DE69737862T2 - Automatische justierung eines energiefiltrierenden transmissionselektronenmikroskops - Google Patents

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Stuart Lawrence Palo Alto FRIEDMAN
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Description

  • Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft im Allgemeinen energiefilternde Transmissions-Elektronenmikroskope und insbesondere eine automatische Einstellung von Energiefilterungssystemen von energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskopen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Moderne energiefilternde Transmissions-Elektronenmikroskope (EFTEM's) können Bilder aus in Bezug auf die Energie aufgelösten Untermengen eines Elektronenstrahls bilden, der ein Probestück durchquert hat. Die von den energiefilternden Mikroskopen erzeugten Bilder sind jedoch aberrationsbehaftet und verzerrt, wenn nicht optische Defekte, die einem energiezerstreuenden Element eines Energiefilterungssystems inhärent sind, durch zusätzliche Elektronenlinsen innerhalb des Energiefilterungssystems präzise ausgeglichen werden. Das Durchführen der erforderlichen Einstellungen ist eine Aufgabe, die einen hohen Grad an theoretischem Wissen und experimentellem Geschick erforderst, die die Verfügbarkeit von modernen EFTEMs auf eine Handvoll Experten beschränkt.
  • US-A-5097126 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Herstellung von FELS hoher Energieauflösung. Sie betrifft hauptsächlich Fehler, die durch Instabilitäten bei der Zuführung von Hochspannungsenergie eingeführt werden.
  • US-A-4851670 , die sich mit energieausgewählter Elektronenmikroskopie beschäftigt, verwendet einen einzigen Magnetsektor, um die Elektronen gemäß ihrer jeweiligen Energien zu zerstreuen, und Quadrupol- und Sextupollinsen für die Abbildung und Korrektur. Eine Spaltblende mit einstellbarer Breite ist zum Zwecke einer Energieauswahl hinter dem Analysegerät angeordnet. Die Spaltblende ist nicht explizit an den optischen Elektronenaberrationen oder der Ausrichtung beteiligt oder durch diese begründet. Es werden keine Berechnungen von Prozentsätzen von hindurchgehenden Strahlteilen durchgeführt.
  • Entsprechend gibt es einen Bedarf an einer Anordnung für die automatische Durchführung der für die wirksame Verwendung von EFTEMs erforderlichen Einstellungen, sodass die Leistung von modernen EFTEMs für einen viel größeren Kreis von wissenschaftlichen Forschern verfügbar werden würde.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Bedarf wird durch die Erfindung der vorliegenden Anmeldung erfüllt, wobei mindestens die optischen Elektronenaberrationen der 0-ten, 1. und 2. Ordnung eines Energiefilterungssystems eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (EFTEM) automatisch unter der Steuerung eines Computers korrigiert werden. Für die Korrektur der Aberrationen der 0-ten Ordnung wird ein bekannter Bezugspunkt wie ein Nullverlustpeak innerhalb eines Strahls mit gestreuter Energie oder eines Energieverlustspektrums, das in einer Spaltblendenebene des Energiefilterungssystems gebildet ist, ausgerichtet, um durch das Zentrum der Spaltblendenöffnung hindurchzutreten. Der Bezugspunkt wird zunächst innerhalb der Spaltblende grob ausgerichtet, indem bestimmt wird, ob ein definierter Prozentsatz des Strahls durch die Spaltblende hindurchtritt, oder durch Einstellen des Strahls, sodass im Wesentlichen gleiche Mengen des Strahls auf die obere und die untere Spaltblendenhälfte auftreffen. Der Strahl wird dann fein zentriert, indem er vollständig auf eine der Spaltblendenhälften bewegt wird und dann in Richtung auf die Spaltblende stufenweise geändert wird, bis eine Spitzenintensität festgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strahl um die Hälfte der Breite der Spaltblende in die Spaltblende bewegt worden.
  • Für die Korrektur der Aberrationen der 1. Ordnung werden die Achromasie, die Vergrößerung und das Seitenverhältnis eines Elektronenbilds einer Öffnung oder Maske bekannter Geometrie und Abmessungen, die an einem Strahlendetektor gebildet ist, bewertet. Bekannte Positionen, vorzugsweise Löcher auf der Maske, werden lokalisiert und mit Stellen verglichen, an denen sie mit einer perfekt eingestellten Elektronenoptik erscheinen würden. Für die Korrektur der Achromasie wird ein Offset auf die Energien der Strahlelektronen durch Ändern der Beschleunigungsspannung an der Elektronenkanone des Transmissions-Elekronenmikroskops (TEM) zur Einwirkung gebracht. Die bekannten Positionen des Maskenbilds werden wiederum lokalisiert und die Differenzen zwischen den gegenwärtigen Positionen und denjenigen, die vor der Änderung der Strahlenenergie gemessen wurden, werden bestimmt. Die Differenzen werden gemittelt. Die durchschnittliche Nettoverschiebung wird als Maß der Abweichung des Energiefilterungssystems von der wahren achromatischen Abbildung genommen. Falls die durchschnittliche Nettoverschiebung nicht innerhalb der von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen liegt, wird die Wirkung von Änderungen des Stroms einer chromatischen Einstellungsquadrupollinse einer sich hinter der Spaltblende befindenden Elektronenoptik des Energiefilterungssystems bewertet. Der Strom in der chromatischen Einstellungsquadrupollinse wird geändert und die Messung der durchschnittlichen Nettoverschiebung der Maskenbildpositionen wiederholt. Diese Arbeitsgänge werden iterativ durchgeführt, falls eine genauere achromatische Einstellung erforderlich ist oder bis die gemessene durchschnittliche Verschiebung innerhalb von spezifizierten Toleranzen liegt, bei denen das an dem Strahlendetektor gebildete Bild für achromatisch gehalten wird.
  • Für die Korrektur der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses werden die Maskenbildpositionen lokalisiert. Der durchschnittliche Abstand zwischen Positionen entlang der Oberseite und der Unterseite des Maskenbilds und der durchschnittliche Abstand zwischen Positionen entlang der rechten und der linken Seite des Maskenbilds werden bestimmt, wobei diese beiden Abstände verwendet werden, um die Gesamtvergrößerung M des Bilds zu berechnen. Das Verhältnis der vertikalen zur horizontalen Vergrößerung wird verwendet, um das Seitenverhältnis A des Bilds zu erhalten. Die inkrementalen Wirkungen der Ströme, die durch die erste und die zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinsen der sich hinter der Spaltblende befindenden Elektronenoptik des Energiefilterungssystems fließen, auf M und A werden berechnet und verwendet, um die Stromänderungen zu bestimmen, die auf die Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinsen zur Einwirkung gebracht werden. Die Messungen von M und A werden wiederholt. Falls die gemessenen Werte weiterhin von den bevorzugten Werten um mehr als die von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen abweichen, wird das gesamte Verfahren beginnend mit den gesteuerten Änderungen der Quadrupolströme wiederholt, bis die spezifizierten Toleranzen erfüllt werden.
