DE102020104704A1

DE102020104704A1 - Verfahren zur Verarbeitung von Bildern, Computerprogrammprodukt, Bildbearbeitungsvorrichtung und Strahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102020104704A1
Application number: DE102020104704.5A
Authority: DE
Inventors: Adria Font Calvarons; Michal Postolski; Rainer Arnold
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-08-26
Also published as: CN113297896A

Abstract

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Bildern, die durch Abbilden eines Objekts unter Verwendung einer Strahlvorrichtung, insbesondere einer Teilchenstrahlvorrichtung und/oder eines Lichtmikroskops, zum Beispiel eines Laser-Scanning-Mikroskops, erzeugt werden. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen mindestens eines ersten Bildes des Objekts, wobei das erste Bild n Pixel P11bis P1numfasst, Bereitstellen mindestens eines zweiten Bildes des Objekts, wobei das zweite Bild m Pixel P21bis P2mumfasst, Identifizieren mindestens eines Pixels P1ider n Pixel P11bis P1n, wobei sich das identifizierte Pixel P1ian dem Ort PL1iim ersten Bild befindet, Identifizieren mindestens eines zweiten Pixels P2jder m Pixel P21bis P2mdes zweiten Bildes, wobei sich das identifizierte Pixel P2jan dem Ort PL2jin dem zweiten Bild befindet, Erzeugen mindestens eines dritten Bildes unter Verwendung des zweiten Bildes und durch Einführen des identifizierten Pixels P1ides ersten Bildes in das zweite Bild an dem Ort PL2jdes identifizierten Pixels P2jund/oder Erzeugen mindestens eines vierten Bildes unter Verwendung des ersten Bildes und durch Einführen des identifizierten Pixels P2jdes zweiten Bildes in das erste Bild an dem Ort PL111ides identifizierten Pixels P1i, Trainieren einer Prozessoreinheit unter Verwendung mindestens eines von: dem erzeugten dritten Bild und dem erzeugten vierten Bild zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion und Speichern der identifizierten Rauschreduzierungsfunktion in einer Speichereinheit.

Description

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Bildern, die durch Abbilden eines Objekts unter Verwendung einer Strahlvorrichtung, insbesondere einer Teilchenstrahlvorrichtung und/oder eines Lichtmikroskops, zum Beispiel eines Laser-Scanning-Mikroskops, erzeugt wurden. Darüber hinaus betrifft die hierin beschriebene Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das in einen Prozessor geladen ist und das bei seiner Ausführung eine Bildverarbeitungsvorrichtung so steuert, dass ein Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wird. Des Weiteren betrifft die hierin beschriebene Erfindung eine Strahlvorrichtung mit einer solchen Bildverarbeitungsvorrichtung.
Es ist im Stand der Technik bekannt, ein Lichtmikroskop, zum Beispiel ein Laser-Scanning-Mikroskop, zu verwenden, um Bilder von Objekten (auch als Proben bezeichnet) zu erzeugen.
Des Weiteren ist im Stand der Technik bekannt, Elektronenstrahlvorrichtungen, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (im Folgenden auch als REM bezeichnet) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (im Folgenden auch als TEM bezeichnet), zu verwenden, um Objekte zu untersuchen, um Kenntnis hinsichtlich der Eigenschaften und des Verhaltens der Objekte unter gewissen Bedingungen zu erhalten.
In einem REM wird ein Elektronenstrahl (im Folgenden auch als Primärelektronenstrahl bezeichnet) unter Verwendung eines Strahlerzeugers erzeugt und unter Verwendung eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Für Fokussierungszwecke wird eine Objektivlinse verwendet. Der Primärelektronenstrahl wird durch Verwenden einer Ablenkvorrichtung über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Dies wird auch als Scannen bezeichnet. Das vom Primärelektronenstrahl abgescannte Gebiet wird auch als Scanbereich bezeichnet. In diesem Gebiet wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem zu untersuchenden Objekt. Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung resultieren/resultiert als Folge der Wechselwirkung. Beispielsweise sind die Wechselwirkungsteilchen Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - die sogenannten Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls werden rückgestreut - die sogenannten Rückstreuelektronen. Die Wechselwirkungsteilchen bilden den sogenannten Sekundärteilchenstrahl und werden von mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, die zum Erzeugen eines Bildes des Objekts verwendet werden. So wird ein Bild des zu untersuchenden Objekts erhalten. Beispielsweise ist die Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenz. Mindestens ein Strahlungsdetektor wird verwendet, um die Wechselwirkungsstrahlung zu detektieren.
Im Fall eines TEM wird ein Primärelektronenstrahl gleichermaßen unter Verwendung eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt gelenkt. Der Primärelektronenstrahl tritt durch das zu untersuchende Objekt hindurch. Wenn der Primärelektronenstrahl durch das zu untersuchende Objekt hindurchtritt, wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen oder die von dem Objekt emittierten Elektronen werden auf einen Leuchtschirm oder einen Detektor - zum Beispiel in Form einer Kamera - durch ein System, das ein Objektiv umfasst, abgebildet. Beispielsweise umfasst das vorgenannte System zusätzlich eine Projektionslinse. Eine Abbildung kann auch im Scanmodus eines TEM stattfinden. Ein derartiges TEM wird häufig als ein RTEM bezeichnet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass vom zu untersuchenden Objekt rückgestreute Teilchen und/oder vom zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärteilchen unter Verwendung von mindestens einem weiteren Detektor detektiert werden, um das zu untersuchende Objekt abzubilden. Zusätzlich oder alternativ werden Elektronen des Primärelektronenstrahls in einem TEM oder einem RTEM zum Entfernen oder Modifizieren des Objekts verwendet.
Ein Kombinieren der Funktionen eines RTEM und eines REM in einer einzigen Teilchenstrahlvorrichtung ist bekannt. Es ist deshalb möglich, unter Verwendung dieser Teilchenstrahlvorrichtung Untersuchungen von Objekten mit einer REM-Funktion und/oder mit einer RTEM-Funktion durchzuführen.
Darüber hinaus ist eine Teilchenstrahlvorrichtung in Form einer lonenstrahlsäule bekannt. Ionen, die zum Bearbeiten eines Objekts verwendet werden, werden unter Verwendung eines lonenstrahlerzeugers erzeugt, der in der lonenstrahlsäule angeordnet ist.
Beispielsweise wird während der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder Material wird auf das Objekt unter Verwendung von Gas aufgebracht. Die Ionen werden zusätzlich oder alternativ zur Abbildung verwendet, indem Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung erzeugt werden, die durch eine Wechselwirkung der Ionen mit dem Objekt beim Auftreffen auf das Objekt erzeugt werden, wobei die Wechselwirkungsteilchen zum Beispiel Sekundärelektronen sind und wobei die Wechselwirkungsstrahlung zum Beispiel Röntgenstrahlung ist.
Ferner hat der Stand der Technik die Praxis des Analysierens und/oder Bearbeitens eines Objekts in einer Teilchenstrahlvorrichtung einerseits unter Verwendung von Elektronen und andererseits unter Verwendung von Ionen offenbart. Beispielsweise ist eine Elektronenstrahlsäule mit der Funktion eines REM an der Teilchenstrahlvorrichtung angeordnet. Zusätzlich ist eine lonenstrahlsäule, wie oben erläutert, an der Teilchenstrahlvorrichtung angeordnet. Die Elektronenstrahlsäule mit der REM-Funktion dient insbesondere zum weiteren Untersuchen des bearbeiteten oder nicht bearbeiteten Objekts, aber auch zum Bearbeiten des Objekts.
Bilder, die von einer Strahlvorrichtung in Form einer Teilchenstrahlvorrichtung oder in Form eines Laser-Scanning-Mikroskops erzeugt werden, umfassen üblicherweise Rauschen. Im Folgenden werden diese Bilder als verrauschte Bilder bezeichnet. Rauschen in einem Bild ist üblicherweise eine zufällige Variation der Helligkeit und basiert auf einem elektronischen Rauschen. Rauschen kann durch einen Bildsensor eines Teilchendetektors und/oder durch einen Lichtdetektor und/oder durch jede beliebige elektronische Schaltlogik, die in der Bildverarbeitung verwendet wird, erzeugt werden.
Es ist im Stand der Technik bekannt, Bilder zu verarbeiten, die von den vorgenannten Strahlvorrichtungen unter Verwendung einer Rauschreduzierungsfunktion, zum Beispiel eines Filters, erzeugt werden, um die Qualität dieser Bilder zu erhöhen. Nach dem Verarbeiten dieser Bilder mit der Rauschreduzierungsfunktion werden die verarbeiteten Bilder entrauscht. Mit anderen Worten weisen die verarbeiteten Bilder reduziertes Rauschen und/oder im Wesentlichen kein Rauschen auf.
Im Stand der Technik ist auch bekannt, ein sogenanntes Rausch-Bereinigungs-Verfahren zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion zu verwenden. Dieses Verfahren ist nachstehend erklärt.
Von einer Strahlvorrichtung erzeugte Bilder werden als Trainingsbilder zum Trainieren eines Maschinenlernsystems verwendet, das in dem Rausch-Bereinigungs-Verfahren zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion verwendet wird. Insbesondere wird ein erstes Bild identifiziert, das Rauschen umfasst. Das erste Bild wird als ein Trainingsbild verwendet. Darüber hinaus wird ein zweites Bild identifiziert, das kein Rauschen umfasst oder nur ein geringes Rauschen umfasst. Daten des ersten Bildes, welches das Rauschen umfasst, werden als Eingabe für ein künstliches neuronales Netzwerk verwendet, das zum Erzeugen eines entrauschten ersten Bildes verwendet wird. Das entrauschte erste Bild wird zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion verwendet, wie nachstehend erklärt.
Ein künstliches neuronales Netzwerk umfasst verschiedene Neuronen (auch Knoten genannt). Ein einzelnes Neuron 800 kann schematisch wie in 1 gezeigt veranschaulicht sein. Das Neuron 800 umfasst verschiedene Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n. 1 zeigt 3 Eingaben x₁ , x₂ , _X3 als ein Beispiel. Daten eines Pixels oder einiger Pixel eines verrauschten Bildes in Form des ersten Bildes werden als Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n des Neurons 800 verwendet, wobei n eine ganze Zahl ist. Die Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n., sind Werte eines Merkmals des Pixels, zum Beispiel eines Helligkeitswertes. Jede Eingabe der Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n, wird unter Verwendung eines spezifischen Gewichtungsfaktors w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n gewichtet. Zum Beispiel wird jede Eingabe der Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n mit ihrem zugeordneten Gewichtungsfaktor der Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n multipliziert. Das Neuron 800 empfängt eine weitere Eingabe in Form eines Vorspannungswerts zusätzlich zu diesen Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n. Weiterhin umfasst das Neuron 800 eine Aktivierungsfunktion φ, die zum Berechnen eines Ausgabewerts des Neurons 800 unter Verwendung der Eingaben verwendet wird, nämlich der Eingaben x₁ , x₂ , ..., x_n-1, x_n und/oder des Vorspannungswerts.
2 zeigt ein Beispiel eines künstlichen neuronalen Netzwerks 900, aufweisend n Eingaben, K verborgene Schichten und drei Ausgaben. Jede Schicht besteht aus verschiedenen Neuronen 800, und jedes Neuron 800 führt eine gewichtete Summe der Eingaben durch und vergleicht das Ergebnis der gewichteten Summe mit einem Schwellenwert, um eine Ausgabe zu erzeugen. Die Neuronen 800 können Zwischenverbindungen zwischen unterschiedlichen Schichten des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 aufweisen. Das künstliche neuronale Netzwerk 900 weist üblicherweise mehr als drei Schichten von Neuronen auf und hat so viele Ausgabeneuronen wie Eingabeneuronen, wobei n die Anzahl der Pixel in einem rekonstruierten Bild ist. Die Synapsen (d. h. die Verbindungen zwischen den Neuronen 800) speichern Werte in Form der Gewichtungsfaktoren, welche die Daten in Berechnungen manipulieren.
Die Ausgaben des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 hängen von Folgendem ab: (i) dem Zwischenverbindungsmuster zwischen den unterschiedlichen Schichten von Neuronen 800, (ii) dem Lernprozess zum Aktualisieren der Gewichtungsfaktoren der Zwischenverbindungen und (iii) der Aktivierungsfunktion, welche die gewichtete Eingabe eines Neurons 800 in seine Ausgabeaktivierung umwandelt.
Mathematisch ist die Netzwerkfunktion m(x) eines Neurons 800 als eine Zusammensetzung anderer Funktionen n_i(x) definiert, die ferner als eine Zusammensetzung anderer Funktionen definiert werden kann. Dies kann einfach als Netzwerkstruktur dargestellt werden, wobei Pfeile die Abhängigkeiten zwischen Variablen darstellen, wie in 2 gezeigt. Zum Beispiel kann das künstliche neuronale Netzwerk 900 eine nicht lineare gewichtete Summe der folgenden Form verwenden $m (x) = K \sum_{i} w_{i} n_{i} (x)$
K ist eine vordefinierte Funktion, nämlich die Aktivierungsfunktion. Die Aktivierungsfunktion ist zum Beispiel eine Sigmoidfunktion, eine hyperbolische Tangentenfunktion oder eine gleichgerichtete Lineareinheit (ReLU).
Die Neuronen 800 aus 2 sind durch Kreise um eine Schwellenwertfunktion dargestellt. Darüber hinaus sind die in 2 gezeigten Eingaben als Kreise um eine lineare Funktion dargestellt, und die Pfeile geben Verbindungen zwischen Neuronen 800 an.
Das künstliche neuronale Netzwerk 900 arbeitet, um eine spezifische Aufgabe zu erreichen, wie das Entrauschen eines Bildes. Dies kann zum Beispiel durch Definieren einer Verlustfunktion erreicht werden. Die Verlustfunktion ist ein Maß dafür, wie weit eine bestimmte Lösung von einer optimalen Lösung für das zu lösende Problem entfernt ist, nämlich von dem Erreichen einer guten Bildqualität durch ausreichendes Entrauschen des Bildes. Lernalgorithmen durchsuchen iterativ einen Lösungsraum, um eine Funktion mit dem kleinstmöglichen Verlust zu finden.
Das künstliche neuronale Netzwerk 900 kann ein faltendes neuronales Netzwerk sein, das vorteilhafte Eigenschaften für die Bildverarbeitung aufweist und daher eine spezielle Relevanz für das Entrauschen eines Bildes aufweist. Ein faltendes neuronales Netzwerk kann ein künstliches neuronales Vorwärtskopplungsnetzwerk 900 verwenden, in dem das Konnektivitätsmuster zwischen Neuronen 800 Faltungen bei der Bildverarbeitung darstellen kann.
Wenn mit der Identifizierung der Rauschreduzierungsfunktion begonnen wird, werden die Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 zufällig ausgewählt oder basierend auf früheren Erfahrungen ausgewählt. Falls Daten der Pixel des verrauschten Bildes in Form des ersten Bildes als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet werden, sind die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 Daten von Pixeln eines entrauschten ersten Bildes. Entsprechend wird ein entrauschtes erstes Bild erzeugt. Das entrauschte erste Bild wird mit dem zweiten Bild verglichen, das, wie oben erwähnt, kein Rauschen umfasst oder nur ein geringes Rauschen umfasst. Aufgrund dieses Vergleichs wird eine Differenzfunktion, zum Beispiel in Form der Verlustfunktion, identifiziert.
Basierend auf der Differenzfunktion kann bestimmt werden, ob das entrauschte erste Bild dem zweiten Bild entspricht oder nahezu entspricht. Falls das entrauschte erste Bild nicht dem zweiten Bild entspricht, ist das Rauschen im entrauschten ersten Bild zu hoch. Falls das Rauschen zu hoch ist, wird ein im Stand der Technik bekannter Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren der Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten ersten Bild beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorgenannten Gewichtungsfaktoren und/oder der Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden Daten eines weiteren verrauschten Bildes als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet.
Das vorgenannte Verfahren zum Erzeugen eines entrauschten Bildes unter Verwendung des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 wird wiederholt, bis das entrauschte Bild einem Bild ohne Rauschen oder mit geringem Rauschen entspricht oder nahezu entspricht. Mit anderen Worten, wenn das Rauschen in dem entrauschten Bild niedrig genug ist, werden die im künstlichen neuronalen Netzwerk 900 verwendeten Parameter, nämlich die Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte so eingestellt, dass ein zufälliges Bild mit ähnlichen Rauschcharakteristika und dessen Daten als eine Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, angemessen entrauscht wird. Dementsprechend sind die eingestellten Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die eingestellten Vorspannungswerte die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion und werden in einer Speichereinheit gespeichert. Immer wenn ein Bild mit ähnlichen Rauschcharakteristika entrauscht werden muss, werden die Daten dieses Bildes als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 unter Verwendung der vorgenannten eingestellten Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder der eingestellten Vorspannungswerte verwendet.
Im Stand der Technik ist auch bekannt, ein sogenanntes Rausch-Rausch-Verfahren zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion zu verwenden. Das Rausch-Rausch-Verfahren basiert auf dem Rausch-Bereinigungs-Verfahren wie oben erwähnt. Anstelle eines zweiten Bildes ohne Rauschen oder mit geringem Rauschen zu verwenden, wird jedoch ein zweites verrauschtes Bild zum Vergleich mit dem entrauschten ersten Bild verwendet. Mit anderen Worten wird das entrauschte Bild mit dem zweiten Bild, das Rauschen umfasst, verglichen. Aufgrund dieses Vergleichs wird eine Differenzfunktion, zum Beispiel in Form einer Verlustfunktion, identifiziert. Basierend auf der Differenzfunktion kann bestimmt werden, ob das entrauschte erste Bild dem zweiten Bild entspricht oder nahezu entspricht. Es wird explizit erwähnt, dass die Verwendung der Differenzfunktion des Rausch-Rausch-Verfahrens auch zu der gewünschten Schlussfolgerung führt, ob das Rauschen im entrauschten ersten Bild zu hoch ist. Dies wird zum Beispiel in der Veröffentlichung „Ergänzendes Material (Rausch-zu-Rausch)“ von Lehtinen et al. in Tagung der 35. Internationalen Konferenz zu maschinellem Lernen, Stockholm, Schweden, PMLR 80, 2018, erklärt. Falls das Rauschen zu hoch ist, wird ein im Stand der Technik bekannter Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren der Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten ersten Bild beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorgenannten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden Daten eines weiteren verrauschten Bildes als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet. Das vorgenannte Verfahren zum Erzeugen eines entrauschten Bildes unter Verwendung des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 wird wiederholt, bis das entrauschte Bild einem Bild ohne Rauschen oder mit geringem Rauschen entspricht oder nahezu entspricht. Mit anderen Worten, wenn das Rauschen in dem entrauschten Bild niedrig genug ist, werden die im künstlichen neuronalen Netzwerk 900 verwendeten Parameter, nämlich die Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die Vorspannungswerte so eingestellt werden, dass ein zufälliges Bild mit ähnlichen Rauschcharakteristika und dessen Daten als eine Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, angemessen entrauscht wird. Dementsprechend sind die eingestellten Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder die eingestellten Vorspannungswerte die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion und werden in einer Speichereinheit gespeichert. Immer wenn ein Bild entrauscht werden muss, werden die Daten dieses Bildes als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 unter Verwendung der vorgenannten eingestellten Gewichtungsfaktoren w₁ , w₂ , ..., w_n-1, w_n und/oder der eingestellten Vorspannungswerte verwendet.
