektronenausbeute jeder Phase umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Information über das Material mindestens eines von Materialzusammensetzungsinformation und Bildungsprozessinformation umfasst; wobei der Verarbeitungsabschnitt dazu konfiguriert ist, die Eingabedaten zu akzeptieren, die mindestens eines von einer bekannten Materialzusammensetzungsinformation und einer bekannten Bildungsprozessinformation umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Bedienschnittstelle für jede ROI auf der Basis der bestimmten Kristallstruktur die Bilddaten und eine Kristallphasenkarte mit Farben oder Füllmustern anzeigt.