  • Für die Fokuseinstellung des Spektrums der 1. Ordnung wird eine energieauswählende Spaltblende in den Strahlenweg eingeführt, und eine der Spaltblendenhälften um eine Größe gleich der einen Hälfte der ursprünglichen Spaltblendenöffnung in die Spaltblende bewegt. Die Strahlenenergie wird dann über die Beschleunigungsspannung an einer Elektronenkanone geändert, um den Nullverlustpeak des Spektrums, um eine Größe gleich der einen Hälfte der gegenwärtigen Spaltblendenöffnung nach oben auf die Spaltblendenkante bewegen. Die Elektronenkamera wird gesteuert, um mit dem Integrieren der Strahlintensität, die auf das Bild auftritt, zu beginnen, während die Strahlenergie kontinuierlich und mit einer konstanten Rate geändert wird, um den Nullverlustpeak allmählich zu einer Position in die Spaltblendenöffnung zu verschieben, um zwar um eine Hälfte der gegenwärtigen Spaltblendenöffnung. Bei Beendigung der Strahlergieabtastung wird die Elektronenkamera so gesteuert, dass das Integrieren der Bildintensität eingestellt und die erfassten Bilddaten ausgelesen und an einen Computer übertragen werden. Ein Oberflächenplot der Bildintensität in Relation zu der horizontalen und vertikalen Position innerhalb des Bilds stellt eine Fläche dar, die in dem Ausmaß und der Richtung geneigt ist, mit dem bzw. der das Spektrum defokussiert ist, sodass, falls das Spektrum perfekt fokussiert ist, der Oberflächenplot als isochromatische Fläche bezeichnet eine perfekt flache und horizontale Ebene ist.
  • Nach der Methode der kleinsten Quadrate wird eine zweidimensionale lineare Gleichung für die gemessene isochromatische Fläche berechnet. Falls die sich ergebenden Koeffizienten außerhalb der spezifizierten Toleranzen liegen, werden Ströme, die durch die das Spektrum fokussierenden Quadrupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende befindenden Optik des Energiefilterungssystems sind, geändert und die Messung der Koeffizienten wird wiederholt. Die Wirkungen von Änderungen an den das Spektrum fokussierenden Quadrupollinsen werden berechnet und verwendet, um Stromänderungen zu berechnen, denen die Linsenströme unterzogen werden. Falls eine größere Fokuspräzision erforderlich ist, um die von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen zu erzielen, kann das Verfahren beginnend mit einer neuen Messung der isochromatischen Fläche und der Berechnung von neuen Koeffizienten wiederholt werden.
  • Nachfolgend wird die Korrektur der Fehler der Aberration der 2. Ordnung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems durchgeführt. Für die Korrektur der geometrischen Bildverzerrungen der 2. Ordnung wird ein Bild der Maske durch eine Elektronenkamera aufgenommen und der Ort des Zentrums jedes Lochs innerhalb des Bilds bestimmt. Die Lochpositionsdaten werden mit Bezug auf die Lochsollpositionen unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate einmal für die horizontal gemessenen Koordinaten und ein anderes Mal für die vertikal gemessenen Koordinaten analysiert. Aberrationskoeffizienten werden bestimmt und durch Einstellung der Ströme aufgehoben, die durch drei Sextupollinsen der sich hinter der Spaltblende befindenden Elektronenoptik des Energiefilterungssystems fließen.
  • Die Korrektur der Aberration der 2. Ordnung des Spektrumsfokus beginnt mit der Sammlung der isochromatischen Flächendaten für die Korrekturen der Aberrationen der 1. Ordnung in dem Energieverlustspektrumsfokus. Die Krümmung der isochromatischen Fläche wird analysiert, indem die polynome Modellfunktion verallgemeinert wird, die bei der zweidimensionalen Methode der kleinsten Quadrate für die isochromatische Fläche verwendet wird, um Terme mit Aberrationskoeffizienten zweiter Ordnung zu erfassen, die quantitativ den Defekt des Spektrumsfokus der 2. Ordnung ausdrücken. Ströme, die durch die das Spektrum fokussierenden Sextupollinsen der sich vor der Spaltblende befindenden Optik des Energiefilterungssystems fließen, werden eingestellt, bis die Aberrationskoeffizienten der 2. Ordnung eine gegen Null gehenden Größe aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops zur Korrektur optischer Elektronenaberrationen eines Energiefilterungssystems des Mikroskops die Schritte: Bestimmen des Prozentsatzes eines Elektronenstrahls mit gestreuter Energie, der durch eine Spaltblendenöffnung einer energieauswählenden Spaltblende des Energiefilters hindurchtritt; und Anzeigen, dass der Energiestrahl weitgehend mit der Spaltblendenöffnung fluchtet, wenn mindestens ein definierter Prozentsatz des Elektronenstrahls durch die Spaltblendenöffnung hindurchtritt.
  • Falls der definierte Prozentsatz des Elektronenstrahls nicht durch die Spaltblendenöffnung hindurchtritt, umfasst das Verfahren des Weiteren die Schritte: Messen des Strahlstroms, der durch die obere Spaltblendenhälfte der Spaltblende abgefangen wird; Messen des Strahlstroms, der durch die untere Spaltblendenhälfte der Spaltblende abgefangen wird; Vergleichen des Strahlstroms, der durch die obere Spaltblendenhälfte abgefangen wird, mit dem Strahlstrom, der durch die untere Spaltblendenhälfte abgefangen wird; Bewegen des Elektronenstrahls von gestreuter Energie weg von der Spaltblendenhälfte, die den größeren Strahlstrom abfängt, in Richtung der Spaltblendenhälfte, die den geringeren Strahlstrom abfängt; und Anzeigen, dass der Elektronenstrahl grob mit der Spaltblendenöffnung fluchtet, wenn der Strahlstrom, der von der oberen Spaltblendenhälfte abgefangen wird, im Wesentlichen gleich dem Strahlstrom ist, der von der unteren Spaltblendenhälfte abgefangen wird.
  • Das Verfahren kann des weiteren die Schritte umfassen: Richten des Elektronenstrahls auf die obere oder untere Spaltblendenhälfte; Bewegen des Elektronenstrahls weg von dieser Spaltblendenhälfte in Richtung auf die Spaltblendenöffnung; Feststellen eines Intensitätspeaks des Elektronenstrahls, wenn er über diese Spaltblendenhälfte verläuft und Bewegen des Intensitätspeaks des Elektronenstrahls um eine Größe im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Breite der Spaltblendenöffnung, um den Elektronenstrahl innerhalb der Spaltblendenöffnung fein zu zentrieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops, um optische Elektronenaberrationen eines Energiefilterungssystems des Mikroskops zu korrigieren, die Schritte: Einsetzen einer Strahlblende bekannter Geometrie an einem Eingang zu einem Energiefilterungssystem des Mikroskops; Erfassen von Elektronenbildern der Strahlblende mit einem Strahlendetektor; Übertragen der Elektronenbilder zu einem Computer; Analysieren der Elektronenbilder der Strahlblende, um notwendige Einstellungen für das Energiefilterungssystem des Mikroskops zu bestimmen; und Anwenden der Einstellungen auf das Energiefilterungssystem des Mikroskops über eine Verbindung zwischen dem Computer und dem Mikroskop, um das Mikroskop automatisch einzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops, um optische Elektronenaberrationen eines Energiefilterungssystems des Mikroskops zu korrigieren, die Schritte: Lokalisieren von Positionen von Punkten innerhalb der Bilder der Strahlblende; Ändern der Stromhöhe durch eine erste Sextupollinse des Energiefilterungssystems des Mikroskops; Berechnen der differentiellen Sextupolstärkekoeffizienten für Änderungen des Stroms durch die erste Sextupollinse; Zurückstellen der Höhe des Stroms durch die erste Sextupollinse; Ändern der Höhe des Stroms durch eine zweite Sextupollinse des Energiefilterungssystems des Mikroskops; Berechnen der differentiellen Stärkekoeffizienten für Änderungen des Stroms durch die zweite Sextupollinse; Zurückstellen der Höhe des Stroms durch die zweite Sextupollinse; Ändern Höhe des Stroms durch eine dritte Sextupollinse des Energiefilterungssystems des Mikroskops; Berechnen von differentiellen Stärkekoeffizienten für Änderungen des Stroms durch die dritte Sextupollinse; Schätzen der Änderungen der Aberrationskoeffizienten für Änderungen des Stroms der Sextupollinse; Berechnen der berechneten benötigten Änderungen des Stroms für die Sextupollinsen; Anwenden der berechneten benötigten Änderungen des Stroms auf die Sextupollinsen; Vergleichen der Aberrationskoeffizienten mit spezifizierten Toleranzen; und Wiederholen der vorstehend angegebenen Schritte, falls die Aberrationskoeffizienten nicht innerhalb der spezifizierten Toleranzen liegen.