Wir beziehen uns auf EP 3 467 766 A1 , CN 109118435 A , eine Veröffentlichung mit der Bezeichnung „Über einen Gausschen Entrauscher hinaus: Restlernen eines tiefen CNN zur Bildentrauschung‟ von Zhang et al. in IEEE Vorgang der Bildbearbeitung, 2017, Band 26, Nummer 7, Seiten 3142 bis 3155, eine Veröffentlichung mit der Bezeichnung „Rauschzu-Rausch: Lernende Bildwiederherstellung ohne bereinigte Daten‟ von Lehtinen et al. in Tagung der 35. Internationalen Konferenz zu maschinellem Lernen, Stockholm, Schweden, PMLR 80, 2018 und eine Veröffentlichung mit der Bezeichnung „Eine Studie über Bilddatenerhöhung für tiefes Lernen‟ von Shorten et al. im Journal über große Daten, 2019, 6:60 als Stand der Technik.
Die Qualität der Rauschreduzierungsfunktion wird verbessert, falls die Anzahl der zum Trainieren des Maschinenlernsystems verwendeten Bilder erhöht wird. Das Erzeugen eines Bildes mit einer Teilchenstrahlvorrichtung und/oder einem Laser-Scanning-Mikroskop kann jedoch recht zeitaufwändig sein. Zum Beispiel dauert es manchmal bis zu einigen Stunden oder sogar einen Tag, um ein einzelnes Bild unter Verwendung einer Teilchenstrahlvorrichtung zu erzeugen. Dementsprechend kann das Erzeugen einiger Hunderter von Trainingsbildern eine Weile in Anspruch nehmen.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren, eine Bildverarbeitungsvorrichtung und eine Strahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens bereitzustellen, mit denen die Anzahl von Bildern, die zum Trainieren eines Maschinenlernsystems zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion verwendet werden, in kurzer Zeit erhöht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode zum Steuern einer Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst, ist durch die Merkmale von Anspruch 12 gegeben. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung ist durch die Merkmale von Anspruch 13 gegeben. Des Weiteren ist eine Strahlvorrichtung mit einer Bildverarbeitungsvorrichtung durch die Merkmale von Anspruch 14 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den folgenden Ansprüchen und/oder den begleitenden Figuren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zum Verarbeiten von Bildern, die durch Abbilden eines Objekts unter Verwendung einer Strahlvorrichtung erzeugt werden, verwendet. Die vorgenannte Strahlvorrichtung kann ein Lichtmikroskop sein, insbesondere ein Laser-Scanning-Mikroskop und/oder eine Teilchenstrahlvorrichtung. Insbesondere kann die zuvor erwähnte Teilchenstrahlvorrichtung eine Elektronenstrahlvorrichtung und/oder eine lonenstrahlvorrichtung sein. Die Teilchenstrahlvorrichtung kann einen Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen von geladenen Teilchen umfassen. Die geladenen Teilchen können Elektronen und/oder Ionen sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt des Bereitstellens mindestens eines ersten Bildes des Objekts, wobei das erste Bild n Pixel P1₁ bis P1_n umfasst, wobei n ≥ 2 ist und wobei n eine ganze Zahl ist. Ein Pixel ist ein Bildelement, das zum Beispiel eine zweidimensionale Ausdehnung und eine Intensität aufweist. Die Intensität ist eine Variable und stellt zum Beispiel einen Grauwert und/oder einen Farbwert dar. Jedes Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n ist an einem Ort PL1_i im ersten Bild in Bezug auf ein erstes Bildkoordinatensystems angeordnet, wobei i eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ i ≤ n, und wobei jeder Ort PL1_i in dem ersten Bild nur ein einzelnes Pixel der n Pixel P1₁, bis P1_n umfasst. Mit anderen Worten umfasst jeder Ort PL1_i nicht mehr als ein einzelnes Pixel der n Pixel P1₁ bis P1_n. Jeder Ort PL1i ist durch seine Koordinaten in Bezug auf das erste Bildkoordinatensystem, das zum Beispiel ein kartesisches Koordinatensystem sein kann, eindeutig identifiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch den Schritt des Bereitstellens mindestens eines zweiten Bildes des Objekts, wobei das zweite Bild m Pixel P2₁ bis P2_m umfasst, wobei m ≥ 2 ist und wobei m eine ganze Zahl ist. Des Weiteren gilt m # n oder m = n. Jedes Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m ist an einem Ort PL2_j im zweiten Bild in Bezug auf ein zweites Bildkoordinatensystem angeordnet, wobei j eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ j ≤ m, und wobei jeder Ort PL2_j in dem zweiten Bild nur ein einzelnes Pixel der m Pixel P2₁ bis P2_m umfasst. Mit anderen Worten umfasst jeder Ort PL2_j nicht mehr als ein einzelnes Pixel der m Pixel P2₁ bis P2_m. Jeder Ort PL2_j ist durch seine Koordinaten in Bezug auf das zweite Bildkoordinatensystem, das zum Beispiel ein kartesisches Koordinatensystem sein kann, eindeutig identifiziert.
Das erste Bild des Objekts kann unter Verwendung der Strahlvorrichtung und/oder durch Laden des ersten Bildes des Objekts aus einer Datenbank, wie einer Speichereinheit, in eine Prozessoreinheit erzeugt werden. Die Datenbank kann mehrere erste Bilder des Objekts umfassen, wobei die ersten Bilder unter Verwendung der Strahlvorrichtung zur Ausführung der Erfindung oder unter Verwendung einer beliebigen anderen Strahlvorrichtung erzeugt wurden. Die Datenbank kann von einem Hersteller der Strahlvorrichtung und/oder von einem Benutzer der Strahlvorrichtung bereitgestellt werden.
Das zweite Bild des Objekts kann unter Verwendung der Strahlvorrichtung und/oder durch Laden des zweiten Bildes des Objekts aus der Datenbank, wie der Speichereinheit, in die Prozessoreinheit erzeugt werden. Die Datenbank kann mehrere zweite Bilder des Objekts umfassen, wobei die zweiten Bilder unter Verwendung der Strahlvorrichtung zur Ausführung der Erfindung oder unter Verwendung einer beliebigen anderen Strahlvorrichtung erzeugt wurden. Die Datenbank kann von dem Hersteller der Strahlvorrichtung und/oder von dem Benutzer der Strahlvorrichtung bereitgestellt werden.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Identifizierens mindestens eines Pixels P1i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes, wobei sich das identifizierte Pixel P1_i an dem Ort PL1_i im ersten Bild befindet. Unterschiedliche Arten des Identifizierens des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes werden weiter unten beschrieben.
Zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Identifizierens mindestens eines Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes, wobei sich das identifizierte Pixel P2_j an dem Ort PL2_j im zweiten Bild befindet. Unterschiedliche Arten des Identifizierens des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes werden weiter unten beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch den Schritt des Erzeugens mindestens eines dritten Bildes unter Verwendung des zweiten Bildes und durch Einführen des identifizierten Pixels P1_i des ersten Bildes in das zweite Bild an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j. Mit anderen Worten wird ein weiteres Bild, nämlich das dritte Bild, erzeugt. Das erzeugte dritte Bild basiert auf dem zweiten Bild. Anstatt jedoch das Pixel P2_j an dem Ort PL2_j zu umfassen, umfasst das erzeugte dritte Bild das identifizierte Pixel P1i des ersten Bildes an dem Ort PL2_j.
Zusätzlich oder alternativ umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des Erzeugens mindestens eines vierten Bildes unter Verwendung des ersten Bildes und durch Einführen des identifizierten Pixels P2_j des zweiten Bildes in das erste Bild an dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1i. Mit anderen Worten wird ein weiteres Bild, nämlich das vierte Bild, erzeugt. Das erzeugte vierte Bild basiert auf dem ersten Bild. Anstatt jedoch das Pixel P1_ian dem Ort PL1_i zu umfassen, umfasst das erzeugte vierte Bild das identifizierte Pixel P2_j des zweiten Bildes an dem Ort PL1_i.
Mit anderen Worten wird das identifizierte Pixel P1_j des ersten Bildes, das sich an dem Ort PL1_i im ersten Bild befindet, mit dem identifizierten Pixel P2_j des zweiten Bildes ausgetauscht, das sich an dem Ort PL2_j im zweiten Bild befindet. Mit anderen Worten werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten Pixels P1₁, des ersten Bildes in das zweite Bild an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j eingeführt. Darüber hinaus werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten Pixels P2_j des zweiten Bildes in das erste Bild an dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i eingeführt. Durch Austauschen des identifizierten Pixels P1_imit dem identifizierten Pixel P2_j (oder durch Austauschen ganzer Zeilen, wie weiter unten erklärt) werden neue Bilder erzeugt. Das erzeugte dritte Bild basiert auf dem zweiten Bild, das mindestens ein Pixel des ersten Bildes umfasst, nämlich P1_i. Des Weiteren basiert das erzeugte vierte Bild auf dem ersten Bild, das mindestens ein Pixel des zweiten Bildes umfasst, nämlich P2_j.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt des Trainings einer Prozessoreinheit, zum Beispiel der oben erwähnten Prozessoreinheit, unter Verwendung mindestens eines von: dem erzeugten dritten Bild und dem erzeugten vierten Bild zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion. Mit anderen Worten werden das erzeugte dritte Bild und/oder das erzeugte Bild als eine Eingabe für die Prozessoreinheit verwendet. Die Prozessoreinheit berechnet eine Rauschreduzierungsfunktion, die verwendet werden kann, um jedes unter Verwendung der Strahlvorrichtung erzeugte Bild zu entrauschen. Beispielhafte Arten zum Berechnen der Rauschreduzierungsfunktion sind weiter unten erklärt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch den Schritt des Speicherns der identifizierten Rauschreduzierungsfunktion in einer Speichereinheit, zum Beispiel der oben erwähnten Speichereinheit.
Die Erfindung stellt eine einfache Art zum Erzeugen von Bildern während des Trainings eines Maschinenlernsystems zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion bereit. Durch Erhöhen der Anzahl von Bildern, die zum Trainieren des Maschinenlernsystems verwendet werden, wird die Qualität der Rauschreduzierungsfunktion verbessert. Daher ist bei Verwenden der Rauschreduzierungsfunktion auf einem verrauschten Bild die Qualität des Entrauschens des verrauschten Bildes höher als im Stand der Technik. Des Weiteren stellt die Erfindung das Erzeugen von Bildern während des Trainings des Maschinenlernsystems in einer relativ kurzen Zeit bereit, zum Beispiel in wenigen Minuten. Dies ist gegenüber dem Stand der Technik überhaupt nicht zeitaufwändig.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann von einem Hersteller der Strahlvorrichtung und/oder von einem Benutzer der Strahlvorrichtung ausgeführt werden.
Es ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Identifizierens der Pixel P1_i der n Pixel P1₁bis P1_n des ersten Bildes einen der Folgenden umfasst: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes, (ii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes gemäß einem ersten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P1_ider n Pixel P1₁, bis P1_ndes ersten Bildes gemäß einem ersten gegebenen Muster. Das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Des Weiteren ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Identifizierens der Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes einen der Folgenden umfasst: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes, (ii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes gemäß einem zweiten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes gemäß einem zweiten gegebenen Muster. Das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht darauf beschränkt, ein einzelnes Pixel P1_i und ein einzelnes Pixel P2_j zu identifizieren und das einzelne Pixel P1_i gegen das einzelne Pixel P2_j auszutauschen. Vielmehr sieht das erfindungsgemäße Verfahren auch vor, mehrere Pixel P1_iund mehrere Pixel P2_j zu identifizieren und die identifizierten Pixel P1_igegen die identifizierten Pixel P2_j auszutauschen. Mit anderen Worten ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das identifizierte Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes ein identifiziertes erstes Pixel P1_i ist und dass das identifizierte Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes ein identifiziertes erstes Pixel P2_j ist. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ferner das Identifizieren mindestens eines zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P1_o an dem Ort PL1_o im ersten Bild befindet, wobei o eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ o ≤ n und o # i. Unterschiedliche Arten des Identifizierens des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1₁ des ersten Bildes werden weiter unten beschrieben. Des Weiteren umfasst die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner das Identifizieren mindestens eines zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P2_p an dem Ort PL2_p in dem zweiten Bild befindet, wobei p eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ p ≤ m und p ≠ j. Unterschiedliche Arten des Identifizierens des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes werden weiter unten beschrieben. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Schritt des Erzeugens des dritten Bildes das Einführen des identifizierten zweiten Pixels P1_o des ersten Bildes in das zweite Bild an dem Ort PL2_p des identifizierten zweiten Pixels P2_p. Des Weiteren umfasst der Schritt des Erzeugens des vierten Bildes das Einführen des identifizierten zweiten Pixels P2_p des zweiten Bildes in das erste Bild an dem Ort PL1_o des identifizierten zweiten Pixels P1_o.
Mit anderen Worten wird das identifizierte zweite Pixel P1_o des ersten Bildes, das sich an dem Ort PL1_o im ersten Bild befindet, mit dem identifizierten zweiten Pixel P2_p des zweiten Bildes ausgetauscht, das sich an dem Ort PL2_p im zweiten Bild befindet. Mit anderen Worten werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten zweiten Pixels P1_o des ersten Bildes in das zweite Bild an dem Ort PL2_p des identifizierten zweiten Pixels P2_p eingeführt. Darüber hinaus werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten zweiten Pixels P2_p des zweiten Bildes in das erste Bild an dem Ort PL1_o des identifizierten zweiten Pixels P1_o eingeführt. Das Austauschen des identifizierten zweiten Pixels P1_o mit dem identifizierten zweiten Pixel P2_p trägt dazu bei, das dritte Bild und das vierte Bild zu erzeugen.
Es wird ausdrücklich erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt ist, nur das dritte Bild und das vierte Bild zu erzeugen. Vielmehr sehen weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Erzeugen mehrerer neuer Bilder basierend auf bereits erzeugten Bildern vor, wobei die mehreren neuen Bilder durch Austauschen von Pixeln der bereits erzeugten Bilder erzeugt werden, wie oben erklärt, und wobei die mehreren neuen Bilder während des Trainings der Prozessoreinheit erzeugt werden und zum Training der Prozessoreinheit verwendet werden. Insbesondere ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Verfahren der Erfindung das Bereitstellen mehrerer erster Bilder und mehrerer zweiter Bilder umfasst, wobei jedes der mehreren ersten Bilder und jedes der mehreren zweiten Bilder wie oben erwähnt ausgeführt sind. Darüber hinaus umfasst das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform das Identifizieren mindestens eines Pixels P1_ider n Pixel P1₁ bis P1_n jedes der mehreren ersten Bilder, wobei das identifizierte Pixel P1_i die oben erwähnten Merkmale aufweist, und das Identifizieren mindestens eines Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m jedes der mehreren zweiten Bilder, wobei das identifizierte Pixel P2_j die oben erwähnten Merkmale aufweist. Des Weiteren umfasst das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform das Erzeugen mehrerer dritter Bilder, wobei jedes der mehreren dritten Bilder unter Verwendung eines der mehreren zweiten Bilder und durch Einführen des identifizierten Pixels P1_i eines der mehreren ersten Bilder in dieses zweite Bild an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j des verwendeten zweiten Bildes erzeugt wird. Darüber hinaus umfasst das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform das Erzeugen mehrerer vierter Bilder, wobei jedes der mehreren vierten Bilder unter Verwendung eines der mehreren ersten Bilder und durch Einführen des identifizierten Pixels P2_j eines der mehreren zweiten Bilder in dieses erste Bild an dem Ort PL1_ides identifizierten Pixels P1_i des verwendeten ersten Bildes erzeugt wird. Zusätzlich umfasst der Schritt des Trainings des Prozessors die Verwendung von mindestens einem der erzeugten mehreren dritten Bilder und mindestens einem der erzeugten mehreren vierten Bilder zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion. Die identifizierte Rauschreduzierungsfunktion wird in der Speichereinheit gespeichert.
Es ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Identifizierens des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes einen der Folgenden umfasst: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes gemäß einem dritten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes gemäß einem dritten gegebenen Muster. Das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Des Weiteren ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Identifizierens des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes einen der Folgenden umfasst: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes gemäß einem vierten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes gemäß einem vierten gegebenen Muster. Das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Darüber hinaus ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das erste Zufallsmuster mit dem dritten Zufallsmuster identisch ist. Ferner ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung vorgesehen, dass das erste gegebene Muster mit dem dritten gegebenen Muster identisch ist. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Zufallsmuster mit dem vierten Zufallsmuster identisch ist. Des Weiteren ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das zweite gegebene Muster mit dem vierten gegebenen Muster identisch ist.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Pixel P1_i der n Pixel P1_i bis P1_n des ersten Bildes und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes so identifiziert werden, dass das erste Pixel P1_i der n Pixel P1₁, bis P1₁des ersten Bildes und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁, bis P1₁des ersten Bildes nebeneinander liegen. Zum Beispiel können das erste Pixel P1i der n Pixel P1₁, bis P1₁des ersten Bildes und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1_i bis P1_ndes ersten Bildes eine Linie bilden.
Des Weiteren ist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes so identifiziert werden, dass das erste Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes nebeneinander liegen. Zum Beispiel können das erste Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2m des zweiten Bildes und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes eine Linie bilden.
Darüber hinaus ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit das Verwenden eines Maschinenlernsystems umfasst. Das Maschinenlernsystem verwendet Algorithmen und statistische Modelle zum Durchführen einer spezifischen Aufgabe ohne das Verwenden ausdrücklicher Anweisungen. Des Weiteren verwendet das Maschinenlernsystem Algorithmen, die auf Trainingsdaten basieren, um Vorhersagen oder Entscheidungen zu treffen, ohne ausdrücklich zum Durchführen der Aufgabe programmiert zu sein. In Bezug auf die Erfindung besteht die vorgenannte spezifische Aufgabe darin, die Rauschreduzierungsfunktion zu erzeugen und Bilder, die unter Verwendung der Erfindung erzeugt wurden, als Trainingsdaten zu verwenden. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Maschinenlernsystem mindestens eines der folgenden Elemente ist: ein künstliches neuronales Netzwerk, eine Supportvektormaschine, ein Bayes'sches Netzwerk, ein Zufallsentscheidungswald [Random Decision Forest] und Lernen durch Assoziationsregeln.
Des Weiteren ist zusätzlich oder alternativ in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten dritten Bildes und Erzeugen eines entrauschten dritten Bildes; (b) Vergleichen des erzeugten dritten Bildes mit dem erzeugten entrauschten dritten Bild; (c) Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem erzeugten dritten Bild und dem erzeugten entrauschten dritten Bild, wobei eine Verlustfunktion zum Berechnen der ersten Differenz verwendet werden kann; und (d) Verwenden der berechneten ersten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion.
Es ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten vierten Bildes und Erzeugen eines entrauschten vierten Bildes; (b) Vergleichen des erzeugten vierten Bildes mit dem erzeugten entrauschten vierten Bild; (c) Berechnen einer zweiten Differenz zwischen dem erzeugten vierten Bild und dem erzeugten entrauschten vierten Bild, insbesondere durch Verwenden einer zweiten Verlustfunktion zum Berechnen der zweiten Differenz; und (d) Verwenden der berechneten zweiten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion.
Darüber hinaus ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit das Verwenden eines Rausch-zu-Rausch-Maschineniernsystems umfasst. Ein Rausch-zu-Rausch-Maschinenlernsystem wurde weiter oben beschrieben.
Des Weiteren ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Verfahren die Verwendung der Rauschreduzierungsfunktion zum Entrauschen weiterer Bilder umfasst, die durch Abbilden des Objekts unter Verwendung der Strahlvorrichtung oder einer anderen Strahlvorrichtung erzeugt werden, die nicht zum Erzeugen des ersten Bildes, des zweiten Bildes, des dritten Bildes und/oder des vierten Bildes verwendet wurde. Zusätzlich oder alternativ umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Laden der Rauschreduzierungsfunktion von der Speichereinheit in die Prozessoreinheit und das Verwenden der Rauschreduzierungsfunktion zum Entrauschen der weiteren Bilder, die durch Abbilden des Objekts unter Verwendung der Strahlvorrichtung oder einer anderen Strahlvorrichtung erzeugt werden, die nicht zum Erzeugen des ersten Bildes, des zweiten Bildes, des dritten Bildes und/oder des vierten Bildes verwendet wurde.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der in einen Prozessor geladen werden kann oder in diesem geladen ist und der bei Ausführung eine Bildverarbeitungsvorrichtung auf eine derartige Weise steuert, dass ein Verfahren, das mindestens einen der oben erwähnten oder weiter unten erwähnten Schritte oder eine Kombination von mindestens zwei der oben erwähnten oder weiter unten erwähnten Schritte umfasst, ausgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit mit einem Prozessor umfasst, in den ein Computerprogrammprodukt geladen ist, wobei das Computerprogrammprodukt mindestens eines der oben oder weiter unten erwähnten Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der oben oder weiter unten erwähnten Merkmale umfasst.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Strahlvorrichtung zum Abbilden und/oder Analysieren eines Objekts. Die Strahlvorrichtung umfasst mindestens einen Strahlerzeuger zum Erzeugen eines Strahls und mindestens eine Bildverarbeitungsvorrichtung, die mindestens eines der oben oder weiter unten erwähnten Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der oben oder weiter unten erwähnten Merkmale umfasst.
Der Strahlerzeuger einer Ausführungsform der Strahlvorrichtung gemäß der Erfindung ist ein Lichtstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Lichtstrahls. Insbesondere ist der Strahlerzeuger ein Erzeuger zum Erzeugen eines Laserstrahls. Daher kann die Strahlvorrichtung ein Lichtmikroskop und/oder ein Laser-Scanning-Mikroskop sein.
Eine Ausführungsform der Strahlvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst zusätzlich oder alternativ, dass die Strahlvorrichtung eine Teilchenstrahlvorrichtung ist, wobei der Strahlerzeuger ein Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Primärteilchenstrahls mit geladenen Teilchen ist. Die geladenen Teilchen können beispielsweise Elektronen oder Ionen sein. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung auch mindestens eine Objektivlinse zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf das Objekt auf. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung auf, wobei die Wechselwirkungsteilchen und die Wechselwirkungsstrahlung erzeugt werden, wenn der Primärteilchenstrahl auf das Objekt auftrifft. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärteilchen und/oder rückgestreute Teilchen sein, insbesondere Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenz sein.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlvorrichtung ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Teilchenstrahlerzeuger der Teilchenstrahlvorrichtung ein erster Teilchenstrahlerzeuger ist und dass der Primärteilchenstrahl ein erster Primärteilchenstrahl ist, der erste geladene Teilchen umfasst. Die Objektivlinse ist eine erste Objektivlinse zum Fokussieren des ersten Primärteilchenstrahls auf das Objekt. Die Teilchenstrahlvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung umfasst ferner einen zweiten Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines zweiten Primärteilchenstrahls, der zweite ge-. ladene Teilchen umfasst, und eine zweite Objektivlinse zum Fokussieren des zweiten Primärteilchenstrahls auf das Objekt. Die zweiten geladenen Teilchen können Elektronen und/oder Ionen sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Strahlvorrichtung gemäß der Erfindung ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Teilchenstrahlvorrichtung mindestens eine von Folgenden ist: eine Elektronenstrahlvorrichtung und eine lonenstrahlvorrichtung. Insbesondere kann die Teilchenstrahlvorrichtung sowohl eine Elektronenstrahlvorrichtung als auch eine lonenstrahlvorrichtung sein. Die Elektronenstrahlvorrichtung und die lonenstrahlvorrichtung können unter einem Winkel zueinander angeordnet sein, zum Beispiel in einem Winkel im Bereich von 45° bis 90°, wobei die Grenzen in diesem Bereich eingeschlossen sind. Insbesondere können die Elektronenstrahlvorrichtung und die lonenstrahlvorrichtung unter einem Winkel von 54° zueinander angeordnet sein. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Winkel beschränkt. Vielmehr kann ein beliebiger Winkel zwischen der Elektronenstrahlvorrichtung und der lonenstrahlvorrichtung, der für die Erfindung geeignet ist, verwendet werden.
Hier beschriebene Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden Text unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlicher erläutert, in denen Folgendes gilt:

1 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines Neurons eines künstlichen neuronalen Netzwerks gemäß dem Stand der Technik;
2 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines künstlichen neuronalen Netzwerks gemäß dem Stand der Technik;
3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Teilchenstrahlvorrichtung;
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Teilchenstrahlvorrichtung;
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Teilchenstrahlvorrichtung;
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lichtmikroskops;
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bildverarbeitungsvorrichtung;
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Verarbeiten von Bildern;
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ersten Bildes;
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Bildes;
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ersten Bildes mit identifizierten Pixeln;
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Bildes mit identifizierten Pixeln;
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erzeugten dritten Bildes;
14 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erzeugten vierten Bildes;
15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ersten Bildes mit identifizierten Pixeln;
16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines zweiten Bildes mit identifizierten Pixeln;
17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erzeugten dritten Bildes;
18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erzeugten vierten Bildes;
19 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verarbeiten von Bildern;
20 zeigt weitere Schritte eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verarbeiten von Bildern;
21 zeigt weitere Schritte eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verarbeiten von Bildern; und
22 zeigt Schritte eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Verarbeiten von Bildern.

Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Verwendung eines Beispiels einer Teilchenstrahlvorrichtung in der Form eines REM und in der Form einer Kombinationsvorrichtung, die eine Elektronenstrahlsäule und eine lonenstrahlsäule aufweist, erklärt. Darüber hinaus wird die Erfindung nun ausführlicher unter Verwendung eines Beispiels eines Lichtmikroskops erklärt. Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass die Erfindung in einer beliebigen Teilchenstrahlvorrichtung verwendet werden kann, insbesondere in einer beliebigen Elektronenstrahlvorrichtung und/oder in einer beliebigen lonenstrahlvorrichtung sowie in einer beliebigen Lichtstrahlvorrichtung, wie einem Laser-Scanning-Mikroskop.
3 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines REM 100. Das REM 100 umfasst einen ersten Strahlerzeuger in der Form einer Elektronenquelle 101, die als eine Kathode ausgeführt ist. Ferner ist das REM 100 mit einer Extraktionselektrode 102 und mit einer Anode 103, welche an einem Ende eines Strahlführungsrohrs 104 des REM 100 angeordnet ist, versehen. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 als ein thermischer Feldemitter ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Elektronenquelle 101 beschränkt. Stattdessen ist jegliche Elektronenquelle nutzbar.
Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 treten, bilden einen Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potenzialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf das Anodenpotenzial beschleunigt. In dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel ist das Anodenpotenzial 1 kV bis 20 kV, z. B. 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV, mit Bezug auf ein Massepotenzial eines Gehäuses einer Objektkammer 120. Allerdings könnte es alternativ auf Massepotenzial liegen.
Zwei Kondensorlinsen, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106, sind an dem Strahlführungsrohr 104 angeordnet. In 3, ist beginnend von der Elektronenquelle 101, gesehen in der Richtung von einer ersten Objektivlinse 107, die erste Kondensorlinse 105 zuerst angeordnet, gefolgt von der zweiten Kondensorlinse 106. Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass weitere Ausführungsbeispiele des REM 100 möglicherweise nur eine einzige Kondensorlinse aufweisen. Eine erste Blendeneinheit 108 ist zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 angeordnet. Zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 liegt die erste Blendeneinheit 108 auf einem Hochspannungspotenzial, nämlich dem Potential der Anode 103 oder ist mit Masse verbunden. Die erste Blendeneinheit 108 weist zahlreiche erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in 3 abgebildet ist. Beispielsweise können zwei erste Blendenöffnungen 108A vorhanden sein. Jede der zahlreichen ersten Blendenöffnungen 108A weist einen anderen Blendendurchmesser auf. Mittels eines Einstellmechanismus 126 ist es möglich, eine gewünschte erste Blendenöffnung 108A auf einer optischen Achse OA des REM 100 zu platzieren. Zum Beispiel kann die erste Blendeneinheit 108 unter Verwendung des Einstellmechanismus 126 in einer x-Richtung (nämlich einer ersten Blendeneinheit-Achse), in einer y-Richtung (nämlich einer zweiten Blendeneinheit-Achse) und in einer z-Richtung (nämlich einer dritten Blendeneinheit-Achse) bewegt werden, die zueinander senkrecht sind. Der Einstellmechanismus 126 kann eine Antriebseinheit, insbesondere ein Motor, beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Piezomotor sein. Es sei explizit erwähnt, dass die Antriebseinheit nicht auf die vorerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Antriebseinheit kann vielmehr jegliche Antriebseinheit sein, die für die Erfindung geeignet ist.
Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass die erste Blendeneinheit 108 in weiteren Ausführungsformen möglicherweise mit nur einer einzigen Blendenöffnung 108A versehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Einstellmechanismus entfallen. Die erste Blendeneinheit 108 ist dann dafür ausgelegt, stationär zu sein.
Eine stationäre zweite Blendeneinheit 109 ist zwischen der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 angeordnet. Als eine Alternative dazu kann vorgesehen werden, dass die zweite Blendeneinheit 109 beweglich ist.
Die erste Objektivlinse 107 weist Polstücke 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Das Strahlführungsrohr 104 ist durch diese Bohrung geführt. Eine Spule 111 ist in den Polstücken 110 angeordnet.
Eine elektrostatische Abbremsvorrichtung ist in einer unteren Region des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet. Sie weist eine Einzelelektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, das einem Objekt 125 zugewandt ist, das auf einem Objekttisch 114 angeordnet ist. Die Rohrelektrode 113 liegt zusammen mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potenzial der Anode 103, während die Einzelelektrode 112 und das Objekt 125 bezüglich dem Potenzial der Anode 103 auf einem niedrigeren Potenzial liegen. In dem vorliegenden Fall ist dieses das Massepotenzial des Gehäuses der Objektkammer 120. Auf diese Weise können die Elektronen des Primärelektronenstrahls auf eine erwünschte Energie abgebremst werden, die zum Untersuchen des Objekts 125 erforderlich ist.
Weiterhin weist das REM 100 ferner eine Scanvorrichtung 115 auf, mittels derer der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 125 gescannt werden kann. Dabei wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Objekt 125. Als Ergebnis der Wechselwirkung werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt, die detektiert werden. Insbesondere werden als Wechselwirkungsteilchen Elektronen von der Oberfläche des Objekts 125 emittiert - die sogenannten Sekundärelektronen - oder Elektronen des Primärelektronenstrahls werden rückgestreut- die sogenannten Rückstreuelektronen.
Das Objekt 125 und die Einzelelektrode 112 können auch auf unterschiedlichen Potenzialen und von Masse verschiedenen Potenzialen liegen. Dadurch ist es möglich, den Ort der Abbremsung des Primärelektronenstrahls relativ zum Objekt 125 einzustellen. Beispielsweise werden Abbildungsfehler kleiner, wenn die Abbremsung sehr nah an dem Objekt 125 ausgeführt wird.
Eine Detektoranordnung, die einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117 umfasst, ist in dem Strahlführungsrohr 104 zum Erfassen der Sekundärelektronen und/oder der rückgestreuten Elektronen angeordnet, wobei der erste Detektor 116 auf der Quellenseite entlang der optischen Achse OA angeordnet ist während der zweite Detektor 117 auf der Objektseite entlang der optischen Achse OA in dem Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind gegeneinander in der Richtung der optischen Achse OA des REM 100 versetzt angeordnet. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Primärelektronenstrahl hindurchtreten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind ungefähr auf dem Potenzial der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die optische Achse OA des REM 100 führt durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen.
Der zweite Detektor 117 dient grundsätzlich zum Detektieren von Sekundärelektronen. Beim Austreten aus dem Objekt 125 weisen die Sekundärelektronen anfangs nur eine geringe kinetische Energie und willkürliche Bewegungsrichtungen auf. Mittels des starken Extraktionsfelds, das von der Rohrelektrode 113 ausgeht, werden die Sekundärelektronen in die Richtung der ersten Objektivlinse 107 beschleunigt. Die Sekundärelektronen treten ungefähr parallel in die erste Objektivlinse 107 ein. Der Strahldurchmesser der Sekundärelektronen bleibt auch in der ersten Objektivlinse 107 klein. Die erste Objektivlinse 107 hat dann einen starken Effekt auf die Sekundärelektronen und erzeugt einen vergleichsweise kurzen Fokus der Sekundärelektronen mit ausreichend steilen Winkeln hinsichtlich der optischen Achse OA, so dass die Sekundärelektronen flussabwärts vom Fokus weit voneinander weg divergieren und auf das aktive Gebiet des zweiten Detektors 117 einfallen. Im Gegensatz dazu wird nur ein kleiner Anteil der Elektronen, die von dem Objekt 125 zurückgestreut werden - das soll heißen, Rückstreuelektronen, die im Vergleich zu den Sekundärelektronen, die aus dem Objekt 125 austreten, eine relativ hohe kinetische Energie aufweisen -, durch den zweiten Detektor 117 detektiert. Die hohe kinetische Energie und die Winkel der Rückstreuelektronen in Bezug auf die optische Achse OA beim Austreten aus dem Objekt 125 zeigen den Effekt, dass eine Strahltaille, soll heißen eine Strahlregion, die einen minimalen Durchmesser aufweist, der Rückstreuelektronen in der Nähe des zweiten Detektors 117 liegt. Ein großer Teil der Rückstreuelektronen geht durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 hindurch. Daher dient der erste Detektor 116 im Wesentlichen zum Detektieren der Rückstreuelektronen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des REM 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich mit einem Gegenfeldgitter 116A umgesetzt sein. Das Gegenfeldgitter 116A ist an der Seite des ersten Detektors 116, dem Objekt 125 zugewandt, angeordnet. In Bezug auf das Potenzial des Strahlführungsrohrs 104 weist das Gegenfeldgitter 116A ein negatives Potenzial auf, so dass nur Rückstreuelektronen mit hoher Energie durch das Gegenfeldgitter 116A zum ersten Detektor 116 hindurchtreten. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 ein weiteres Gegenfeldgitter auf, dessen Design und Funktion zu denen des vorerwähnten Gegenfeldgitters 116A des ersten Detektors 116 analog sind.
Die Detektionssignale, die vom ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugt werden, werden dafür verwendet, ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 125 zu erzeugen.
Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass in den Figuren aus Klarheitsgründen die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 überproportional groß erscheinen. Die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 weisen eine Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm auf. Beispielsweise sind sie kreisförmig aufgebaut und haben einen Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm senkrecht zu der optischen Achse OA.
Die zweite Blendeneinheit 109 ist in dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel als eine Lochblende ausgelegt und mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchgang des Primärelektronenstrahls versehen, die eine Ausdehnung im Bereich von 5 µm bis 500 µm, z. B. 35 µm, aufweist. Als eine Alternative dazu sind in einer weiteren Ausführungsform für die zweite Blendeneinheit 109 Vorkehrungen getroffen, dass diese mit mehreren Blendenöffnungen versehen ist, die in Bezug auf den Primärelektronenstrahl mechanisch verschoben werden können oder die unter Verwendung von elektrostatischen oder magnetischen Ablenkelementen durch den Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufeneinheit ausgeführt. Sie trennt einen ersten Bereich, in dem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in dem ein Ultrahochvakuum (10^-7 bis 10^-12 hPa) vorherrscht, von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum (10^-3 bis 10^-7 hPa) aufweist. Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, der zur Objektkammer 120 führt.
Die Objektkammer 120 steht unter Vakuum. Zum Zwecke des Erzeugens des Vakuums ist eine (nicht dargestellte) Pumpe an der Objektkammer 120 angeordnet. In dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Objektkammer 120 in einem ersten Druckbereich oder in einem zweiten Druckbereich betrieben. Der erste Druckbereich umfasst nur Drücke kleiner oder gleich 10^-3 hPa und der zweite Druckbereich umfasst nur Drücke größer 10^-3 hPa. Um diese Druckbereiche zu gewährleisten, ist die Objektkammer 120 vakuumgedichtet.