  • Das Verfahren kann durch ein energiefilterndes Transmissions-Elektronenmikroskopsystem, das ein Transmissions-Elektronenmikroskop und einen damit verbundenen Energiefilter umfasst, durchgeführt werden, der eine Eingangsöffnungsanordnung zum selektiven Einsetzen einer Vielzahl von Spaltblendenöffnungen in einen Elektronenstrahl umfasst, der in den Energiefilter eintritt. Eine energieauswählende Spaltblendenanordnung definiert eine Spaltblendenöffnung innerhalb des Energiefilters. Eine Strahlendetektoranordnung erfasst Elektronenbilder, die von dem energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskopsystem erzeugt werden, wobei der Strahl durch die Elektronenoptik gesteuert wird. Ein Computer ist mit dem Energiefilter und dem Transmissions-Elektronenmikroskop zum Steuern des Mikroskops, der Eingangsöffnungsanordnung, der energieauswählenden Spaltblende, der Strahlendetektoranordnung und der Elektronenoptik gekoppelt, um das energiefilternde Transmissions-Elektronenmikroskopsystem automatisch einzustellen. Die energieauswählende Spaltblendenanordnung umfasst einen Strahlendetektor, der bei der gezeigten Ausführungsform aus zwei Detektoren besteht. Der Computer ist des Weiteren an den Strahlendetektor zum Lesen der von diesem festgestellten Elektronenströme gekoppelt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisches Einstellungsverfahren für ein energiefilterndes Transmissions-Elektronenmikroskop zur Verfügung zu stellen, das ein Energiefilterungssystem des Mikroskops unter Verwendung von Bildern von strategisch angeordneten Öffnungen und der abgetasteten Strahlintensität einstellen kann, die durch eine energieauswählende Spaltblende des Energiefilterungssystems übertragen wird; ein automatisches Einstellungsverfahren für ein energiefilterndes Transmissions-Elektronenmikroskops zur Verfügung zu stellen, das ein Energiefilterungssystem des Mikroskops einstellen kann, um konsistent die erforderliche Präzision für die Einstellungen zu erzielen und zu übertreffen; und ein automatisches Einstellungsverfahren für ein energiefilterndes Transmissions-Elektronenmikroskop zur Verfügung zu stellen, das ein Energiefilterungssystem des Mikroskop mit rechnerbezogenen Anforderungen einstellen kann, die durch einen herkömmlichen PC erfüllt werden können, der mit der Hardware des Energiefilterungssystems verbunden ist.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Seitenansicht eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskop-(EFTEM-)Systems, das gemäß der vorliegenden Erfindung betätigbar ist;
  • 2 zeigt schematisch eine energieauswählende Spaltblendenanordnung des EFTEM-Systems von 1;
  • 3 ist ein übergeordnetes Fließdiagramm für die Gesamteinstellung eines EFTEM's gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein Fließdiagram der groben Ausrichtung des Nullverlustpeaks eines Energieverlustspektrums mit einer Spaltblendenöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist ein Fließdiagramm der feinen Ausrichtung des Nullverlustpeaks eines Energieverlustspektrums mit einer Spaltblendenöffnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 zeigt eine bevorzugte, mit einem Muster versehene Öffnungsmaske, die bei der vorliegenden Erfindung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 7 ist ein Fließdiagramm einer Achromasieeinstellung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein Fließdiagramm der Korrektur der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses eines Bilds gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist ein Fließdiagramm der Spektrumfokuseinstellung der 1. Ordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist ein Fließdiagramm der Korrektur der Bildverzerrung der 2. Ordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 11 ist ein Fließdiagramm der Spektrumfokuseinstellung der 2. Ordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen 1 eine schematische Seitenansicht eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskop- (EFTEM-) Systems 100 ist, das erfindungsgemäß betätigbar ist. Das EFTEM-System 100 umfasst ein Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) 101, das eine Elektronenkanone 102, Kondensorlinsen 104 und ein Beleuchtungsumlenksystem 106 umfasst, die zusammen einen Elektronenstrahl 108 auf eine dünne Probe 110 fokussieren. Der so auf die Probe 110 fokussierte Elektronenstrahl 108 ist monoenergetisch, d.h. alle Elektronen in dem Strahl haben die gleiche Energie. Diese wird durch eine Beschleunigungsspannung bestimmt, die an der Elektronenkanone 102 unter der Steuerung einer EFTEM-Steuereinrichtung 112 anliegt. Beispielsweise hat die Strahlenergie oder die jedem Strahlelektron zugeführte Energie als Folge der Beschleunigungsspannung einen von der Bedienungsperson ausgewählten Wert im Bereich von etwa 40.000 bis etwa 2.000.000 Elektronen-Volt (eV) mit einer typischen Toleranz von ± 1 eV.
  • Durch die Probe 110 übertragene Elektronen bilden ein Bild, das durch eine Objektivlinse 114 und weiter durch Projektorlinsen 116 vergrößert wird. Die Strahlelektronen integrieren mit der Probe 110 durch eine Vielzahl von Mechanismen, wodurch variierende Mengen Energie an die Probe 110 übertragen werden. Die Energieübertragungen, die auf dem Gebiet der Transmissions-Elektronenmikroskopie Energieverluste genannt werden, ändern die Verteilung der Elektronenenergien, die in dem Bild an allen Punkten hinter der Probe 110 oder der Probenebene vorhanden sind. Dementsprechend besteht das übertragene Bild nicht länger aus monoenergetischen Elektronen, sondern aus Elektronen mit Energien, die zwischen Null und mehreren tausend eV mit Bezug auf die anfängliche Beschleunigungsenergie verringert wurden.
  • Ein Teil des übertragenen Elektronenbilds wird durch eine Eingangsblendenanordnung 118 eines Energiefilterungssystems 120 geleitet, durch eine sich vor Spaltblende befindende Optik 122 konditioniert und durch ein Elektronenprisma oder energiezerstreuendes Element 124 geleitet. Die Eingangsblendenanordnung 118 wird durch einen Computer 126 gesteuert, um eine einer Reihe von unterschiedlichen Filtereingangsblenden zu positionieren, um den Strahl abzufangen, oder die Blende vollständig zurückzuziehen, um es dem gesamten Strahl zu gestatten, in das Filterungssystem 120 einzutreten. Drei oder vier Blendengrößen oder -gestalten werden üblicherweise verwendet; jedoch kann jede angemessene Anzahl von Blenden für ein gegebenes EFTEM vorgesehen werden.