Der Objekttisch 114 ist dafür ausgeführt, in drei einander senkrecht angeordneten Richtungen beweglich zu sein, nämlich in einer x-Richtung (erste Tischachse), in einer y-Richtung (zweite Tischachse) und in einer z-Richtung (dritte Tischachse). Darüber hinaus kann der Objekttisch 114 um zwei Drehachsen herum gedreht werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind, nämlich eine erste Tischdrehachse und eine zweite Tischdrehachse.
Das REM 100 umfasst ferner einen dritten Detektor 121, der in der Objektkammer 120 angeordnet ist. Genauer gesagt, ist der dritte Detektor 121 dem Objekttisch 114, wie von der Elektronenquelle 101 in der Richtung entlang der optischen Achse OA gesehen, nachgelagert angeordnet. Der Objekttisch 114 kann auf eine solche Weise gedreht werden, dass der Primärelektronenstrahl durch das Objekt 125 durchgestrahlt werden kann. Wenn der Primärelektronenstrahl durch das zu untersuchende Objekt 125 hindurchtritt, wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 125. Die Elektronen, die durch das zu untersuchende Objekt 125 hindurchtreten, werden durch den dritten Detektor 121 detektiert.
An der Objektkammer 120 ist ein Strahlungsdetektor 500 angeordnet, der zum Detektieren der Wechselwirkungsstrahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenz, verwendet wird. Der Strahlungsdetektor 500, der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind mit einer Bildverarbeitungseinheit 123 verbunden, die einen Monitor 124 und eine Datenbank 129 aufweist. Der dritte Detektor 121 ist auch mit der Bildverarbeitungseinheit 123 verbunden. Aus Gründen der Klarheit ist diese Verbindung nicht dargestellt. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 verarbeitet Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 116, den zweiten Detektor 117, den dritten Detektor 121 und/oder den Strahlungsdetektor 500 erzeugt werden, und zeigt die Detektionssignale in der Form von Bildern auf dem Monitor 124 an.
Ferner weist das REM 100 einen beweglichen Kammerdetektor 119 auf. Der Kammerdetektor 119 kann ein Teilchendetektor sein. Der Kammerdetektor 119 kann zu Beispiel zu einer spezifischen Detektionsposition in der Objektkammer 120 des REM 100 oder von dieser weg bewegt werden. Der Kammerdetektor 119 ist mit einer Antriebseinheit 127 verbunden und kann in einer x-Richtung (nämlich eine erste Einheitsrichtung), in einer y-Richtung (nämlich eine zweite Einheitsrichtung) und in einer z-Richtung (nämlich eine dritte Einheitsrichtung) unter Verwendung der Antriebseinheit 127 bewegt werden. Alle Richtungen sind senkrecht zueinander. Zusätzlich kann der Kammerdetektor 119 um eine erste Einheitsdrehachse und um eine zweite Einheitsdrehachse gedreht werden, die senkrecht zur ersten Einheitsdrehachse angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit 127 für die Drehung verwendet wird. Die Antriebseinheit 127 kann ein Motor, zum Beispiel ein Schrittmotor oder ein Piezomotor sein. Es sei explizit erwähnt, dass die Antriebseinheit 127 nicht auf die vorerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Antriebseinheit 127 kann vielmehr jegliche Antriebseinheit sein, die für die Erfindung geeignet ist.
Das REM 100 umfasst ferner eine Hochspannungssteuereinheit 135 zum Einstellen der Beschleunigungsspannung der Elektronen des Primärelektronenstrahls.
Darüber hinaus umfasst das REM 100 eine Stromsteuereinheit 136 zum Einstellen eines Stroms der ersten Objektivlinse 107.
Das REM 100 umfasst auch einen Stigmator 137 zur Reduzierung des Astigmatismus im REM 100. Der Stigmator 137 ist mit einer Stigmatorsteuereinheit 141 verbunden.
Weiterhin umfasst das REM 100 eine Kondensorsteuereinheit 139, die mit der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 verbunden ist.
Darüber hinaus umfasst das REM 100 eine Scansteuereinheit 140, die mit der Scanvorrichtung 115 verbunden ist.
Darüber hinaus umfasst das REM 100 eine Prozessoreinheit 128 mit einem Prozessor, in den ein Programmcode geladen ist zum Steuern der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 des REM 100 auf eine derartige Weise, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
4 zeigt eine Teilchenstrahlvorrichtung in der Form einer Kombinationsvorrichtung 200. Die Kombinationsvorrichtung 200 weist zwei Teilchenstrahlsäulen auf.
Einerseits ist die Kombinationsvorrichtung 200 mit dem REM 100, wie dem in 4 abgebildeten, versehen, aber ohne die Objektkammer 120. Stattdessen ist das REM 100 an der Objektkammer 201 angeordnet. Die Objektkammer 201 steht unter Vakuum. Zum Zwecke des Erzeugens des Vakuums ist ein Vakuumsystem 202, das eine Pumpe umfasst, mit einem an der Objektkammer 201 angeordneten Ventil 203 verbunden. Das Vakuumsystem 202 und das Ventil 203 sind mit einer Vakuumsteuereinheit 204 verbunden. In dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Objektkammer 201 in einem ersten Druckbereich oder in einem zweiten Druckbereich betrieben. Der erste Druckbereich umfasst nur Drücke kleiner oder gleich 10^-3 hPa und der zweite Druckbereich umfasst nur Drücke größer 10^-3 hPa. Um diese Druckbereiche zu gewährleisten, ist die Objektkammer 201 vakuumgedichtet.
Der dritte Detektor 121 ist in der Objektkammer 201 angeordnet. Das REM 100 dient zum Erzeugen eines ersten Teilchenstrahls, nämlich des weiter oben beschriebenen Primärelektronenstrahls, und weist eine optische Achse wie die oben spezifizierte optische Achse auf, die mit dem Bezugszeichen 709 in 4 gekennzeichnet ist und die auch als eine erste Strahlachse bezeichnet wird.
Andererseits ist die Kombinationsvorrichtung 200 mit einer lonenstrahlvorrichtung 300 versehen, die gleichermaßen an der Objektkammer 201 angeordnet ist. Die lonenstrahlvorrichtung 300 weist gleichermaßen eine optische Achse auf, die in 4 mit dem Bezugszeichen 710 gekennzeichnet ist und die im Folgenden auch als eine zweite Strahlachse bezeichnet wird.
Das REM 100 ist in Bezug auf die Objektkammer 201 vertikal angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die lonenstrahlvorrichtung 300 um einen Winkel von ungefähr 50° relativ zum REM 100 angewinkelt. Sie weist einen zweiten Strahlerzeuger in der Form eines Ionenstrahlerzeugers 301 auf. Ionen, die einen zweiten Teilchenstrahl in der Form eines Ionenstrahls bilden, werden durch den lonenstrahlerzeuger 301 erzeugt. Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 302 beschleunigt, die auf einem vorbestimmbaren Potenzial liegt. Der zweite Teilchenstrahl geht dann durch eine Ionenoptik der lonenstrahlvorrichtung 300 hindurch, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 umfasst. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt letztlich eine Ionensonde, die auf das auf einem Objekttisch 114 angeordnete Objekt 125 fokussiert ist.
Eine einstell- oder auswählbare Blendeneinheit 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 sind über der zweiten Objektivlinse 304 angeordnet (d. h. in der Richtung des lonenstrahlerzeugers 301), wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Scanelektroden ausgeführt sind. Der zweite Teilchenstrahl wird mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 über die Oberfläche des Objekts 125 gescannt, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in einer ersten Richtung wirkt und die zweite Elektrodenanordnung 308 in einer zweiten Richtung wirkt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Auf diese Weise wird Scannen in z. B. einer x-Richtung ausgeführt. Scannen in einer dazu senkrechten y-Richtung wird durch weitere (hier nicht abgebildete) Elektroden, die um 90° verdreht sind, an der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 bewirkt.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Objekttisch 114 auch ausgeführt, um in drei senkrecht zueinander angeordneten Richtungen beweglich zu sein, nämlich in einer x-Richtung (erste Tischachse), in einer y-Richtung (zweite Tischachse) und in einer z-Richtung (dritte Tischachse). Darüber hinaus kann der Objekttisch 114 um zwei Drehachsen herum gedreht werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind, nämlich eine erste Tischdrehachse und eine zweite Tischdrehachse.
Die in 4 zwischen den individuellen Einheiten der Kombinationsvorrichtung 200 abgebildeten Distanzen erscheinen überproportional groß, um die individuellen Einheiten der Teilchenstrahlvorrichtung 200 besser zu veranschaulichen.
An der Objektkammer 201 ist ein Strahlungsdetektor 500 angeordnet, der zum Detektieren der Wechselwirkungsstrahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenz, verwendet wird. Der Strahlungsdetektor 500 ist mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 verbunden, die einen Monitor 124 und eine Datenbank 129 aufweist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 verarbeitet Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 116, den zweiten Detektor 117 (in 4 nicht veranschaulicht), den dritten Detektor 121 und/oder den Strahlungsdetektor 500 erzeugt werden, und zeigt die Detektionssignale in der Form von Bildern auf dem Monitor 124 an.
Ferner weist die Kombinationsvorrichtung 200 einen beweglichen Kammerdetektor 119 auf. Der Kammerdetektor 119 kann ein Teilchendetektor sein. Der Kammerdetektor 119 kann zu Beispiel zu einer spezifischen Detektionsposition in der Objektkammer 201 der Kombinationsvorrichtung 200 oder von dieser weg bewegt werden. Der Kammerdetektor 119 ist mit einer Antriebseinheit 127 verbunden und kann in einer x-Richtung (nämlich eine erste Einheitsrichtung), in einer y-Richtung (nämlich eine zweite Einheitsrichtung) und in einer z-Richtung (nämlich eine dritte Einheitsrichtung) unter Verwendung der Antriebseinheit 127 bewegt werden. Alle Richtungen sind senkrecht zueinander. Zusätzlich kann der Kammerdetektor 119 um eine erste Einheitsdrehachse und um eine zweite Einheitsdrehachse gedreht werden, die senkrecht zur ersten Einheitsdrehachse angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit 127 für die Drehung verwendet wird. Die Antriebseinheit 127 kann ein Motor, zum Beispiel ein Schrittmotor oder ein Piezomotor sein. Es sei explizit erwähnt, dass die Antriebseinheit 127 nicht auf die vorerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Antriebseinheit 127 kann vielmehr jegliche Antriebseinheit sein, die für die Erfindung geeignet ist.
Darüber hinaus umfasst die Kombinationsvorrichtung 200 eine Prozessoreinheit 128 mit einem Prozessor, in den ein Programmcode geladen ist zum Steuern der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 der Kombinationsvorrichtung 200 auf eine derartige Weise, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Teilchenstrahlvorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel der Teilchenstrahlvorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 400 bezeichnet und das Ausführungsbeispiel umfasst eine Spiegelkorrektureinrichtung, z. B. zum Korrigieren von chromatischen und/oder sphärischen Aberrationen. Die Teilchenstrahlvorrichtung 400 umfasst eine Teilchenstrahlsäule 401, die als eine Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist und die im Wesentlichen einer Elektronenstrahlsäule eines korrigierten REM entspricht. Die Teilchenstrahlvorrichtung 400 ist jedoch nicht auf ein REM mit einer Spiegelkorrektureinrichtung beschränkt. Stattdessen kann die Teilchenstrahlvorrichtung jegliche Art von Korrektureinheiten umfassen.
Die Teilchenstrahlsäule 401 umfasst einen Teilchenstrahlerzeuger in der Form einer Elektronenquelle 402 (Kathode), eine Extraktionselektrode 403 und eine Anode 404. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 als ein thermischer Feldemitter ausgeführt. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 402 austreten, werden zu der Anode 404 aufgrund einer Potenzialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 402 und der Anode 404 beschleunigt. Dementsprechend wird ein Teilchenstrahl in der Form eines Elektronenstrahls entlang einer ersten optischen Achse OA1 gebildet.
Der Teilchenstrahl wird entlang eines Strahlpfads geführt, der der ersten optischen Achse OA1 entspricht, nachdem der Teilchenstrahl aus der Elektronenquelle 402 ausgetreten ist. Eine erste elektrostatische Linse 405, eine zweite elektrostatische Linse 406 und eine dritte elektrostatische Linse 407 werden zum Führen des Teilchenstrahls verwendet.
Darüber hinaus wird der Teilchenstrahl unter Verwendung einer Strahlführungsvorrichtung entlang des Strahlpfads eingestellt. Die Strahlführungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Quelleneinstelleinheit mit zwei magnetischen Ablenkeinheiten 408, die entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung 400 elektrostatische Strahlablenkeinheiten. Eine erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die in einer weiteren Ausführungsform auch als ein Quadrupol ausgebildet ist, ist zwischen der zweiten elektrostatischen Linse 406 und der dritten elektrostatischen Linse 407 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409 ist gleichermaßen den magnetischen Ablenkeinheiten 408 nachgelagert angeordnet. Eine erste Multipoleinheit 409A in der Form einer ersten magnetischen Ablenkeinheit ist an einer Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite Multipoleinheit 409B in der Form einer zweiten magnetischen Ablenkeinheit an der anderen Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B sind zu dem Zweck angeordnet, die Richtung des Teilchenstrahls in Bezug auf die Achse der dritten elektrostatischen Linse 407 und des Eintrittsfensters einer Strahlablenkvorrichtung 410 einzustellen. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B können wie ein Wien-Filter zusammenwirken. Ein weiteres magnetisches Ablenkelement 432 ist am Eingang zur Strahlablenkvorrichtung 410 angeordnet.
Die Strahlablenkvorrichtung 410 wird als ein Teilchenstrahlablenker verwendet, der den Teilchenstrahl auf eine bestimmte Weise ablenkt. Die Strahlablenkvorrichtung 410 umfasst mehrere Magnetsektoren, nämlich einen ersten Magnetsektor 411A, einen zweiten Magnetsektor 411B, einen dritten Magnetsektor 411C, einen vierten Magnetsektor 411D, einen fünften Magnetsektor 411E, einen sechsten Magnetsektor 411F und einen siebten Magnetsektor 411G. Der Teilchenstrahl tritt entlang der ersten optischen Achse OA1 in die Strahlablenkvorrichtung 410 ein und wird von der Strahlablenkvorrichtung 410 in die Richtung einer zweiten optischen Achse OA2 abgelenkt. Die Strahlablenkung wird mittels des ersten Magnetsektors 411A, des zweiten Magnetsektors 411B und des dritten Magnetsektors 411C um einen Winkel von 30° bis 120° durchgeführt. Die zweite optische Achse OA2 ist in einem Winkel der gleichen Größe in Bezug auf die erste optische Achse OA1 orientiert. Die Strahlablenkvorrichtung 410 lenkt auch den Teilchenstrahl, der entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt wird, in die Richtung einer dritten optischen Achse OA3 ab. Die Strahlablenkung wird durch den dritten Magnetsektor 411C, den vierten Magnetsektor 411D und den fünften Magnetsektor 411E geschaffen. In dem Ausführungsbeispiel in 5 wird die Ablenkung in Bezug auf die zweite optische Achse OA2 und in Bezug auf die dritte optische Achse OA3 durch Ablenken des Teilchenstrahls in einem Winkel von 90° geschaffen. Somit erstreckt sich die dritte optische Achse OA3 koaxial mit der ersten optischen Achse OA1. Allerdings beziehen wir uns auf die Tatsache, dass die hierin beschriebene erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung 400 nicht auf Ablenkwinkel von 90° beschränkt ist. Vielmehr kann ein beliebiger geeigneter Ablenkwinkel durch die Strahlablenkvorrichtung 410 ausgewählt werden, zum Beispiel 70° oder 110°, sodass sich die erste optische Achse OA1 nicht koaxial zur dritten optischen Achse OA3 erstreckt. Für weitere Details der Strahlablenkvorrichtung 410 wird auf WO 2002/067286 A2 Bezug genommen.
Nachdem der Teilchenstrahl durch den ersten Magnetsektor 411A, den zweiten Magnetsektor 411B und den dritten Magnetsektor 411C abgelenkt wurde, wird der Teilchenstrahl entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt. Der Teilchenstrahl wird zu einem elektrostatischen Spiegel 414 geführt und läuft - auf seinem Weg zum elektrostatischen Spiegel 414 - entlang einer vierten elektrostatischen Linse 415, einer dritten Multipoleinheit 416A in der Form einer magnetischen Ablenkeinheit, einer zweiten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 416, einer dritten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 417 und einer vierten Multipoleinheit 416B in der Form einer magnetischen Ablenkeinheit. Der elektrostatische Spiegel 414 umfasst eine erste Spiegelelektrode 413A, eine zweite Spiegelelektrode 413B und eine dritte Spiegelelektrode 413C. Elektronen des Teilchenstrahls, die am elektrostatischen Spiegel 414 zurück reflektiert werden, laufen entlang der zweiten optischen Achse OA2 und treten wieder in die Strahlablenkvorrichtung 410 ein. Dann werden sie durch den dritten Magnetsektor 411C, den vierten Magnetsektor 411D und den fünften Magnetsektor 411E zur optischen Achse OA3 abgelenkt.
Die Elektronen des Teilchenstrahls treten aus der Strahlablenkvorrichtung 410 aus und die Elektronen werden entlang der dritten optischen Achse OA3 zu einem Objekt 425 geführt, das zum Untersuchen gedacht ist, und auf einem Objekttisch 424 angeordnet ist. Auf seinem Weg zum Objekt 425 wird der Teilchenstrahl entlang einer fünften elektrostatischen Linse 418, eines Strahlführungsrohrs 420, einer fünften Multipoleinheit 418A, einer sechsten Multipoleinheit 418B und einer Objektivlinse 421 geführt. Die fünfte elektrostatische Linse 418 ist eine elektrostatische Immersionslinse. Mittels einer fünften elektrostatischen Linse 418 wird der Teilchenstrahl auf ein elektrisches Potenzial des Strahlführungsrohrs 420 abgebremst oder beschleunigt.
Mittels der Objektivlinse 421 wird der Teilchenstrahl in einer Fokusebene fokussiert, in der das Objekt 425 angeordnet ist. Das Objekt 425 ist auf einem beweglichen Objekttisch 424 angeordnet. Der bewegliche Objekttisch 424 ist in einer Objektkammer 426 der Teilchenstrahlvorrichtung 400 angeordnet. Der Objekttisch 424 ist dafür ausgeführt, in drei einander senkrecht angeordneten Richtungen beweglich zu sein, nämlich in einer x-Richtung (erste Tischachse), in einer y-Richtung (zweite Tischachse) und in einer z-Richtung (dritte Tischachse). Darüber hinaus kann der Objekttisch 424 um zwei Drehachsen herum gedreht werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind, nämlich eine erste Tischdrehachse und eine zweite Tischdrehachse.
Die Objektkammer 426 steht unter Vakuum. Zum Zwecke des Erzeugens des Vakuums ist eine (nicht dargestellte) Pumpe an der Objektkammer 426 angeordnet. In dem in 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Objektkammer 426 in einem ersten Druckbereich oder in einem zweiten Druckbereich betrieben. Der erste Druckbereich umfasst nur Drücke kleiner oder gleich 10^-3 hPa und der zweite Druckbereich umfasst nur Drücke größer 10^-3 hPa. Um diese Druckbereiche zu gewährleisten, ist die Objektkammer 426 vakuumgedichtet.
Die Objektivlinse 421 kann als eine Kombination aus einer magnetischen Linse 422 und einer sechsten elektrostatischen Linse 423 ausgeführt sein. Ferner kann das Ende des Strahlführungsrohrs 420 eine Elektrode einer elektrostatischen Linse sein. Nach dem Austreten aus dem Strahlführungsrohr 420, werden Teilchen der Teilchenstrahlvorrichtung 400 auf ein Potenzial des Objekts 425 abgebremst. Die Objektivlinse 421 ist nicht auf eine Kombination der magnetischen Linse 422 und der sechsten elektrostatischen Linse 423 beschränkt. Vielmehr kann die Objektivlinse 421 eine beliebige geeignete Form annehmen. Beispielsweise kann die Objektivlinse 421 auch als eine rein magnetische oder als eine rein elektrostatische Linse ausgeführt sein.
Der Teilchenstrahl, der auf das Objekt 425 fokussiert ist, wechselwirkt mit dem Objekt 425. Wechselwirkungsteilchen werden erzeugt. Insbesondere werden Sekundärelektronen vom Objekt 425 emittiert oder Rückstreuelektronen werden von dem Objekt 425 zurückgestreut. Die Sekundärelektronen oder die Rückstreuelektronen werden wieder beschleunigt und werden entlang der dritten optischen Achse OA3 in das Strahlführungsrohr 420 geführt. Insbesondere erstrecken sich die Trajektorien der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen auf der Route des Strahlpfads in der Gegenrichtung des Teilchenstrahls.
Die Teilchenstrahlvorrichtung 400 umfasst einen ersten Analysedetektor 419, der zwischen der Strahlablenkvorrichtung 410 und der Objektivlinse 421 entlang des Strahlpfads angeordnet ist. Sekundärelektronen, die in Richtungen laufen, die in großen Winkeln in Bezug auf die dritte optische Achse OA3 orientiert sind, werden vom ersten Analysedetektor 419 detektiert. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, die eine kleine axiale Distanz von der dritten optischen Achse OA3 am Ort des ersten Analysedetektors 419 aufweisen - d. h. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, die eine kleine Distanz von der dritten optischen Achse OA3 am Ort des ersten Analysedetektors 419 aufweisen - treten in die Strahlablenkvorrichtung 410 ein und werden vom fünften Magnetsektor 411E, vom sechsten Magnetsektor 411F und vom siebten Magnetsektor 411G entlang eines Detektionsstrahlpfads 427 zu einem zweiten Analysedetektor 428 abgelenkt. Der Ablenkwinkel beträgt beispielsweise 90° oder 110°.
Der erste Analysedetektor 419 erzeugt Detektionssignale, die weitestgehend durch emittierte Sekundärelektronen erzeugt werden. Die Detektionssignale, die vom ersten Analysedetektor 419 erzeugt werden, werden zu einer Bildverarbeitungsvorrichtung 123 geleitet und werden verwendet, um Informationen über die Eigenschaften des Wechselwirkungsbereichs des fokussierten Teilchenstrahls mit dem Objekt 425 zu erhalten. Insbesondere wird der fokussierte Teilchenstrahl unter Verwendung einer Scanvorrichtung 429 über das Objekt 425 gescannt. Danach kann durch die Detektionssignale, die durch den ersten Analysedetektor 419 erzeugt werden, ein Bild der gescannten Region des Objekts 425 erzeugt werden und es kann auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden. Die Anzeigeeinheit ist beispielsweise ein Monitor 124, der an der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 eine Datenbank 129.
Der zweite Detektor 428 ist auch mit der Bildverarbeitungseinheit 123 verbunden. Detektionssignale, die von dem zweiten Analysedetektors 428 erzeugt werden, werden der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 zugeführt und verwendet, ein Bild der gescannten Region des Objekts 425 zu erzeugen und dieses auf einer Anzeigeeinheit anzuzeigen. Die Anzeigeeinheit ist beispielsweise der Monitor 124, der an der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 angeordnet ist.
An der Objektkammer 426 ist ein Strahlungsdetektor 500 angeordnet, der zum Detektieren der Wechselwirkungsstrahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenz, verwendet wird. Der Strahlungsdetektor 500 ist mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 verbunden, die einen Monitor 124 umfasst. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 verarbeitet vom Strahlungsdetektor 500 erzeugte Detektionssignale und zeigt sie in Form von Bildern auf dem Monitor 124 an.
Ferner weist die Teilchenstrahlvorrichtung 400 einen beweglichen Kammerdetektor 119 auf. Der Kammerdetektor 119 kann ein Teilchendetektor sein. Der Kammerdetektor 119 kann zu Beispiel zu einer spezifischen Detektionsposition in der Objektkammer 426 der Teilchenstrahlvorrichtung 400 oder von dieser weg bewegt werden. Der Kammerdetektor 119 ist mit einer Antriebseinheit 127 verbunden und kann in einer x-Richtung (nämlich eine erste Einheitsrichtung), in einer y-Richtung (nämlich eine zweite Einheitsrichtung) und in einer z-Richtung (nämlich eine dritte Einheitsrichtung) unter Verwendung der Antriebseinheit 127 bewegt werden. Alle Richtungen sind senkrecht zueinander. Zusätzlich kann der Kammerdetektor 119 um eine erste Einheitsdrehachse und um eine zweite Einheitsdrehachse gedreht werden, die senkrecht zur ersten Einheitsdrehachse angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit 127 für die Drehung verwendet wird. Die Antriebseinheit 127 kann ein Motor, zum Beispiel ein Schrittmotor oder ein Piezomotor sein. Es sei explizit erwähnt, dass die Antriebseinheit 127 nicht auf die vorerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Antriebseinheit 127 kann vielmehr jegliche Antriebseinheit sein, die für die Erfindung geeignet ist.
Darüber hinaus umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung 400 eine Prozessoreinheit 128 mit einem Prozessor, in den ein Programmcode geladen ist zum Steuern der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 der Teilchenstrahlvorrichtung 400 auf eine derartige Weise, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Strahlvorrichtung gemäß der Erfindung, nämlich in Form eines Lichtmikroskops 600, insbesondere eines Laser-Scanning-Mikroskops. Das Lichtmikroskop 600 umfasst einen Lichtstrahlerzeuger 601, insbesondere einen Laserstrahlerzeuger, und ein Objektiv 602, das den vom Lichtstrahlerzeuger 601 erzeugten Lichtstrahl auf ein Objekt 125 fokussiert, das auf dem Objekttisch 114 angeordnet ist. Der Objekttisch 114 ist ausgelegt, in drei zueinander senkrecht angeordneten Richtungen beweglich zu sein, nämlich in einer x-Richtung (erste Tischachse), in einer y-Richtung (zweite Tischachse) und in einer z-Richtung (dritte Tischachse). Darüber hinaus kann der Objekttisch 114 um zwei Drehachsen herum gedreht werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind, nämlich eine erste Tischdrehachse und eine zweite Tischdrehachse. Das Lichtmikroskop 600 kann auch eine Bildverarbeitungsvorrichtung 123 umfassen, die einen Monitor 124, eine Prozessoreinheit 128 und eine Datenbank 129 aufweist.
Die Prozessoreinheit 128 des Lichtmikroskops 600 weist den Prozessor, in den ein Programmcode geladen ist, zum Steuern der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 des Lichtmikroskops 600 auf eine derartige Weise auf, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
7 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer eigenständigen Bildverarbeitungsvorrichtung 123, die nicht Teil einer spezifischen Strahlvorrichtung ist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 dieser Ausführungsform wird nur zur Bildverarbeitung verwendet. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 weist einen Monitor 124, eine Prozessoreinheit 128 und eine Datenbank 129 auf. In der Datenbank 129 werden mehrere Bilder eines Objekts gespeichert, die von einer Strahlvorrichtung wie dem REM 100, der Kombinationsvorrichtung 200, der Teilchenstrahlvorrichtung 400 und/oder dem Lichtmikroskop 600 erzeugt werden. Die Prozessoreinheit 128 weist den Prozessor, in den ein Programmcode geladen ist, zum Steuern der Bildverarbeitungsvorrichtung 123 auf eine derartige Weise auf, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verwenden der Strahlvorrichtung in der Form des REM 100, der Kombinationsvorrichtung 200 oder der Teilchenstrahlvorrichtung 400 und/oder des Lichtmikroskops 600. Das Verfahren wird im Folgenden auf der Grundlage des Betriebs des REM 100 auf beispielhafte Weise erläutert. Das über die Verarbeitung von Bildern, die durch Abbilden des Objekts 125 unter Verwendung des REM 100 erzeugt werden, Gesagte, gilt auch mutatis mutandis für die Verfahren zum Verarbeiten von Bildern, die durch Abbilden des Objekts 125, 425 unter Verwendung der weiteren Strahlvorrichtungen in Form der Kombinationsvorrichtung 200, der Teilchenstrahlvorrichtung 400 und/oder des Lichtmikroskops 600 erzeugt werden.
In Verfahrensschritt S1 wird mindestens ein erstes Bild des Objekts 125 bereitgestellt. Das erste Bild ist schematisch in 9 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 610 bezeichnet. Das erste Bild 610 des Objekts 125 kann unter Verwendung des REM 100 und/oder durch Laden des ersten Bildes 610 des Objekts 125 aus der Datenbank 129 in die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 erzeugt werden. Die Datenbank 129 kann mehrere erste Bilder 610 des Objekts 125 umfassen, wobei die ersten Bilder 610 unter Verwendung des REM 100 erzeugt wurden. Der Inhalt der Datenbank 129 kann von einem Hersteller des REM 100 und/oder von einem Benutzer des REM 100 bereitgestellt werden.
Das bereitgestellte erste Bild 610 umfasst n Pixel P1₁, bis P1_n, wobei n ≥ 2 ist und wobei n eine ganze Zahl ist, für die beispielsweise gilt: n ≥ 850.000. Jedes Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n ist an einem Ort PL1_i im ersten Bild 610 in Bezug auf ein erstes Bildkoordinatensystem angeordnet, wobei i eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ i ≤ n, und wobei jeder Ort PL1_i in dem ersten Bild 610 nur ein einzelnes Pixel der n Pixel P1₁ bis P1_n, nämlich P1_i umfasst. Mit anderen Worten umfasst jeder Ort PL1_i nicht mehr als ein einzelnes Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n. Jeder Ort PL1_i ist durch seine Koordinaten in Bezug auf das erste Bildkoordinatensystem, das zum Beispiel ein kartesisches Koordinatensystem sein kann, eindeutig identifiziert. Die Ausführungsform des ersten Bildes 610, die in 9 dargestellt ist, umfasst 16 Pixel. Daher gilt: n = 16. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Ausführungsform des ersten Bildes 610 in 9 nur zur Veranschaulichung dient. Tatsächlich umfasst das erste Bild 610 gewöhnlich mehr als 16 Pixel. Wie oben erwähnt, kann gelten: n ≥ 850.000.
Wie in 9 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des ersten Bildes 610 ein Pixel P1₁, das sich an einem Ort PL1_i befindet, ein Pixel P1₂, das sich an einem Ort PL1₂ befindet, ein Pixel P1₃, das sich an einem Ort PL1₃ befindet, ein Pixel P1₄, das sich an einem Ort PL1₄ befindet, ein Pixel P1₅, das sich an einem Ort PL1₅ befindet, ein Pixel P1₆, das sich an einem Ort PL1₆ befindet, ein Pixel P1₇, das sich an einem Ort PL1₇ befindet, ein Pixel P1₈, das sich an einem Ort PL1₈ befindet, ein Pixel P1₉, das sich an einem Ort PL1₉ befindet, ein Pixel P1₁₀, das sich an einem Ort PL1₁₀ befindet, ein Pixel P1₁₁, das sich an einem Ort PL1₁₁ befindet, ein Pixel P1₁₂, das sich an einem Ort PL1₁₂ befindet, ein Pixel P1₁₃, das sich an einem Ort PL1₁₃ befindet, ein Pixel P1₁₄, das sich an einem Ort PL1₁₄ befindet, ein Pixel P1₁₅, das sich an einem Ort PL1₁₅ befindet, und ein Pixel P1₁₆, das sich an einem Ort PL ₁₁₆ befindet. Jeder Ort PL1_i wird durch seine Koordinaten x, y in Bezug auf das erste Bildkoordinatensystem eindeutig identifiziert. Zum Beispiel sind die Koordinaten des Ortes PL1₈ des Pixels P1₈(4, 3). Das über die Koordinaten des Ortes PL1₈ des Pixels P1₈ gesagt gilt auch mutatis mutandis für alle weiteren Orte aller weiteren Pixel des ersten Bildes 610.
In Verfahrensschritt S2 wird mindestens ein zweites Bild des Objekts 125 bereitgestellt. Das zweite Bild ist schematisch in 10 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 611 bezeichnet. Das zweite Bild 611 des Objekts 125 kann unter Verwendung des REM 100 und/oder durch Laden des zweiten Bildes 611 des Objekts 125 aus der Datenbank 129 in die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 erzeugt werden. Die Datenbank 129 kann mehrere zweite Bilder 611 des Objekts 125 umfassen, wobei die zweiten Bilder 611 unter Verwendung des REM 100 erzeugt wurden. Wie oben erwähnt, kann der Inhalt der Datenbank 129 von einem Hersteller des REM 100 und/oder von einem Benutzer des REM 100 bereitgestellt werden.
Das bereitgestellte zweite Bild 611 umfasst m Pixel P2₁ bis P2_m, wobei m ≥ 2 ist und wobei m eine ganze Zahl ist, für die beispielsweise gilt: m ≥ 850.000. Des Weiteren kann Folgendes gelten: m ≠ n oder m = n. Jedes Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m ist an einem Ort PL2_j im zweiten Bild 611 in Bezug auf ein zweites Bildkoordinatensystem angeordnet, wobei j eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ j ≤ m, und wobei jeder Ort PL2_j in dem zweiten Bild 611 nur ein einziges Pixel der m Pixel P2₁ bis P2_m, nämlich P2_j umfasst. Mit anderen Worten umfasst jeder Ort PL2_j nicht mehr als ein einzelnes Pixel P2_j der m Pixel P1₁ bis P1_m. Jeder Ort PL2_j ist durch seine Koordinaten in Bezug auf das zweite Bildkoordinatensystem, das zum Beispiel ein kartesisches Koordinatensystem sein kann, eindeutig identifiziert. Die Ausführungsform des zweiten Bildes 611, das in 10 dargestellt ist, umfasst 16 Pixel. Daher gilt Folgendes: m = 16. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Ausführungsform des zweiten Bildes 611 in 10 nur zur Veranschaulichung dient. Tatsächlich umfasst das zweite Bild 611 gewöhnlich mehr als 16 Pixel. Wie oben erwähnt, kann gelten: m ≥ 850.000.
Wie in 10 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des zweiten Bildes 611 ein Pixel P2₁, das sich an einem Ort PL2₁ befindet, ein Pixel P2₂, das sich an einem Ort PL2₂ befindet, ein Pixel P2₃, das sich an einem Ort PL2₃ befindet, ein Pixel P2₄, das sich an einem Ort PL2₄ befindet, ein Pixel P2₅, das sich an einem Ort PL2₅ befindet, ein Pixel P2₆, das sich an einem Ort PL2₆ befindet, ein Pixel P2₇, das sich an einem Ort PL2₇ befindet, ein Pixel P2₈, das sich an einem Ort PL2₈ befindet, ein Pixel P2₉, das sich an einem Ort PL2₉ befindet, ein Pixel P2₁₀, das sich an einem Ort PL2₁₀ befindet, ein Pixel P2₁₁ das sich an einem Ort PL2₁₁ befindet, ein Pixel P2₁₂, das sich an einem Ort PL2₁₂ befindet, ein Pixel P2₁₃, das sich an einem Ort PL2₁₃ befindet, ein Pixel P2₁₄, das sich an einem Ort PL2₁₄ befindet, ein Pixel P2₁₅, das sich an einem Ort PL2₁₅ befindet, und ein Pixel P2₁₆, das sich an einem Ort PL2₁₆ befindet. Jeder Ort PL2_j wird durch seine Koordinaten x, y in Bezug auf das zweite Bildkoordinatensystem eindeutig identifiziert. Zum Beispiel sind die Koordinaten des Ortes PL2₈ des Pixels P2₈ (4, 3). Das über die Koordinaten des Ortes PL2₈ des Pixels P2₈ Gesagte gilt auch mutatis mutandis für alle weiteren Orte aller weiteren Pixel des zweiten Bildes 611.
In Verfahrensschritt S3 wird mindestens ein Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 identifiziert, wobei sich das identifizierte Pixel P1_i an dem Ort PL1_i im ersten Bild 610 befindet. Zum Beispiel wird das Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 durch eines von Folgendem identifiziert: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P1_ider n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610, (ii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem ersten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁, bis P1_ndes ersten Bildes 610 gemäß einem ersten gegebenen Muster. Das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
In Verfahrensschritt S3 können mehr als ein Pixel P1_i im ersten Bild 610 identifiziert werden. Zum Beispiel ist das identifizierte Pixel P1_iein erstes Pixel P1_i, das identifiziert wird. Darüber hinaus wird mindestens ein zweites Pixel P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 identifiziert, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P1_o an dem Ort PL1_o im ersten Bild 610 befindet, wobei o eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ o ≤ n und o ≠ i. Das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 können durch eines von Folgendem identifiziert werden: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁bis P1_n des ersten Bildes 610, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem dritten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem dritten gegebenen Muster. Das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Wie in 11 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des ersten Bildes 610 das erste Pixel P1_iin Form des Pixels P1₁, das sich an dem Ort PL1₁ befindet, und das zweite Pixel P1_o in Form des Pixels P1₁₆, das sich an dem Ort PL1₁₆ befindet, die in Verfahrensschritt S3 identifiziert und ausgewählt wurden.