  • Die sich vor der Spaltblende befindende Optik 122 und das zerstreuende Element 124 wirken auf den Strahl ein, um in der Ebene einer energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 ein Strahlintensitätsprofil zu erzeugen, die eine Spaltblendenöffnung 128S und einen Strahlendetektor bildet, der aus den Stromdetektoren 132, 134 von 2 besteht. Eine der zwei orthogonalen räumlichen Abmessungen des Strahls oder des Strahlbilds wird verkleinert, um eine sehr enge räumliche Breite zu haben. Stattdessen werden die Energieverluste der Strahlelektronen entlang dieser Abmessung, wie in 1 und 2 vorgeschlagen, gestreut, um an der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 ein Energieverlustspektrum zu bilden. Bei einer Arbeitsausführungsform der Erfindung besitzt die Streuung des Energieverlustspektrums einen Wert im Bereich von 1 bis 10 Mikrometer (μm) pro eV.
  • Das Energieverlustspektrum oder das Strahlintensitätsprofil P ist derart orientiert, dass die Energieverlustabmessung in der Ebene von 1 und 2 und über oder quer zu der oberen und unteren Spaltblendenkante 128U, 128L der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 liegt, wie in 2 gezeigt ist. Der Bereich der Elektronenenergien, die zu dem Elektronenbild an allen Punkten hinter der Ebene der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 beitragen, insbesondere an einer Strahlendetektoranordnung 130, wird so durch die Größe der Spaltblendenöffnung 128S und der Positionierung des Nullenergieveriustbereichs des Spektrums, der auf dem Gebiet der energiegefilterten Transmissions-Elektronenmikroskopie als Nullverlustpeak bezeichnet wird, mit Bezug auf das Zentrum der Spaltblendenöffnung 128S gesteuert. Es ist zu beachten, dass eine typische Transmissionsprobe 110 eine Dicke besitzt, die so gering ist, dass der Nullverlustpeak das markanteste Merkmal des Spektrums ist, das mindestens 5%, jedoch typischererweise 30% oder mehr der Gesamtspektrumsintensität aufweist.
  • Die Position des Nullverlustpeaks mit Bezug auf das Zentrum der Spaltblendenöffnung 128S wird durch zwei unabhängige Instrumentenparameter, die Beschleunigungsspannung an der Elektronenkanone 102 und den Steuerstrom, der durch das Streuelement 124 hindurchgeht, gesteuert. Beide können durch die EFTEM Steuereinrichtung 112 oder durch den Computer 126 über die EFTEM Steuereinrichtung 112 gesteuert werden. Die energieauswählende Spaltblendenanordnung 128 wird auch durch die EFTEM Steuereinrichtung 112 oder durch den Computer 126 über die EFTEM Steuereinrichtung 112 gesteuert, um die Größe einer gewünschten Spaltblendenöffnung 128S auszuwählen, wie durch den Pfeil A in 2 angegeben ist, und auch um die Positionierung der Spaltblendenanordnung 128 auszuwählen, d.h. dass ein Spaltblendenmechanismus in den Strahlenweg eingesetzt wird oder aus dem Strahlenweg vollständig zurückgezogen wird. Die Spaltblendenanordnung 128 kann gesteuert werden, um die Größe der Spaltblendenöffnung 128S von weniger als 1 μm (Mikron), vollständig geschlossen und etwa 0 μm, bis etwa 300 μm zu variieren. Für einen Bereich von Spaltblendenöffnungen von etwa 0 μm bis etwa 150 μm lässt die Spaltblende Elektronen mit einem Energiebereich von etwa 0 eV bis etwa 75 eV durch.
  • Jeder Bereich des Strahlintensitätsprofils P von gestreuter Energie, der durch einen oberen Bereich U der Spaltblendenanordnung 128 abgefangen wird, die die Spaltblendenöffnung 128S bildet, wird in ein Signal umgewandelt, das proportional zu dem abgefangenen Strahlstrom durch den Stromdetektor 132 ist, und wird durch den Computer 126 gelesen. Jeder Bereich des energiegestreuten Strahlintensitätsprofils P, der durch den unteren Bereich L der Spaltblendenanordnung 128 abgefangen wird, wird in ein Signal umgewandelt, das proportional zu dem abgefangenen Strahlstrom durch den Stromdetektor 134 ist, und wird auch durch den Computer 126 gelesen. Der Spaltblendenmechanismus der Spaltblendenanordnung 128 kann auch vollständig aus dem Strahlenweg zurückgezogen werden, beispielsweise durch den Computer 126 über die EFTEM Steuereinrichtung 112, beispielsweise, wenn es gewünscht wird, dass alle Energieverluste zu einem Elektronenbild beitragen, das jenseits der Ebene der Spaltblendenanordnung 128 gebildet wird.
  • Nach dem Durchtritt durch die Spaltblendenanordnung 128 wird das Elektronenbild weiter durch die sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 konditioniert und schließlich als endgültiges Bild 138 auf die Strahlendetektoranordnung 130 projiziert. Die Strahlendetektoranordnung 130 wandelt das Elektronenbild 138 in eine Reihe von Signalen um, die zu der Detektorelektronik 140 gesendet werden, wo die Signale verarbeitet und an den Computer 126 übertragen werden. Vorzugsweise kann die Strahlendetektoranordnung 130 eine Elektronenkamera und vorzugsweise eine langsam abtastende CCD Kamera umfassen, die das Elektronenbild 138 in ein Lichtbild in einem dünnen Szintillator umwandelt, es auf einen langsam abtastenden CCD Chip wissenschaftlicher Qualität überträgt, liest und digitalisiert, um eine hohe Empfindlichkeit und einen dynamischen Bereich zu haben, und an den Computer 126 über eine digitale Schnittstelle überträgt. Jedoch können auch andere Kameras mit einer sofortigen elektronischen Auslesung, verwendet werden, wie Kameras mit TV-Qualität, die für die Feststellung von Elektronenbildern geeignet sind, eindimensionale Detektoren, die Bilder durch deren Abtasten über den Detektor in der Querrichtung feststellen, und sogar Einkanaldetektoren, die Bilder durch deren Scannen über den Detektor in zwei unterschiedlichen Richtungen erfassen.
  • Der Computer 126 ist mit einem Monitor 142 zum Anzeigen von Bildern und anderen Daten und einer Eingabevorrichtung 144 wie einer Tastatur, einer Maus oder einem Trackball zur Aufnahme der Eingabe des Benutzers ausgestattet. Der Computer 126 besitzt über die EFTEM Steuereinrichtung 112 Kommunikationsverbindungen mit dem gesamten Mikroskop-/Filterungssystem 101, 120 und kann alle wichtigen Elemente des EFTEM Systems 100, einschließlich die Beschleunigungsspannung der Elektronenkanone 102, die Eingangsblendenanordnung 118 der sich vor der Spaltblende befindenden Optik 122, das energiezerstreuende Element 124 der Spaltblendenanordnung 128, die sich hinter der Spaltblende befindende Optik 136 und die Strahlendetektoranordnung 130 steuern.
  • Obgleich das Energiefilterungssystem 120 des EFTEM-Systems 100 für Fachleute aus der vorstehend angegebenen Beschreibung ersichtlich sein sollte, sind ein Beispiel eines Energiefilters und ein präzisionsgesteuerter Blendenmechanismus für einen solchen Filter in dem sich im gemeinsamen Besitz befindenden US-Patent Nr. 4,851,670 und US-Patentanmeldung Serial No. 08/519,535 , eingereicht am 25. August 1995, mit dem Titel "Precision-Controlled Slit Mechanismus for Electron Microscope", jetzt das US-Patent Nr. 5,640,012 , offenbart. Ein Castaing-Henry-Filter zur Verwendung in dem TEM 101 wird von Castaing et al. in "Comptes Rendus d'Académie des Sciences (Paris)", Band 255, Seiten 76-78 (1962) beschrieben. Die Wirkung der Sextupollinsen, die in dem EFTEM System 100 enthalten sind, kann unter Verwendung des von Brown et al. in dem Bericht 80-04 beschriebenen Strahlmatrixansatzes verstanden werden, der von der European Organization for Nuclear Research in Genf, Schweiz (1980) veröffentlicht wurde.
  • Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung führt eine automatische Einstellung eines EFTEM durch, um optische Elektronenaberrationen des Energiefilterungssystems 120 zu korrigieren. Die Erfindung wird mit Bezug auf eine Reihe von Verfahren, die in 3 gezeigt sind, beschrieben, von denen jedes eine vorteilhafte Einstellung des EFTEM durchführt, wobei die Verfahren dazu neigen, progressiv zu sein, da, wenn die Reihe weitergeführt wird, die Verfahren ein höheres Niveau der Verbesserung der Einstellung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems erzielen. Auf dem Gebiet der energiegefilterten Transmissions-Elektronenmikroskopie korrigiert jeder Verbesserungsschritt Aberrationen der N-ten Ordnung, wobei N im Bereich zwischen 0 und einer oberen Grenze liegt, die hauptsächlich durch praktische Grenzen der optischen Elektronentechnologie begrenzt ist.
  • Die hier beschriebenen Verfahren korrigieren Aberrationen bis zur 2. Ordnung. Bei einer Weiterentwicklung der Technologie können diese Verfahren jedoch erweitert werden, wie für Fachleute ersichtlich ist. Es ist zu beachten, dass, obgleich die gesamte Reihe von Einstellungsverfahren normalerweise durchgeführt wird, um eine Feineinstellung eines EFTEM zu erhalten, jedes einzeln verwendet werden und separate Aspekte der vorliegenden Erfindung bilden kann. Des Weiteren werden Quadrupol- und Sextupollinsen im Bezug auf die Erfindung ohne spezifische Bezugnahme darauf beschrieben, wo diese Linsen innerhalb des Energiefilterungssystems 120 positioniert sind, da eine große Vielzahl von Positionen für diese Linsen möglich sind, wie für Fachleute ersichtlich ist.
  • Aberrationen der niedrigsten oder 0-ten Ordnung umfassen seitliche Fehlausrichtungen oder Verschiebungen des Elektronenstrahls von einer gewünschten, im Allgemeinen entlang einer optischen Achse des Instruments verlaufenden Bahn. Für das Energiefilterungssystem 120 ist die kritischste Ausrichtung die des Strahls von gestreuter Energie durch die Spaltblendenöffnung 128S der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128. So erfordert mit Bezug auf die Ausführungsform der in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Vorrichtung die Korrektur der Aberrationen der 0-ten Ordnung eine genaue Einstellung des Steuerstroms, der durch das zerstreuende Element 124 fließt, sodass ein bekannter Bezugspunkt wie der Nullverlustpeak innerhalb des energiegestreuten Strahls oder des Energieverlustspektrums, der bzw. das in der Ebene der Spaltblendenanordnung 128 gebildet wird, durch das Zentrum der Spaltblendenöffnung 128S hindurchtritt, siehe 150, 3 und 4.
  • Die automatische Einstellung des EFTEM zur Korrektur von Aberrationen der 0-ten Ordnung, wird durchgeführt, indem zunächst die ungefähre Position des energiegestreuten Strahls bestimmt wird. Zunächst werden die Eingangsblendenanordnung 118 und die Spaltblendenanordnung 128 durch den Computer 126 betätigt, um beide aus dem Strahlenweg zurückzuziehen. Das Ausgangsbild 138, das durch die Strahlendetektoranordnung 130 oder eine Elektronenkamera eingefangen wird, wird von dem Computer 126 gelesen. Die Intensitäten aller Pixel des Ausgangsbilds 138 werden addiert, um einen einzigen numerischen Wert zu erhalten, der proportional zu der gesamten Elektronenstrahlintensität in dem Bild 138 ist, siehe Block 152. Als nächstes wird die Spaltblendenanordnung 128 in den Strahlenweg eingesetzt, und die Strahlintensität des sich ergebenden Ausgangsbilds 138 wie vorstehend angegeben gemessen, siehe Block 154. Die Gesamtelektronenstrahlintensität mit in den Strahlenweg eingesetzter Spaltblende wird durch die Gesamtelektronenstrahlintensität mit aus dem Strahlenweg entfernter Spaltblende geteilt, um ein den Prozentsatz des durch die Spaltblendenöffnung 128S hindurchtretenden energiegestreuten Strahls darstellendes Verhältnis zu bestimmen, siehe Block 156. Das Verhältnis wird mit einem ausgewählten Prozentsatz beispielsweise im Bereich von etwa 10% bis etwa 50% verglichen, wobei 25% für ein Ausführungsbeispiel ausgewählt wird, siehe Block 158.
  • Falls das Verhältnis mindestens 25% oder mindestens den ausgewählten Prozentsatz beträgt, wird angenommen, dass der Nullverlustpeak des Energieverlustspektrums etwa in der Nähe der Spaltblendenöffnung 128S grob ausgerichtet ist. Das Einstellungsverfahren schreitet zu dem Nächsten einer Reihe von Einstellungsschritten fort. Falls das Verhältnis das ausgewählte Prozentsatzkriterium nicht erfüllt, wird die grobe Ausrichtung durchgeführt, indem die Strahlstromsignale, die an der Spaltblendenanordnung 128 erzeugt werden, durch den oberen Strahlstromdetektor 132 und den unteren Strahlstromdetektor 134 der Spaltblende gelesen werden, siehe Block 160. Die zwei Strahlstromsignale werden miteinander verglichen, um zu bestimmen, ob der größte Teil der Spektrumsintensität auf die obere Spaltblendenhälfte oder auf die untere Spaltblendenhälfte fällt, siehe Block 162. Fall die beiden Strahlstromsignale nicht im Wesentlichen gleich sind, wird der durch das Streuelement 124 fließende Steuerstrom eingestellt, um den Nullverlustpeak von der Spaltblendenhälfte mit dem höheren Strahlstromsignal fort zu bewegen, bis die Ablesungen von den Stromdetektoren 132, 134 im Wesentlichen ausgeglichen sind, siehe Block 164. Zu diesem Punkt wird angenommen, dass die Einstellung des Nullverlustpeaks des Energieverlustspektrums in der Spaltblendenöffnung 128S grob ausgerichtet ist.