In Verfahrensschritt S3 können das erste Pixel P1_i und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁bis P1_n des ersten Bildes 610 so identifiziert werden, dass das erste Pixel P1_iund das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610 nebeneinander liegen. Zum Beispiel können mehrere erste Pixel P1_iund mehrere zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁, bis P1₁des ersten Bildes 610 eine Linie bilden. Wie in 11 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des ersten Bildes 610 das Pixel P1₅, das sich an dem Ort PL1₅ befindet, das Pixel P1₆, das sich an dem Ort PL1₆ befindet, das Pixel P1₇, das sich an dem Ort PL1₇ befindet, und das Pixel P1₈, das sich an dem Ort PL1₈ befindet, die in Verfahrensschritt S3 identifiziert und ausgewählt wurden. Das Pixel P1₅, das Pixel P1₆, das Pixel P1₇ und das Pixel P1₈ bilden eine Linie, die eine Scanlinie eines Scans des Objekts 125 unter Verwendung des REM 100 sein kann.
In Verfahrensschritt S4 wird mindestens ein Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 identifiziert, wobei sich das identifizierte Pixel P2_j an dem Ort PL2_j im zweiten Bild 611 befindet. Zum Beispiel wird das Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 durch eines von Folgendem identifiziert: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611, (ii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem zweiten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem zweiten gegebenen Muster. Das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
In Verfahrensschritt S4 können mehr als ein Pixel P2_j im zweiten Bild 611 identifiziert werden. Zum Beispiel ist das identifizierte Pixel P2_j ein erstes Pixel P2_j, das identifiziert wird. Darüber hinaus wird mindestens ein zweites Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 identifiziert, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P2_p an dem Ort PL2_p im zweiten Bild 611 befindet, wobei p eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ p m und p # j. Das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 kann durch eines von Folgendem identifiziert werden: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem vierten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem vierten gegebenen Muster. Das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein.
Wie in 12 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des zweiten Bildes 611 das erste Pixel P2_j in Form des Pixels P2₁, das sich an dem Ort PL2₁ befindet, und das zweite Pixel P2_p in Form des Pixels P2₁₆, das sich an dem Ort PL2₁₆ befindet, die in Verfahrensschritt S4 identifiziert und ausgewählt wurden.
In Verfahrensschritt S4 können das erste Pixel P2_j und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 so identifiziert werden, dass das erste Pixel P2_j und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 nebeneinander liegen. Zum Beispiel können mehrere erste Pixel P2_j und mehrere zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 eine Linie bilden. Wie in 12 dargestellt, umfasst das Ausführungsbeispiel des zweiten Bildes 611 das Pixel P2₅, das sich an dem Ort PL2₅ befindet, das Pixel P2₆, das sich an dem Ort PL2₆ befindet, das Pixel P2₇, das sich an dem Ort PL2₇ befindet, und das Pixel P2₈, das sich an dem Ort PL2₈ befindet, die in Verfahrensschritt S4 identifiziert und ausgewählt wurden. Das Pixel P2₅, das Pixel P2₆, das Pixel P2₇ und das Pixel P2₈ bilden eine Linie, die eine Scanlinie eines Scans des Objekts 125 unter Verwendung des REM 100 sein kann.
In Verfahrensschritt S5 wird mindestens ein drittes Bild erzeugt. Das dritte Bild ist schematisch in 13 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 612 bezeichnet. Das dritte Bild 612 basiert auf dem zweiten Bild 611. Anstatt jedoch alle Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 zu haben, umfasst das erzeugte dritte Bild 612 ein bzw. einige Pixel P2_j und/oder P2_p des zweiten Bildes 611 und ein bzw. einige Pixel P1_i und/oder P1_odes ersten Bildes 610. Insbesondere das bzw. die identifizierten Pixel P1_i des ersten Bildes 610 werden an dem Ort PL2_j des bzw. der identifizierten Pixel P2_j in das zweite Bild 611 eingeführt. Darüber hinaus werden das bzw. die identifizierten Pixel P1_o des ersten Bildes 610 an dem Ort PL2_p des bzw. der identifizierten Pixel P2_p in das zweite Bild 611 eingeführt. Mit anderen Worten werden die Werte, beispielsweise Grauwerte, des bzw. der identifizierten Pixel P1_i des ersten Bildes 610 an dem Ort bzw. an den Orten PL2_j des identifizierten Pixels bzw. der identifizierten Pixel P2_j in das zweite Bild 611 eingeführt, und die Werte, beispielsweise Grauwerte, des bzw. der identifizierten Pixel P1_o des ersten Bildes 610 werden an dem Ort bzw. an den Orten PL2_p des bzw. der identifizierten Pixel P2_p zum Erzeugen des dritten Bildes 612 in das zweite Bild 611 eingeführt. Dementsprechend umfasst das erzeugte dritte Bild 612 die folgenden Pixel: Das Pixel P1₁, das sich an einem Ort PL2₁ befindet, das Pixel P2₂, das sich an dem Ort PL2₂ befindet, das Pixel P2₃, das sich an dem Ort PL2₃ befindet, das Pixel P2₄, das sich an dem Ort PL2₄ befindet, das Pixel P1₅, das sich an dem Ort PL2₅ befindet, das Pixel P1₆, das sich an dem Ort PL2₆ befindet, das Pixel P1₇, das sich an dem Ort PL2₇ befindet, das Pixel P1₈, das sich an dem Ort PL2₈ befindet, das Pixel P2₉, das sich an dem Ort PL2₉ befindet, das Pixel P2₁₀, das sich an dem Ort PL2₁₀ befindet, das Pixel P2₁₁, das sich an dem Ort PL2₁₁ befindet, das Pixel P2₁₂, das sich an dem Ort PL2₁₂ befindet, das Pixel P2₁₃, das sich an dem Ort PL2₁₃ befindet, das Pixel P2₁₄, das sich an dem Ort PL2₁₄ befindet, das Pixel P2₁₅, das sich an dem Ort PL2₁₅ befindet, und das Pixel P1₁₆, das sich an dem Ort PL2₁₆ befindet.
In Verfahrensschritt S6 wird mindestens ein viertes Bild erzeugt. Das vierte Bild ist schematisch in 14 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 613 bezeichnet. Das vierte Bild 613 basiert auf dem ersten Bild 610. Anstatt jedoch alle Pixel P1_i des ersten Bildes 610 zu haben, umfasst das erzeugte vierte Bild 613 ein bzw. einige Pixel P1_i und/oder P1_o des ersten Bildes 610 und ein bzw. einige Pixel P2_j und/oder P2_p des zweiten Bildes 611. Genauer gesagt werden das bzw. die identifizierten Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 in das erste Bild 610 an dem Ort PL1_i des bzw. der identifizierten Pixels P1_i eingeführt. Darüber hinaus werden das bzw. die identifizierten Pixel P2_p des zweiten Bildes 611 an dem Ort PL1_o des bzw. der identifizierten Pixels P1_o in das erste Bild 610 eingeführt. Mit anderen Worten werden die Werte, beispielsweise Grauwerte, des bzw. der identifizierten Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 an dem Ort bzw. den Orten PL1_i des bzw. der identifizierten Pixel P1_i in das erste Bild 610 eingeführt und die Werte, beispielsweise Grauwerte, des bzw. der identifizierten Pixel P2_p des zweiten Bildes 611 werden an dem Ort bzw. den Orten PL1_o des bzw. der identifizierten Pixel P1_o zum Erzeugen des vierten Bildes 613 in das erste Bild 610 eingeführt. Dementsprechend umfasst das erzeugte vierte Bild 613 die folgenden Pixel: Das Pixel P2₁, das sich an dem Ort PL1₁ befindet, das Pixel P1₂, das sich an dem Ort PL1₂ befindet, das Pixel P1₃, das sich an dem Ort PL1₃ befindet, das Pixel P1₄, das sich an dem Ort PL1₄ befindet, das Pixel P2₅, das sich an einem Ort PL1₅ befindet, das Pixel P2₆, das sich an dem Ort PL1₆ befindet, das Pixel P2₇, das sich an dem Ort PL1₇ befindet, das Pixel P2₈, das sich an dem Ort PL1₃ befindet, das Pixel P1₉, das sich an dem Ort PL1₉ befindet, das Pixel P1₁₀, das sich an dem Ort PL1₁₀ befindet, das Pixel P1₁₁, das sich an dem Ort PL1₁₁ befindet, das Pixel P1₁₂, das sich an dem Ort PL1₁₂ befindet, das Pixel P1₁₃, das sich an dem Ort PL1₁₃ befindet, das Pixel P1₁₄, das sich an dem Ort PL1₁₄ befindet, das Pixel P1₁₅, das sich an dem Ort PL1₁₅ befindet, und das Pixel P2₁₆, das sich an dem Ort PL1₁₆ befindet.
Mit anderen Worten kann das identifizierte Pixel P1_i des ersten Bildes 610, das sich an dem Ort PL1_i im ersten Bild 610 befindet, mit dem identifizierten Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 ausgetauscht werden, das sich an dem Ort PL2_j im zweiten Bild 611 befindet. Zusätzlich kann das identifizierte Pixel P1_o des ersten Bildes 610, das sich an dem Ort PL1_o im ersten Bild 610 befindet, mit dem identifizierten Pixel P2_p des zweiten Bildes 611 ausgetauscht werden, das sich an dem Ort PL2_p im zweiten Bild 611 befindet.
Durch Austauschen des identifizierten Pixels P1_i mit dem identifizierten Pixel P2_j und/oder durch Austauschen des identifizierten Pixels P1_o mit dem identifizierten Pixel P2_p werden neue Bilder, nämlich das dritte Bild 612 und das vierte Bild 613 erzeugt. Das erzeugte dritte Bild 612 basiert auf dem zweiten Bild 611, das mindestens ein Pixel des ersten Bildes 610 umfasst, nämlich P1i und/oder P1_o. Des Weiteren basiert das erzeugte vierte Bild 613 auf dem ersten Bild 610, das mindestens ein Pixel des zweiten Bildes 611 umfasst, nämlich P2_j und/oder P2_p.
Die in 11 bis 14 dargestellte Ausführungsform basiert auf dem Gedanken, dass das identifizierte Pixel P1_i des ersten Bildes 610, wobei sich das Pixel P1_i an dem Ort PL1₁₁ _i im ersten Bild 610 befindet, an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j angeordnet ist, wobei der Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j relativ dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i im ersten Bild 610 entspricht. Mit anderen Worten sind die Koordinaten des Ortes PL1₁₁ _i in dem ersten Koordinatensystem des ersten Bildes 610 die gleichen wie die Koordinaten des Ortes PL2_j im zweiten Koordinatensystem des zweiten Bildes 611. Darüber hinaus wird, falls ein Pixel P1_o identifiziert wird, das identifizierte Pixel P1_o des ersten Bildes 610, wobei sich das Pixel P1_o an dem Ort PL1_o im ersten Bild 610 befindet, an dem Ort PL2_p des identifizierten Pixels P2_p angeordnet, wobei der Ort PL2_p des identifizierten Pixels P2_p relativ dem Ort PL1_o des identifizierten Pixels P1_o im ersten Bild 610 entspricht. Mit anderen Worten sind die Koordinaten des Ortes PL1_o in dem ersten Koordinatensystem des ersten Bildes 610 die gleichen wie die Koordinaten des Ortes PL2_p im zweiten Koordinatensystem des zweiten Bildes 611.
15 bis 18 zeigen eine Ausführungsform, die auf einem anderen Gedanken basiert. In der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform entspricht der Ort PL2_j des Pixels P2_j im zweiten Bild 611 nicht relativ dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i im ersten Bild 610. Mit anderen Worten sind die Koordinaten des Ortes PL1_i des identifizierten Pixels P1_i im ersten Koordinatensystem des ersten Bildes 610 nicht die gleichen wie die Koordinaten des Ortes PL2_j des Pixels P2_j im zweiten Koordinatensystem des zweiten Bildes 611. Dies wird wie folgt erläutert.
In der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform wird mindestens ein Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 in Verfahrensschritt S3 identifiziert. Das identifizierte Pixel P1_i befindet sich an dem Ort PL1₁ im ersten Bild 610. Zum Beispiel wird das Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 durch eines von Folgendem identifiziert: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610, (ii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem ersten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem ersten gegebenen Muster. Das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das erste Zufallsmuster und/oder das erste gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein. Wie in 15 gezeigt, umfasst das Ausführungsbeispiel des ersten Bildes 610 das Pixel P1₁, das sich an dem Ort PL1₁ befindet und in Verfahrensschritt S3 identifiziert und ausgewählt wurde.
In der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform wird mindestens ein Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 in Verfahrensschritt S4 identifiziert. Das identifizierte Pixel P2_j befindet sich an dem Ort PL2_j im zweiten Bild 611. Zum Beispiel wird das Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 durch eines von Folgendem identifiziert: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611, (ii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem zweiten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem zweiten gegebenen Muster. Das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das zweite Zufallsmuster und/oder das zweite gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein. Wie in 16 gezeigt, umfasst das Ausführungsbeispiel des zweiten Bildes 611 das Pixel P2₁₆, das sich an dem Ort PL2₁₆ befindet und in Verfahrensschritt S4 identifiziert und ausgewählt wurde.
In der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform wird in Verfahrensschritt S5 mindestens ein drittes Bild erzeugt. Das dritte Bild ist schematisch in 17 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 612 bezeichnet. Das dritte Bild 612 basiert auf dem zweiten Bild 611. Anstatt jedoch alle Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 zu haben, umfasst das erzeugte dritte Bild 612 einige Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 und einige Pixel P1_i des ersten Bildes 610. Genauer wird das identifizierte Pixel P1_i des ersten Bildes 610 an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j in das zweite Bild 611 eingeführt. Mit anderen Worten werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten Pixels P1_i des ersten Bildes 610 in das zweite Bild 611 an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j zum Erzeugen des dritten Bildes 612 eingeführt. Dementsprechend umfasst das erzeugte dritte Bild 612 die folgenden Pixel: Das Pixel P2₁, das sich an dem Ort PL2₁ befindet, das Pixel P2₂, das sich an dem Ort PL2₂ befindet, das Pixel P2₃, das sich an dem Ort PL2₃ befindet, das Pixel P2₄, das sich an dem Ort PL2₄ befindet, das Pixel P2₅, das sich an dem Ort PL2₅ befindet, das Pixel P2₆, das sich an dem Ort PL2₆ befindet, das Pixel P2₇, das sich an dem Ort PL2₇ befindet, das Pixel P2₈, das sich an dem Ort PL2₈ befindet, das Pixel P2₉, das sich an dem Ort PL2₉ befindet, das Pixel P2₁₀, das sich an dem Ort PL2₁₀ befindet, das Pixel P2₁₁, das sich an dem Ort PL2₁₁ befindet, das Pixel P2₁₂, das sich an dem Ort PL2₁₂ befindet, das Pixel P2₁₃, das sich an dem Ort PL2₁₃ befindet, das Pixel P2₁₄, das sich an dem Ort PL2₁₄ befindet, das Pixel P2₁₅, das sich an dem Ort PL2₁₅ befindet, und das Pixel P1₁ , das sich an dem Ort PL2₁₆ befindet.
In der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform wird in Verfahrensschritt S6 mindestens ein viertes Bild erzeugt. Das vierte Bild ist schematisch in 18 dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 613 bezeichnet. Das vierte Bild 613 basiert auf dem ersten Bild 610. Anstatt jedoch alle Pixel P1_i des ersten Bildes 610 zu haben, umfasst das erzeugte vierte Bild 613 einige Pixel P1_i des ersten Bildes 610 und einige Pixel P2_j des zweiten Bildes 611. Genauer wird das identifizierte Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 in das erste Bild 610 an dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i eingeführt. Mit anderen Worten werden die Werte, zum Beispiel Grauwerte, des identifizierten Pixels P2_j des zweiten Bildes 611 in das erste Bild 610 an dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i zum Erzeugen des vierten Bildes 613 eingeführt. Dementsprechend umfasst das erzeugte vierte Bild 613 die folgenden Pixel: Das Pixel P2₁₆, das sich an dem Ort PL1_i befindet, das Pixel P1₂, das sich an dem Ort PL1₂ befindet, das Pixel P1₃, das sich an dem Ort PL1₃ befindet, das Pixel P1₄, das sich an dem Ort PL1₄ befindet, das Pixel P1₅, das sich an dem Ort PL1₅ befindet, das Pixel P1₆, das sich an dem Ort PL1₆befindet, das Pixel P1₇, das sich an dem Ort PL1₇ befindet, das Pixel P1₈, das sich an dem Ort PL1₈ befindet, das Pixel P1₉, das sich an dem Ort PL1₉ befindet, das Pixel P1₁₀, das sich an dem Ort PL1₁₀ befindet, das Pixel P1₁₁, das sich an dem Ort PL11₁ befindet, das Pixel P1₁₂, das sich an dem Ort PL1₁₂ befindet, das Pixel P1₁₃, das sich an dem Ort PL1₁₃ befindet, das Pixel P1₁₄, das sich an dem Ort PL1₁₄ befindet, das Pixel P1₁₅, das sich an dem Ort PL1₁₅ befindet, und das Pixel P1₁₆, das sich an dem Ort PL1₁₆ befindet.
Mit anderen Worten kann das identifizierte Pixel P1_i des ersten Bildes 610, das sich an dem Ort PL1_i im ersten Bild 610 befindet, mit dem identifizierten Pixel P2_j des zweiten Bildes 611 ausgetauscht werden, das sich an dem Ort PL2_j im zweiten Bild 611 befindet. Durch Austauschen des identifizierten Pixels P1_i mit dem identifizierten Pixel P2_j werden neue Bilder, nämlich das dritte Bild 612 und das vierte Bild 613 erzeugt. Das erzeugte dritte Bild 612 basiert auf dem zweiten Bild 611, das mindestens ein Pixel des ersten Bildes 610 umfasst, nämlich P1_i. Des Weiteren basiert das erzeugte vierte Bild 613 auf dem ersten Bild 610, das mindestens ein Pixel des zweiten Bildes 611 umfasst, nämlich P2_j.