  • Wenn die grobe Ausrichtung des Nullverlustpeaks mit der Spaltblendenöffnung 128S erreicht worden ist, wird eine Feinzentrierung des Nullverlustpeaks innerhalb der Spaltblendenöffnung 128S durchgeführt, indem er relativ zu der oberen Spaltblendenkante 128U der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 lokalisiert wird. Unter Bezugnahme auf 5 wird der Steuerstrom, der durch das Streuelement 124 fließt, eingestellt, um das Energieverlustspektrum in Richtung auf die obere Spaltblendenhälfte U zu bewegen, bis die Strahlintensität des Ausgangsbilds 138, das von der Strahlendetektoranordnung 130 aufgenommen wird, mit im Wesentlichen Null gemessen wird, siehe Blöcke 166, 168, 170. Der Steuerstrom, der durch das Streuelement 124 fließt, wird dann in der umgekehrten Richtung eingestellt, um das Energieverlustspektrum in diskreten Schritten in Richtung auf die Spaltblendenöffnung 128S zu bewegen. Die Schritte liegen beispielsweise im Bereich von etwa 0,1 eV bis etwa 5 eV, wobei 1 eV für ein Ausführungsbeispiel verwendet wird, siehe Block 172.
  • Die Strahlintensität in dem Ausgangsbild 138 wird in jedem Schritt von dem Computer 126 über die Strahlendetektoranordnung 130 gemessen, siehe Block 174. In jedem Schritt wird die Differenz zwischen der Ablesung der gerade gemessenen Intensität und der unmittelbar vorausgehenden gemessenen Intensität bestimmt, siehe Block 176. Das Energieverlustspektrum wird stufenweise geändert, bis die gegenwärtige Differenz kleiner als die vorhergehende ist, d.h. bis ein Intensitätspeak oder das Maximum in der inkrementalen Intensität in dem Bild 138 festgestellt worden ist, siehe Blöcke 178, 180. Wenn das Maximum festgestellt wird, wird angenommen, dass der Nullverlustpeak gerade die obere Spaltblendenkante 128U passiert hat und deshalb an der Spaltblendenkante innerhalb der Genauigkeit eines Schritts positioniert ist, siehe beispielsweise 1 eV.
  • Der Steuerstrom, der durch das Streuelement 124 fließt, wird dann geändert, um den Nullverlustpeak in Richtung auf das Zentrum der Spaltblendenöffnung 128S um genau die Hälfte der Spaltblendenbreite zu bewegen, siehe Block 182. Diese Präzisionssteuerstromänderung ist möglich, da der Computer 126 kalibrierte Informationen über die Größe der Spaltblendenöffnung 128S in eV sowie kalibrierte Informationen über die Wirkung der Steuerstromänderungen an dem Streuelement 124 als Energieverlustspektrumsverschiebungen in eV hat. Während die Feinzentrierung der Nullverlustpeak innerhalb der Spaltblendenöffnung 128S direkt wie hier beschrieben ohne die grobe Ausrichtung durchgeführt werden könnte, beschleunigt die anfängliche grobe Ausrichtung den gesamten Ausrichtungs-/Zentrierungsvorgang sehr.
  • Die Korrektur der Aberrationsfehler der 1. Ordnung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems 120 wird als nächstes durchgeführt, siehe 184 in 3. Die zur Korrektur von Aberrationen der 1. Ordnung einzustellenden Parameter der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems 120 sind: der Grad, in dem sich Komponenten des Bilds, das mit Strahlelektronen unterschiedlicher Energien gebildet wird, in perfekter Lagegenauigkeit miteinander (Achromasie des Bilds genannt) befinden, siehe Block 186; die Größe des an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildeten Bilds 138 sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Abmessung als Vergrößerung und Seitenverhältnis des Bilds 138 bezeichnet, siehe Block 188; und der Grad, in dem Rauminformationen über die Energieabmessung des an der Spaltblendenanordnung 128 gebildeten Energieverlustsspektrums in der Tat auf ein zu Null werdendes räumliches Ausmaß verkleinert wurde, als Fokus des Spektrums bezeichnet, siehe Block 190.
  • Die Achromasie des Bilds 138 wird durch Variieren des durch eine chromatische Einstellungsquadrupollinse fließenden Stroms Ich, eingestellt, die Teil der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 ist. Die Vergrößerung und das Seitenverhältnis des an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildeten Bilds 138 werden durch variierende Ströme, Im1 und Im2, eingestellt, die durch zwei zusätzliche unabhängige Vergrößerungseinstellungsquadrupollinsen fließen, die auch Teil der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 sind. Der Fokus des Energieverlustspektrums, das an der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 gebildet wird, wird durch variierende Ströme, Ifx, und Ify, eingestellt, die durch zwei unabhängige das Spektrum fokussierende Quadrupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende befindenden Optik 122 sind.
  • Die Achromasie, die Vergrößerung und das Seitenverhältnis des Elektronenbilds 138, das an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildet wird, werden unter Verwendung einer Blende oder Maske bekannter Geometrie und Abmessungen bewertet, die in den Strahlenweg mittels der Eingangsblendenanordnung 118 eingeführt wird. Ein Bild der Maske wird dann an der Strahlendetektoranordnung 130 oder einer Elektronenkamera gebildet. Eine große Vielzahl von Masken kann bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wobei bevorzugte Formen von Masken Punkte definieren und einen Abstand zwischen diesen Punkten aufweisen, sodass die Punkte und der Abstand leicht aus dem Maskenbild durch den Computer 126 bestimmt werden können. So können, obgleich die bevorzugten Formen von Masken sehr leicht in den Betriebsvorgängen, die durch den Computer 126 durchgeführt werden, enthalten sein können, viele andere Formen verwendet werden, die jedoch größere Anstrengungen, was das Programmieren des Computers 126 betrifft, erfordern.
  • Mit diesem Verständnis wird eine gegenwärtig bevorzugte Maske als Muster von Öffnungen oder als gemusterte Öffnungsmaske gebildet, wobei die Öffnungen genau gebildet und auf der Maske beabstandet sind, die in den Strahlenweg über die Eingangsblendenanordnung 118 eingeführt wird. Dementsprechend wird ein Bild der Maske an der Strahlendetektoranordnung 130 oder einer Elektronenkamera gebildet. Obgleich eine große Vielzahl von Lochmustern möglich ist, umfasst ein besonders vorteilhaftes Muster eine quadratische Anordnung von genau und fein mit einem Laser gebohrten Löchern. Diese Ausführungsform der Maske umfasst eine quadratische n × n-Anordnung solcher Löcher, wobei n eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3 ist, siehe beispielsweise die Maske 192 von 6, die eine quadratische 5 × 5-Anordnung bildet. Diese besonderen gegenständlichen Abmessungen der Maske sind eine Funktion der Bildvergrößerung, die durch das Energiefilterungssystem 120 und der Größe des aktiven Bereichs der Elektronenkamera geschaffen wird.
  • Für ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung beträgt die Vergrößerung etwa 20 und der aktive Bereich der Elektronenkamera 25 mm × 25 mm; so muss die Maske, gleichgültig ob sie mit einem Muster versehen oder von anderer Geometrie ist, eine Gesamtgröße von etwa 1 mm × 1 mm haben. Für die Maske 192 fängt der Computer 126 das Bild der Maske 192 mit der Elektronenkamera ein und bestimmt die Stelle des Zentrums jedes Lochs innerhalb des Bilds. Die Verschiebung der Stelle jeder Lochposition des Maskenbilds aus seiner erwarteten Position mit einer perfekt eingestellten Optik wird gemessen, verarbeitet und von dem Computer 126 in die korrigierten Einstellungen auf Ströme Im1, Im2 und Ich umgewandelt, die durch die vorstehend erwähnten Quadrupollinsen fließen.