Es wird ausdrücklich angemerkt, dass in der in den 15 bis 18 gezeigten Ausführungsform mehr als ein Pixel identifiziert werden kann. Mit anderen Worten können in Verfahrensschritt S3 mehr als ein Pixel P1_i im ersten Bild 610 identifiziert werden. Zum Beispiel ist das identifizierte Pixel P1_i ein erstes Pixel P1_i, das identifiziert wird. Darüber hinaus wird mindestens ein zweites Pixel P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 identifiziert, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P1_o an dem Ort PL1_o im ersten Bild 610 befindet, wobei o eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ o ≤ n und o ≠ i. Das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610 können durch eines von Folgendem identifiziert werden: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes 610, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem dritten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes 610 gemäß einem dritten gegebenen Muster. Das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das dritte Zufallsmuster und/oder das dritte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein. Darüber hinaus können in Verfahrensschritt S4 mehr als ein Pixel P2_j im zweiten Bild 611 identifiziert werden. Zum Beispiel ist das identifizierte Pixel P2_j ein erstes Pixel P2_j, das identifiziert wird. Darüber hinaus wird mindestens ein zweites Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 identifiziert, wobei sich das identifizierte zweite Pixel P2_p an dem Ort PL2_p im zweiten Bild 611 befindet, wobei p eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ p ≤ m und p ≠ j. Das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 kann durch eines von Folgendem identifiziert werden: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611, (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem vierten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes 611 gemäß einem vierten gegebenen Muster. Das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster kann/können eine beliebige Ausführungsform aufweisen, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist. Zum Beispiel kann/können das vierte Zufallsmuster und/oder das vierte gegebene Muster eine Linie, ein Kreuz oder ein Kreis sein. Das über das Austauschen der identifizierten Einzelpixel P1_i und P2_j Gesagte gilt auch mutatis mutandis für das Austauschen der mehreren Pixel P1_i, P1_o, P2_j und P2_p.
Wie oben erwähnt, sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Austauschen von Pixeln vor, die Linien bilden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn das erste Bild 610 und/oder das zweite Bild 611 eine Rauschkorrelation wie eine horizontale Rauschkorrelation und/oder eine vertikale Rauschkorrelation umfassen/umfasst. Eine Rauschkorrelation kann in einer Strahlvorrichtung wie dem REM 100 auftreten, wenn beispielsweise der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 des REM 100 immer noch ein Detektionssignal eines ersten Pixels eines Scanbereichs des Objekts 125 erfassen, wenngleich der Primärelektronenstrahl nicht mehr auf das erste Pixel fokussiert ist, sondern bereits auf ein zweites Pixel des Scanbereichs des Objekts 125 fokussiert ist. Wenn keine Rauschkorrelation besteht - d. h., wenn ein erster Wert eines ersten Rauschsignals an einer ersten Position eines ersten Pixels unabhängig von einem zweiten Wert eines zweiten Rauschsignals an einer zweiten Position eines zweiten Pixels ist - können die Pixel willkürlich identifiziert und ausgetauscht werden.
Wie oben erwähnt, wird in Verfahrensschritt S1 mindestens ein erstes Bild 610 des Objekts 125 bereitgestellt. In Verfahrensschritt S2 wird darüber hinaus mindestens ein zweites Bild 611 des Objekts 125 bereitgestellt. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Verfahrensschritt S1 mehrere erste Bilder 610 des Objekts 125 bereitgestellt. Die mehreren ersten Bilder 610 des Objekts 125 können unter Verwendung des REM 100 und/oder durch Laden der mehreren ersten Bilder 610 des Objekts 125 aus der Datenbank 129 in die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 erzeugt werden. Der Inhalt der Datenbank 129 kann von einem Hersteller des REM 100 und/oder von einem Benutzer des REM 100 bereitgestellt werden. Darüber hinaus sind in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verfahrensschritt S2 mehrere zweite Bilder 611 des Objekts 125 bereitgestellt. Die mehreren zweiten Bilder 611 des Objekts 125 können unter Verwendung des REM 100 und/oder durch Laden der mehreren zweiten Bilder 611 des Objekts 125 aus der Datenbank 129 in die Bildverarbeitungsvorrichtung 123 erzeugt werden. Der Inhalt der Datenbank 129 kann von einem Hersteller des REM 100 und/oder von einem Benutzer des REM 100 bereitgestellt werden. Zusätzlich werden mehrere dritte Bilder 612 und mehrere vierte Bilder 613 erzeugt. Das über das Erzeugen des dritten Bildes 612 und des vierten Bildes 613 Gesagte gilt auch mutatis mutandis für das Erzeugen der mehreren dritten Bilder 612 und der mehreren vierten Bilder 613.
Wie in 8 gezeigt, stellt Verfahrensschritt S7 das Trainieren der Prozessoreinheit 128 bereit, die den Prozessor des REM 100 umfasst. Die Prozessoreinheit 128 wird unter Verwendung mindestens eines von Folgendem trainiert: dem bzw. den erzeugten dritten Bild(ern) 612 und dem bzw. den erzeugten vierten Bild(ern) 613 zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion. Mit anderen Worten wird/werden das erzeugte dritte Bild bzw. die erzeugten dritten Bilder 612 und/oder das erzeugte vierte Bild bzw. die erzeugten vierten Bilder 613 als eine Eingabe für die Prozessoreinheit 128 verwendet. Die Prozessoreinheit 128 berechnet eine Rauschreduzierungsfunktion, die verwendet werden kann, um ein beliebiges unter Verwendung des REM 100 erzeugtes Bild zu entrauschen. Das Trainieren der Prozessoreinheit 128 kann das Verwenden eines Maschinenlernsystems umfassen, beispielsweise eines Rausch-zu-Rausch-Maschinenlernsystems. Das Maschinenlernsystem ist mindestens eines der folgenden: ein künstliches neuronales Netzwerk, eineSupportvektormaschine, ein Bayes'sches Netzwerk, ein Zufallsentscheidungswald [Random Decision Forest] und Lernen durch Assoziationsregeln. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in Bezug auf die Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks beschrieben.
19 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des Trainings der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt 7. Verfahrensschritt S7 umfasst die Verfahrensschritte S7A bis S7D, die nachstehend erläutert werden.
In Verfahrensschritt S7A wird das erzeugte dritte Bild 612 unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks, beispielsweise des in 2 gezeigten künstlichen neuronalen Netzwerks 900, entrauscht. Zu Beginn werden die Gewichtungsfaktoren jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 zufällig ausgewählt oder basierend auf früheren Erfahrungen ausgewählt. Die Daten der Pixel des erzeugten dritten Bildes 612 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet. Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines entrauschten dritten Bildes 612. In Verfahrensschritt S7B wird das erzeugte dritte Bild 612 mit dem entrauschten dritten Bild 612 verglichen. Darüber hinaus wird in Verfahrensschritt S7C eine Differenz zwischen dem erzeugten dritten Bild 612 und dem entrauschten dritten Bild 612 berechnet, wobei eine Verlustfunktion zum Berechnen der Differenz verwendet werden kann. Ein im Stand der Technik bekannter Rückausbreitungsalgorithmus wird insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten dritten Bild 612 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorher erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um ein weiteres drittes Bild 612 zu erzeugen. Die Daten der Pixel des weiteren erzeugten dritten Bildes 612 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet. Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines weiteren entrauschten dritten Bildes 612. In Verfahrensschritt S7B wird das weitere erzeugte dritte Bild 612 mit dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 verglichen. Darüber hinaus wird in Verfahrensschritt S7C eine Differenz zwischen dem weiteren erzeugten dritten Bild 612 und dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 berechnet, wobei eine Verlustfunktion zum Berechnen der Differenz verwendet werden kann.
Falls die Differenz zunimmt, wird der im Stand der Technik bekannte Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem weiteren erzeugten entrauschten dritten Bild 612 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der oben erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um während des Trainings der Prozessoreinheit 128 ein weiteres drittes Bild 612 zu erzeugen, das zum Trainieren der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt S7 verwendet wird.
Wenn die Differenz abnimmt, stellt das Verfahren Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte bereit, die in die richtige Richtung führen, um ein entrauschtes Bild von guter Qualität zu erzielen. Die Verfahrensschritte S1 bis S7 werden wiederholt. Falls die Differenz ein Plateau erreicht, ist das Rauschen in dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 gering genug. Die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte werden so eingestellt, dass ein Zufallsbild mit ähnlichen Rauscheigenschaften, dessen Daten als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, ordnungsgemäß entrauscht wird. Dementsprechend sind die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion, die in der Datenbank 129 in Verfahrensschritt S8 gespeichert werden kann.
20 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des Trainings der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt 7. Zusätzlich zu den Verfahrensschritten S7A bis S7D umfasst Verfahrensschritt S7 die Verfahrensschritte S7E bis S7G, die nachstehend erläutert werden.
In Verfahrensschritt S7E wird das erzeugte vierte Bild 613 unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks, beispielsweise des in 2 gezeigten künstlichen neuronalen Netzwerks 900, entrauscht. Wenn das künstliche neuronale Netzwerk 900 zum ersten Mal verwendet wird, werden die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 zufällig ausgewählt. Wenn das künstliche neuronale Netzwerk 900 bereits verwendet wurde, beispielsweise in Bezug auf das erzeugte dritte Bild 612, werden die bereits eingestellten Gewichtungsfaktoren und/oder eingestellten Vorspannungswerte jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet. Die Daten der Pixel des erzeugten vierten Bildes 613 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet. Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines entrauschten vierten Bildes 613. In Verfahrensschritt S7F wird das erzeugte vierte Bild 613 mit dem entrauschten vierten Bild 613 verglichen. Darüber hinaus wird in Verfahrensschritt S7G eine Differenz zwischen dem erzeugten vierten Bild 613 und dem entrauschten vierten Bild 613 berechnet, wobei eine Verlustfunktion zum Berechnen der Differenz verwendet werden kann. Ein im Stand der Technik bekannter Rückausbreitungsalgorithmus wird insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten vierten Bild 613 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorher erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um ein weiteres viertes Bild 613 zu erzeugen. Die Daten der Pixel des weiteren erzeugten vierten Bildes 613 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet. Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines weiteren entrauschten vierten Bildes 613. In Verfahrensschritt S7F wird das weitere erzeugte vierte Bild 613 mit dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 verglichen. Darüber hinaus wird in Verfahrensschritt S7G eine Differenz zwischen dem weiteren erzeugten vierten Bild 613 und dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 berechnet, wobei eine Verlustfunktion zum Berechnen der Differenz verwendet werden kann.
Falls die Differenz zunimmt, wird der im Stand der Technik bekannte Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorher erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um während des Trainings der Prozessoreinheit 128 ein weiteres viertes Bild 613 zu erzeugen, das zum Trainieren der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt S7 verwendet wird.
Wenn die Differenz abnimmt, stellt das Verfahren Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte bereit, die in die richtige Richtung führen, um ein entrauschtes Bild von guter Qualität zu erzielen. Die Verfahrensschritte S1 bis S7 werden wiederholt. Wenn die Differenz ein Plateau erreicht, ist das Rauschen gering genug. Die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte werden so eingestellt, dass ein Zufallsbild mit ähnlichen Rauscheigenschaften, dessen Daten als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, ordnungsgemäß entrauscht wird. Dementsprechend sind die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion, die in der Datenbank 129 in Verfahrensschritt S8 gespeichert werden kann.
21 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. In Verfahrensschritt S7H werden das erzeugte dritte Bild 612 und das erzeugte vierte Bild 613 unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks, beispielsweise des in 2 gezeigten künstlichen neuronalen Netzwerks 900, entrauscht. Wenn das künstliche neuronale Netzwerk 900 zum ersten Mal verwendet wird, werden die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 zufällig ausgewählt. Wenn das künstliche neuronale Netzwerk 900 bereits verwendet wurde, beispielsweise in Bezug auf das erzeugte dritte Bild 612, werden die bereits eingestellten Gewichtungsfaktoren und/oder eingestellten Vorspannungswerte jedes Neurons 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet. Die Daten der Pixel des erzeugten dritten Bildes 612 und des erzeugten vierten Bildes 613 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet. Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines entrauschten dritten Bildes 612 und eines entrauschten vierten Bildes 613. In Verfahrensschritt S7I wird das erzeugte dritte Bild 612 mit dem entrauschten vierten Bild verglichen. Darüber hinaus wird das erzeugte vierte Bild 613 mit dem entrauschten dritten Bild 612 verglichen. Weiterhin wird das entrauschte dritte Bild 612 mit dem entrauschten vierten Bild 613 verglichen.
Darüber hinaus wird in Verfahrensschritt S7J eine Differenz zwischen dem erzeugten dritten Bild 612 und dem entrauschten vierten Bild 613 berechnet. Darüber hinaus wird eine Differenz zwischen dem erzeugten vierten Bild 613 und dem entrauschten dritten Bild 612 berechnet. Weiterhin wird eine Differenz zwischen dem entrauschten dritten Bild 612 und dem entrauschten vierten Bild 613 berechnet. Eine Verlustfunktion kann zur Berechnung der Differenzen verwendet werden. Die Verlustfunktion ist abhängig von dem erzeugten dritten Bild 612, dem entrauschten dritten Bild 612, dem erzeugten vierten Bild 613 und dem entrauschten vierten Bild 613. Beispielsweise kann die folgende Verlustfunktion verwendet werden: $\begin{array}{l} L = α_{1} L^{a} (d r i t t e s B i l d, e n t r a u s c h t e s v i e r t e s B i l d) + \\ α_{2} L^{b} (v i e r t e s B i l d, e n t r a u s c h t e s d r i t t e s B i l d) + \\ α_{3} L^{c} (e n t r a u s c h t e s d r i t t e s B i l d, e n t r a u s c h t e s v i e r t e s B i l d) \end{array}$
wobei α₁, α₂, α₃, a, b und c Variablen sind, die geeignet gewählt werden können.
Ein im Stand der Technik bekannter Rückausbreitungsalgorithmus wird insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten dritten Bild 612 und zu dem entrauschten vierten Bild 613 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorher erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um ein weiteres drittes Bild 612 und ein weiteres viertes Bild 613 zu erzeugen. Die Daten der Pixel des weiteren erzeugten dritten Bildes 612 und des weiteren erzeugten vierten Bildes 613 werden als Eingabe der Neuronen 800 der ersten Schicht verwendet.
Die Ausgabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 sind Daten von Pixeln eines weiteren entrauschten dritten Bildes 612 und eines weiteren entrauschten vierten Bildes 613. In Verfahrensschritt S7J wird eine Differenz zwischen dem weiteren erzeugten dritten Bild 612 und dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 berechnet. Darüber hinaus wird eine Differenz zwischen dem weiteren erzeugten vierten Bild 613 und dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 berechnet. Weiterhin wird eine Differenz zwischen dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 und dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 berechnet. Die oben erwähnte Verlustfunktion kann zur Berechnung der Differenz verwendet werden.
Wenn die Differenz gemäß der oben erwähnten Verlustfunktion zunimmt, wird der im Stand der Technik bekannte Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem weiteren entrauschten dritten Bild 612 und zu dem weiteren entrauschten vierten Bild 613 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden so geändert, dass die Verlustfunktion minimiert wird. Mit anderen Worten wird die Änderung der vorher erwähnten Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte so ausgeführt, dass ein Schritt in Richtung des steilsten Gradientenabfalls oder eines ähnlichen Abfalls erfolgt. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um ein weiteres drittes Bild 612 und ein weiteres viertes Bild 613 während des Trainings der Prozessoreinheit 128 zu erzeugen, die zum Trainieren der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt S7 verwendet werden.
Wenn die Differenz gemäß der oben erwähnten Verlustfunktion abnimmt, stellt das Verfahren Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte bereit, die in die richtige Richtung führen, um ein entrauschtes Bild von guter Qualität zu erzielen. Die Verfahrensschritte S1 bis S7 werden wiederholt. Wenn die Differenz ein Plateau erreicht, ist das Rauschen gering genug. Die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte werden so eingestellt, dass ein Zufallsbild mit ähnlichen Rauscheigenschaften, dessen Daten als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, ordnungsgemäß entrauscht wird. Dementsprechend sind die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion, die in der Datenbank 129 in Verfahrensschritt S8 gespeichert werden kann.
Alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen eine Iteration durch Wiederholen der Verfahrensschritte S1 bis S7 bereit. Bei jeder Iteration werden die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert. Mit anderen Worten wird der im Stand der Technik bekannte Rückausbreitungsalgorithmus insbesondere zum Identifizieren derjenigen Neuronen 800 des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet, die wesentlich zu dem entrauschten dritten Bild 612 und zu dem entrauschten vierten Bild 613 beigetragen haben. Alle Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte aller Neuronen 800 werden geändert. Nachdem die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte geändert wurden, werden die Verfahrensschritte S1 bis S6 wiederholt, um ein weiteres drittes Bild 612 und ein weiteres viertes Bild 613 während des Trainings der Prozessoreinheit 128 zu erzeugen, die zum Trainieren der Prozessoreinheit 128 in Verfahrensschritt S7 verwendet werden.
Wenn die Differenz gemäß der Verlustfunktion L abnimmt, stellt das Verfahren Gewichtungsfaktoren und/oder Vorspannungswerte bereit, die in die richtige Richtung führen, um ein entrauschtes Bild von guter Qualität zu erzielen. Die Verfahrensschritte S1 bis S7 werden wiederholt. Wenn die Differenz ein Plateau erreicht, ist das Rauschen gering genug. Die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte werden so eingestellt, dass ein Zufallsbild mit ähnlichen Rauscheigenschaften, dessen Daten als Eingabe des künstlichen neuronalen Netzwerks 900 verwendet werden, ordnungsgemäß entrauscht wird. Dementsprechend sind die Gewichtungsfaktoren und/oder die Vorspannungswerte der Neuronen 800 die Basis für die Rauschreduzierungsfunktion, die in der Datenbank 129 in Verfahrensschritt S8 gespeichert werden kann.
22 zeigt weitere Verfahrensschritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die weiteren Verfahrensschritte können ausgeführt werden, nachdem der Verfahrensschritt S8 ausgeführt wurde. In Verfahrensschritt S9 wird die Rauschreduzierungsfunktion von der Speichereinheit in Form der Datenbank 129 in die Prozessoreinheit 128 geladen. Darüber hinaus wird im Verfahrensschritt S10 die Rauschreduzierungsfunktion zum Entrauschen weiterer Bilder verwendet, die durch Abbilden des Objekts unter Verwendung des REM 100 erzeugt werden.