  • Um ein achromatisches endgültiges Bild zu erhalten, folgt der Computer 126 dem schematisch in 7 dargestellten Verfahren. Die Spaltblendenanordnung 128 wird aus dem Strahlenweg zurückgezogen und die Maske 192 in den Strahlenweg über die Eingangsblendenanordnung 118 eingesetzt, siehe Block 194. Die abgebildeten Maskenlochpositionen werden dann gemessen und von dem Computer 126 für ein späteres Abrufen gespeichert, siehe Blöcke 196, 198. Die Energien der Strahlelektronen werden durch Ändern der Beschleunigungsspannung an der Elektronenkanone 102 des TEM 101 konstant versetzt zur Einwirkung gebracht, siehe Block 200. Falls die Abbildung nicht perfekt achromatisch ist, führt die Versetzung oder Änderung der Strahlenenergie zu einer nach oben gerichteten oder nach unten gerichteten Verschiebung des Bilds 138 der Maske 192, das auf die Strahlendetektoranordnung 130 oder die Elektronenkamera projiziert wird. Die Messung der abgebildeten Maskenlochpositionen wird wiederholt, und für jedes Loch die Differenz zwischen seiner gegenwärtigen Position und derjenigen bestimmt, die vor der Änderung der Strahlenergie gemessen wurde, siehe Blöcke 202, 204. Die sich ergebenden Differenzen aller Löcher werden gemittelt und die durchschnittliche Nettoverschiebung Dc, als Maß der Abweichung des Systems von einer echten achromatischen Abbildungsbedingung genommen.
  • Falls Dc innerhalb einer von einer Bedienungsperson spezifizierten Toleranz liegt, wird angenommen, dass das an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildete Bild 138 achromatisch ist, siehe Block 206. Falls nicht, wird nachfolgend die Wirkung von Änderungen des Stroms Ich, der durch die chromatische Einstellungsquadrupollinse der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 fließt, auf Dc durch den Computer 126 bewertet. Der Strom Ich der chromatischen Einstellungsquadrupollinse der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 wird geändert, siehe Block 208, und die Messung der durchschnittlichen Nettoverschiebung Dc, für die gleiche Änderung der Strahlenergie wiederholt, wie dies vorstehend angewandt wurde, siehe Blöcke 210-218. Die Wirkung der chromatischen Einstellungsquadrupollinse wird dann unter Verwendung der nachfolgenden Differentialbeziehung berechnet, siehe Block 220: dDc/dIch = (Änderung von Dc)/(Änderung von Ich) (1)
  • Unter Verwendung des für dDc/dIch bestimmten Werts bestimmt der Computer 126 die Änderung von Dc, die von einer Änderung von Ich bewirkt wird, unter Verwendung der folgenden linearen Gleichung: dDc = (dDc/dIch)dIch (2)
  • Da es wünschenswert ist, Dc aufzuheben, wird auf der linken Seite der Gleichung (2) der vorliegende Wert von Dc für dDc eingesetzt, die Gleichung für dich gelöst und der Strom, der durch die chromatische Einstellungsquadrupollinse fließt, um dIch verringert, siehe Block 222. Falls eine größere Fokuspräzision erforderlich ist, kann der Vorgang wiederholt werden, indem mit einer neuen Messung der abgebildeten Lochpositionen und der Berechnung von Dc begonnen wird. Die Wiederholung wird durchgeführt, bis Dc im Wesentlichen Null ist, d.h. innerhalb der von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranz liegt. Das Bild 138, das an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildet wird, wird dann als achromatisch angenommen.
  • Um die Vergrößerung und das Seitenverhältnis des Bilds 138 zu korrigieren, folgt der Computer 126 dem in 8 schematisch dargestellten Verfahren. Die abgebildeten Lochpositionen der Eingangsmaske 192 werden noch einmal gemessen, siehe Block 224. Der durchschnittliche Abstand zwischen der oberen Reihe von Löchern 192A und der unteren Reihe von Löchern 192B wird als Bruchteil der vertikalen Abmessung des aktiven Bereichs der Elektronenkamera berechnet, siehe Block 226. Dieser Bruchteil wird als Maß der Vergrößerung der vertikalen Abmessung genommen. Die horizontale Vergrößerung wird auf analoge Weise unter Verwendung der äußeren linken und äußeren rechten Spalten von Löchern 192C, 192D gemessen, siehe Block 228. Der Durchschnitt der vertikalen und horizontalen Vergrößerungen wird dann berechnet und für ein späteres Abrufen durch den Computer 126 gespeichert, um die Gesamtvergrößerung M des Bilds 138 wie auch das Verhältnis der vertikalen zu der horizontalen Vergrößerung zu erhalten, das verwendet wird, um das Seitenverhältnis A des Bilds 138 zu erhalten, siehe Block 230. Falls M oder A außerhalb der von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen liegt, siehe Block 232, wird nachfolgend der Strom Im1, der durch die eine der vorstehend erwähnten Quadrupollinsen der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 fließt, geändert, und die Messung der Vergrößerung M und des Seitenverhältnisses A wiederholt, siehe Blöcke 234, 236. Die inkrementale Wirkung von Im1 auf M und A wird dann gemäß der nachfolgenden Differentialbeziehung berechnet, siehe Block 238: dM/dIm1 = (Änderung von M)/(Änderung von Im1) (3) dA/dIm1 = (Änderung von A)/(Änderung von Im1). (4)
  • Im1 wird dann auf den ursprünglichen Wert zurückgestellt und der Strom Im2, der durch die andere relevante Quadrupollinse fließt, geändert, siehe Block 240. Auf eine vollständig analoge Weise wird die inkrementale Wirkung von Im2 dann gemäß den folgenden zusätzlichen Differentialbeziehungen berechnet, siehe die Blöcke 242-246: dM/dIm2 = (Änderung von M)/(Änderung von Im2) (5) dA/dIm2 = (Änderung von A)/(Änderung von Im2). (6)
  • Unter Verwendung der bestimmten Werte für dM/dIm1, dM/dIm2, dA/dIm2 und dA/dIm2 werden Änderungen von M und A die durch Änderungen von Im1 und Im2 bewirkt werden, durch den Computer 126 über das folgende Paar von linearen Gleichungen bestimmt: dM = (dM/Im1)dIm1 + (dM/dIm2)dIm2 (7) dA = (dA/Im1)dIm1 + (dA/dIm2)dIm2 (8)
  • Die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Wert von M und seinem bevorzugten Wert, bei einem Ausführungsbeispiel wurde ein bevorzugter Wert von 0,80 verwendet, wird für dM auf der linken Seite der Gleichung (7) und die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Wert von A und seinem bevorzugten Wert von 1,0 für dA auf der linken Seite der Gleichung (8) eingesetzt. Das sich ergebende Paar von linearen Gleichungen wird für dIm1 und dIm2 durch den Computer 126 gelöst. Die so bestimmten Stromänderungen werden auf die entsprechenden Quadrupollinsen zur Einwirkung gebracht, siehe Block 248. Die Messungen von M und A werden wiederholt und, wenn die gemessenen Werte noch von ihren bevorzugten Werten um mehr als die von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen abweichen, das gesamte Verfahren, beginnend mit den gesteuerten Änderungen bei Im1 und Im2 wiederholt, bis die spezifizierten Toleranzen erfüllt werden.