Die Erfindung stellt eine einfache Art zum Erzeugen von Bildern während des Trainings eines Maschinenlernsystems, zum Beispiel des künstlichen neuronalen Netzwerks 900, zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion bereit. Durch Erhöhen der Anzahl von Bildern, die zum Trainieren des Maschinenlernsystems verwendet werden, wird die Qualität der Rauschreduzierungsfunktion verbessert. Daher ist bei Verwenden der Rauschreduzierungsfunktion auf einem verrauschten Bild die Qualität des Entrauschens eines verrauschten Bildes höher als im Stand der Technik. Des Weiteren stellt die Erfindung das Erzeugen von Bildern während des Trainings des Maschinenlernsystems in einer relativ kurzen Zeit bereit, zum Beispiel in wenigen Minuten. Dies ist gegenüber dem Stand der Technik überhaupt nicht zeitaufwändig.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann von einem Hersteller der Strahlvorrichtung und/oder von einem Benutzer der Strahlvorrichtung ausgeführt werden.
Verschiedene hier erläuterte Ausführungsformen können miteinander in angemessenen Kombinationen in Verbindung mit dem hier beschriebenen System kombiniert werden. Zusätzlich kann in einigen Fällen, wenn angemessen, die Reihenfolge der Schritte in den Flussdiagrammen, Ablaufdiagrammen und/oder der beschriebenen Abiaufverarbeitung modifiziert werden. Ferner können verschiedene Aspekte des hierin beschriebenen Systems unter Verwendung von Software, Hardware, einer Kombination von Software und Hardware und/oder anderen computerimplementierten Modulen oder Vorrichtungen mit den beschriebenen Merkmalen, die die beschriebenen Funktionen durchführen, implementiert werden. Das System kann ferner eine Anzeigevorrichtung und/oder andere Computerkomponenten zum Bereitstellen einer geeigneten Schnittstelle mit einem Benutzer und/oder mit anderen Computern enthalten.
Software-Implementierungen von Aspekten des hier beschriebenen Systems können einen ausführbaren Code enthalten, der in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das computerlesbare Medium kann flüchtigen Speicher und/oder nichtflüchtigen Speicher beinhalten, und kann beispielsweise eine Computer-Festplatte, ROM, RAM, Flashspeicher, eine Cloud-Ablage, tragbare Computerspeichermedien wie eine CD-ROM, eine DVD-ROM, eine SO-Karte, ein Flash-Laufwerk oder ein anderes Laufwerk mit beispielsweise einer Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle und/oder ein beliebiges anderes geeignetes greifbares oder nicht transitorisches computerlesbares Medium oder einen beliebigen anderen geeigneten Computerarbeitsspeicher enthalten, auf dem ausführbarer Code gespeichert werden kann und von einem Prozessor ausgeführt werden kann. Das hier beschriebene System kann in Verbindung mit einem beliebigen geeigneten Betriebssystem verwendet werden.
Die Merkmale der Erfindung, offenbart in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen, können für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausführungsformen davon, sowohl einzeln als auch in willkürlichen Kombinationen, essentiell sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschrieben Ausführungsformen beschränkt. Sie kann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche variiert werden, wobei das Wissen des betreffenden Durchschnittsfachmanns berücksichtigt wird.
Bezugszeichenliste

100: REM
101: Elektronenquelle
102: Extraktionselektrode
103: Anode
104: Strahlführungsrohr
105: erste Kondensorlinse
106: zweite Kondensorlinse
107: erste Objektivlinse
108: erste Blendeneinheit
108A: erste Blendenöffnung
109: zweite Blendeneinheit
110: Polstücke
111: Spule
112: Einzelelektrode
113: Rohrelektrode
114: Objekttisch
115: Scanvorrichtung
116: erster Detektor
116A: Gegenfeldgitter
117: zweiter Detektor
118: zweite Blendenöffnung
119: Kammerdetektor
120: Objektkammer
121: dritter Detektor
123: Bildverarbeitungsvorrichtung
124: Monitor
125: Objekt
126: Einstellmechanismus
127: Antriebseinheit
128: Prozessoreinheit mit einem Prozessor
129: Datenbank
135: Hochspannungssteuereinheit
136: Stromsteuereinheit
137: Stigmator
139: Kondensorsteuereinheit
140: Scansteuereinheit
141: Stigmatorsteuereinheit
200: Kombinationsvorrichtung
201: Objektkammer
202: Vakuumsystem
203: Ventil
204: Vakuumsteuereinheit
300: lonenstrahlvorrichtung,
301: lonenstrahlerzeuger
302: Extraktionselektrode in der lonenstrahlvorrichtung
303: Kondensorlinse
304: zweite Objektivlinse
306: einstellbare oder auswählbare Blendeneinheit
307: erste Elektrodenanordnung
308: zweite Elektrodenanordnung
400: Teilchenstrahlvorrichtung mit Korrektureinheit
401: Teilchenstrahlsäule
402: Elektronenquelle
403: Extraktionselektrode
404: Anode
405: erste elektrostatische Linse
406: zweite elektrostatische Linse
407: dritte elektrostatische Linse
408: magnetische Ablenkeinheit
409: erste elektrostatische Strahlablenkeinheit
409A: erste Mehrpoleinheit
409B: zweite Mehrpoleinheit
410: Strahlablenkvorrichtung
411A: erster Magnetsektor
411B: zweiter Magnetsektor
411C: dritter Magnetsektor
411D: vierter Magnetsektor
411E: fünfter Magnetsektor
411F: sechster Magnetsektor
411G: siebenter Magnetsektor
413A: erste Spiegelelektrode
413B: zweite Spiegelelektrode
413C: dritte Spiegelelektrode
414: elektrostatischer Spiegel
415: vierte elektrostatische Linse
416: zweite elektrostatische Strahlablenkeinheit
416A: dritte Mehrpoleinheit
416B: vierte Mehrpoleinheit
417: dritte elektrostatische Strahlablenkeinheit
418: fünfte elektrostatische Linse
418A: fünfte Mehrpoleinheit
418B: sechste Mehrpoleinheit
419: erster Analysedetektor
420: Strahlführungsrohr
421: Objektivlinse
422: magnetische Linse
423: sechste elektrostatische Linse
424: Objekttisch
425: Objekt
426: Objektkammer
427: Detektionsstrahlpfad
428: zweiter Analysedetektor
429: Scanvorrichtung
432: weiteres magnetisches Ablenkelement
500: Strahlungsdetektor
600: Lichtmikroskop
601: Lichtstrahlerzeuger
602: Objektiv des Lichtmikroskops
610: erstes Bild
611: zweites Bild
612: drittes Bild
613: viertes Bild
709: erste Strahlachse
710: zweite Strahlachse
800: Neuron
900: künstliches neuronales Netzwerk
OA: optische Achse
OA1: erste optische Achse
OA2: zweite optische Achse
OA3: dritte optische Achse
S1 bis S10: Verfahrensschritte
S7A bis S7G: Verfahrensschritte
φ: Aktivierungsfunktion
φ11: Aktivierungsfunktion
φ12: Aktivierungsfunktion
φ13: Aktivierungsfunktion
φ14: Aktivierungsfunktion
φ21: Aktivierungsfunktion
φ22: Aktivierungsfunktion
φ23: Aktivierungsfunktion
φ31: Aktivierungsfunktion
φ32: Aktivierungsfunktion
x1, x2, x3: Eingänge
w1, w2, w3: Gewichtungsfaktoren

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

EP 3467766 A1 [0026]
CN 109118435 A [0026]
WO 2002/067286 A2 [0109]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Über einen Gausschen Entrauscher hinaus: Restlernen eines tiefen CNN zur Bildentrauschung‟ von Zhang et al. in IEEE Vorgang der Bildbearbeitung, 2017, Band 26, Nummer 7, Seiten 3142 bis 3155 [0026]
„Rauschzu-Rausch: Lernende Bildwiederherstellung ohne bereinigte Daten‟ von Lehtinen et al. in Tagung der 35. Internationalen Konferenz zu maschinellem Lernen, Stockholm, Schweden, PMLR 80, 2018 [0026]
„Eine Studie über Bilddatenerhöhung für tiefes Lernen‟ von Shorten et al. im Journal über große Daten, 2019, 6:60 als Stand der Technik [0026]

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von Bildern (610, 611, 612, 613), die durch Abbilden eines Objekts (125, 425) unter Verwendung einer Strahlvorrichtung (100, 200, 400, 600) erzeugt werden, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen mindestens eines ersten Bildes (610) des Objekts (125, 425), wobei das erste Bild (610) n Pixel P1₁ bis P1_n umfasst, wobei n ≥ 2 ist, wobei n eine ganze Zahl ist, wobei jedes Pixel P1_i der n Pixel P1₁, bis P1_n an einem Ort PL1_i in dem ersten Bild (610) in Bezug auf ein erstes Bildkoordinatensystem angeordnet ist, wobei i eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ i ≤ n, und wobei jeder Ort PL1_i in dem ersten Bild (610) nur ein einzelnes Pixel der n Pixel P1₁, bis P1_n umfasst; - Bereitstellen mindestens eines zweiten Bildes (611) des Objekts (125, 425), wobei das zweite Bild (611) m Pixel P2₁ bis P2_m umfasst, wobei m ≥ 2 ist, wobei m eine ganze Zahl ist, wobei jedes Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m an einem Ort PL2_j in dem zweiten Bild (611) in Bezug auf ein zweites Bildkoordinatensystem angeordnet ist, wobei j eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ j ≤ m, und wobei jeder Ort PL2_j in dem zweiten Bild (611) nur ein einzelnes Pixel der m Pixel P2₁ bis P1_m umfasst; - Identifizieren mindestens eines Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610), wobei sich das identifizierte Pixel P1_i an dem Ort PL1_i im ersten Bild (610) befindet; - Identifizieren mindestens eines Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611), wobei sich das identifizierte Pixel P2_j an dem Ort PL2_j im zweiten Bild (611) befindet; - Erzeugen mindestens eines dritten Bildes (612) unter Verwendung des zweiten Bildes (611) und durch Einführen des identifizierten Pixels P1_i des ersten Bildes (610) in das zweite Bild (611) an dem Ort PL2_j des identifizierten Pixels P2_j und/oder Erzeugen mindestens eines vierten Bildes (613) unter Verwendung des ersten Bildes (610) und durch Einführen des identifizierten Pixels P2_j des zweiten Bildes (611) in das erste Bild (610) an dem Ort PL1_i des identifizierten Pixels P1_i; - Trainieren einer Prozessoreinheit (128) unter Verwendung mindestens eines von: dem erzeugten dritten Bild (612) und dem erzeugten vierten Bild (613) zum Identifizieren einer Rauschreduzierungsfunktion; und - Speichern der identifizierten Rauschreduzierungsfunktion in einer Speichereinheit (129).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: - der Schritt des Identifizierens des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) umfasst eines von: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610), (ii) Identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) gemäß einem ersten Zufallsmuster und (iii) identifizieren des Pixels P1_i der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes (610) gemäß einem ersten gegebenen Muster; - der Schritt des Identifizierens des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes umfasst eines von: (i) zufälliges Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611), (ii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) gemäß einem zweiten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des Pixels P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) gemäß einem zweiten gegebenen Muster.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das identifizierte Pixel P1_i der n Pixel P1i bis P1_n des ersten Bildes (610) ein identifiziertes erstes Pixel P1_i ist, wobei das identifizierte Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) ein identifiziertes erstes Pixel P2_j ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: - Identifizieren mindestens eines zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610), wobei sich das identifizierte zweite Pixel P1_o an dem Ort PL1_o im ersten Bild (610) befindet, wobei o eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ o ≤ n und o ≠ i; - Identifizieren mindestens eines zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611), wobei sich das identifizierte zweite Pixel P2_p an dem Ort PL2_p im zweiten Bild (611) befindet, wobei p eine ganze Zahl ist, für die gilt: 1 ≤ p ≤ m und p ≠ j; wobei - der Schritt des Erzeugens des dritten Bildes (612) ein Einführen des identifizierten zweiten Pixels P1_o des ersten Bildes (610) in das zweite Bild (611) an dem Ort PL2_p des identifizierten zweiten Pixels P2_p umfasst; und wobei - der Schritt des Erzeugens des vierten Bildes (613) ein Einführen des identifizierten zweiten Pixels P2_p des zweiten Bildes (611) in das erste Bild (610) an dem Ort PL1_o des identifizierten zweiten Pixels P1_o umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: - der Schritt des Identifizierens des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) umfasst eines von: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610), (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) gemäß einem dritten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) gemäß einem dritten gegebenen Muster; - der Schritt des Identifizierens des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) umfasst eines von: (i) zufälliges Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611), (ii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) gemäß einem vierten Zufallsmuster und (iii) Identifizieren des zweiten Pixels P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) gemäß einem vierten gegebenen Muster.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: - das erste Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) werden so identifiziert, dass das erste Pixel P1_i der n Pixel P1₁ bis P1_n des ersten Bildes (610) und das zweite Pixel P1_o der n Pixel P1₁, bis P1_n des ersten Bildes (610) nebeneinander liegen; - das erste Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) werden so identifiziert, dass das erste Pixel P2_j der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) und das zweite Pixel P2_p der m Pixel P2₁ bis P2_m des zweiten Bildes (611) nebeneinander liegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: - der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst die Verwendung eines Maschinenlernsystems (900).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Maschinenlernsystem (900) mindestens eines der folgenden ist: ein künstliches neuronales Netzwerk, eineSupportvektormaschine, ein Bayes'sches Netzwerk, ein Zufallsentscheidungswald [Random Decision Forest] und Lernen durch Assoziationsregeln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eines der Folgenden umfasst: (i) der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten dritten Bildes (612) und Erzeugen eines entrauschten dritten Bildes (612); (b) Vergleichen des erzeugten dritten Bildes (612) mit dem erzeugten entrauschten dritten Bild (612); (c) Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem erzeugten dritten Bild (612) und dem erzeugten entrauschten dritten Bild (612); und (d) Verwenden der berechneten ersten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion; (ii) der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten dritten Bildes (612) und Erzeugen eines entrauschten dritten Bildes (612); b) Vergleichen des erzeugten dritten Bildes (612) mit dem erzeugten entrauschten dritten Bild (612); (c) Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem erzeugten dritten Bild (612) und dem erzeugten entrauschten dritten Bild (612) unter Verwendung einer ersten Verlustfunktion; und (d) Verwenden der berechneten ersten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eines der Folgenden umfasst: (i) der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten vierten Bildes (613) und Erzeugen eines entrauschten vierten Bildes (613); (b) Vergleichen des erzeugten vierten Bildes (613) mit dem erzeugten entrauschten vierten Bild (613); (c) Berechnen einer zweiten Differenz zwischen dem erzeugten vierten Bild (613) und dem erzeugten entrauschten vierten Bild (613); und (d) Verwenden der berechneten zweiten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion; (ii) der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst: (a) Entrauschen des erzeugten vierten Bildes (613) und Erzeugen eines entrauschten vierten Bildes (613); (b) Vergleichen des erzeugten vierten Bildes (613) mit dem erzeugten entrauschten vierten Bild (613); (c) Berechnen einer zweiten Differenz zwischen dem erzeugten vierten Bild (613) und dem erzeugten entrauschten vierten Bild (613) unter Verwendung einer zweiten Verlustfunktion; und (d) Verwenden der berechneten zweiten Differenz zum Identifizieren der Rauschreduzierungsfunktion.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: - der Schritt des Trainierens der Prozessoreinheit (128) umfasst das Verwenden eines Rausch-zu-Rausch-Maschinenlernsystems (900).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eines der Folgenden umfasst: (i) Verwenden der Rauschreduzierungsfunktion zum Entrauschen weiterer Bilder, die durch Abbilden des Objekts (125, 425) unter Verwendung der Strahlvorrichtung (100, 200, 400, 600) erzeugt werden; (ii) Laden der Rauschreduzierungsfunktion von der Speichereinheit (129) in die Prozessoreinheit (128) und Verwenden der Rauschreduzierungsfunktion zum Entrauschen weiterer Bilder, die durch Abbilden des Objekts (125, 425) unter Verwendung der Strahlvorrichtung (100, 200, 400, 600) erzeugt werden.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der in einen Prozessor (128) geladen ist und der, wenn er ausgeführt wird, eine Bildverarbeitungsvorrichtung (123) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.
Bildverarbeitungsvorrichtung (123), umfassend mindestens eine Speichereinheit (129) und eine Prozessoreinheit (128) mit einem Prozessor, in den ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 geladen ist.
Strahlvorrichtung (100, 200, 400, 600) zum Abbilden und/oder Analysieren eines Objekts (125, 425), umfassend - mindestens einen Strahlerzeuger (101, 301, 402, 601) zum Erzeugen eines Strahls, und - mindestens eine Bildverarbeitungsvorrichtung (123) nach Anspruch 13.
Strahlvorrichtung (600) nach Anspruch 14, wobei der Strahlerzeuger (601) ein Lichtstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Lichtstrahls ist.
Strahlvorrichtung (600) nach Anspruch 15, wobei der Lichtstrahl ein Laserstrahl ist.
Strahlvorrichtung (100, 200, 400) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Strahlvorrichtung (100, 200, 400) eine Teilchenstrahlvorrichtung ist, wobei der Strahlerzeuger ein Teilchenstrahlerzeuger (101, 301, 402) zum Erzeugen eines Primärteilchenstrahls mit geladenen Teilchen ist, und wobei die Strahlvorrichtung (100, 200, 400) ferner umfasst: - mindestens eine Objektivlinse (107, 304, 421) zum Fokussieren des Primärteilchenstrahls auf das Objekt (125, 425), und - mindestens einen Detektor (116, 117, 119, 121, 419, 428, 500) zum Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, wobei die Wechselwirkungsteilchen und die Wechselwirkungsstrahlung erzeugt werden, wenn der Primärteilchenstrahl auf das Objekt (125, 425) auftrifft.
Strahlvorrichtung (200) nach Anspruch 17, wobei der Teilchenstrahlerzeuger (101) ein erster Teilchenstrahlerzeuger ist, wobei der Primärteilchenstrahl ein erster Primärteilchenstrahl mit ersten geladenen Teilchen ist, wobei die Objektivlinse (107) eine erste Objektivlinse zum Fokussieren des ersten Primärteilchenstrahls auf das Objekt (125) ist, und wobei die Strahlvorrichtung (200) ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Teilchenstrahlerzeuger (301) zum Erzeugen eines zweiten Primärteilchenstrahls mit zweiten geladenen Teilchen und eine zweite Objektivlinse (304) zum Fokussieren des zweiten Primärteilchenstrahls auf das Objekt (125).
Strahlvorrichtung (100, 200, 400) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Strahlvorrichtung (100, 200, 400) mindestens eine der Folgenden ist: eine Elektronenstrahlvorrichtung und eine lonenstrahlvorrichtung.