  • Der Fokus des Energieverlustspektrums an der Spaltblendenanordnung 128 wird durch die Verwendung der oberen Spaltblendenkante 128U der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 bewertet. Die Bewertung des Fokus beruht auf der Abänderung der Strahlintensität über dem Bild 138 an der Elektronenkamera, wenn die Strahlenergie mittels der Beschleunigungsspannung an der Elektronenkanone 102 variiert wird, um den Nullverlustpeak des Energieverlustspektrums über der Spaltblendenkante 128U abzutasten. Falls das Energieverlustspektrum für alle Ordnungen perfekt fokussiert ist, geht die Bildintensität über dem gesamten Detektorbereich der Elektronenkamera abrupt von der Nullintensität auf die volle Intensität, wenn der Nullverlustpeak über der Spaltblendenkante 128U von einer vollständig verdunkelten zu einer nichtverdunkelten Position abgetastet wird, oder von einer vollen Intensität zu einer Nullintensität, wenn der Nullverlustpeak über der Spaltblendenkante 128U von einer nichtverdunkelten Position zu einer vollständig verdunkelten Position abgetastet wird.
  • Ein Fehler des Fokus 1. Ordnung in Richtung der Energiegröße des Spektrums bewirkt, dass die Strahlintensität zuerst an dem oberen oder unteren Rand des Bilds 138 an der Elektronenkamera und dann allmählich über den gesamten Detektorbereich der Kamera erscheint, wenn der defokussierte Nullverlustpeak vollständig an der Spaltblendenkante 128U vorbei gerichtet wird. Ein Fehler des Fokus orthogonal zur Energiegröße des Spektrums führt zu einem allmählichen Auftreten der Strahlintensität von dem linken oder rechten Rand des Bilds 138 an der Elektronenkamera. Die Rate und die Orientierung des Auftretens der Strahlintensität an dem Bild 138 werden gemessen, verarbeitet und von dem Computer 126 in die korrigierenden Einstellungen der Ströme Ifx und Ify umgewandelt, die durch die das Spektrum fokussierenden Quadrupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende befindenden Optik 122 sind.
  • Um ein vollständig fokussiertes Energieverlustspektrum an der Spaltblende zu erzielen, folgt der Computer 126 dem in 9 schematisch dargestellten Verfahren. Die Eingangsblendenanordnung 118 wird aus dem Elektronenstrahlweg zurückgezogen, die Spaltblendenanordnung 128 durch den Computer 126 in den Strahlenweg eingesetzt und die obere Spaltblendenhälfte U wird um einen Betrag SO/2 gleich einer Hälfte der ursprünglichen Spaltblendenöffnung 128S nach unten bewegt, siehe Block 250. Die Strahlenergie wird dann von dem Computer 126 über die Beschleunigungsspannung an der Elektronenkanone 102 geändert, um diesen Nullverlustpeak des Spektrums um einen Betrag SO/4 nach oben zu bewegen, d.h. um eine Hälfte der gegenwärtigen Spaltblendenöffnung über die obere Spaltblendenkante 128U der oberen Spaltblendenhälfte U, siehe Block 252. Die Elektronenkamera wird dann über den Computer 126 gesteuert und beginnt mit dem Integrieren der auf das Bild 138 auftreffenden, während die Energie des Elektronenstrahls über die obere Spaltblendenkante 128U der oberen Spaltblendenhälfte U der Spaltblendenöffnung 128S gescannt wird, d.h. die Strahlenergie kontinuierlich und mit einer konstanten Rate geändert wird, um den Nullverlustpeak allmählich in eine Position SO/4 unterhalb der oberen Spaltblendenkante 128U zu verschieben, siehe Block 254. Die Position SO/4 unterhalb der oberen Spaltblendenkante 128U ist nicht kritisch, sondern wird verwendet, um sicherzustellen, dass der Elektronenstrahl nicht auf der unteren Spaltblendenhälfte L der Spaltblendenöffnung 128S gescannt wird.
  • Bei Beendigung der Strahlenergieabtastung wird die Elektronenkamera gesteuert, um die Integrierung der Bildintensität einzustellen und die erfassten Bilddaten auszulesen und auf den Computer 126 zu übertragen. Ein Flächenplot der Bildintensität über der horizontalen und vertikalen Position innerhalb des Bilds stellt eine Fläche dar, die um das Maß und die Richtung geneigt ist, wie das Spektrum defokussiert ist, siehe Block 256. Mit anderen Worten ist, falls das Spektrum perfekt fokussiert ist, der als isochromatische Fläche bezeichnete Flächenplot eine perfekt flache und horizontale Ebene. Durch den Computer 126 wird dann eine Standardanpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate der folgenden allgemeinen zweidimensionalen linearen Gleichung mit Bezug auf die gemessene isochromatische Fläche durchgeführt: I = F1x + F2y + K (9)worin I die Bildintensität an einer horizontalen Position x und einer vertikalen Position y innerhalb des Bilds 138 ist. F1 und F2, die Aberrationskoeffizienten der 1. Ordnung, ergeben die Neigung der isochromatischen Fläche in den zwei orthogonalen Richtungen und dienen als direktes Maß für den Grad der Spektrumsdefokussierung. Falls F1 oder F2 außerhalb der spezifizierten Toleranzen liegen, siehe Block 258, werden die Ströme Ifx und Ify, die durch die das Spektrum fokussierenden Quadrupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende befindenden Optik 122 sind, durch den Computer 126 geändert und die Messung der Koeffizienten F1 und F2 wiederholt, siehe Blöcke 260 bis 264. Die Wirkungen der Änderungen von Ifx und Ify werden dann von dem Computer 126 unter Verwendung der folgenden Differentialbeziehungen berechnet, siehe Block 266: dF1/dIfx = (Änderung von F1)/(Änderung von Ifx) (10) dF2/dIfy = (Änderung von F2)/(Änderung von Ify) (11)
  • Unter Verwendung der bestimmten Werte für dF1/dIfx und dF2/dIfy werden die Änderungen von F1 und F2, die durch gegebene Änderungen von Ifx und Ify verursacht werden, von dem Computer 126 unter Verwendung es folgenden Paars von linearen Gleichungen bestimmt, siehe Block 268: dF1 = (dF1/dIfx)dIfx (12) dF2 = (dF2/dIfy)dIfy (13)
  • Da es wünschenswert ist, F1 und F2 gegen Null laufen zu lassen, wird der gegenwärtige Wert von F1 für dF1 auf der linken Seite der Gleichung (12) und der gegenwärtige Wert von F2 für dF2 auf der linken Seite der Gleichung (13) eingesetzt. Der Computer 126 löst jede der sich ergebenden Gleichungen für dIfx und dIfy und bringt die Stromänderungen auf den das Spektrum fokussierenden Quadrupollinsen zur Einwirkung, siehe Block 270. Es wird dann angenommen, dass das Energieverlustspektrum fokussiert ist, um Aberrationsfehler der 1. Ordnung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems 120 zu korrigieren. Falls eine größere Fokuspräzision erforderlich ist, um die von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen zu erzielen, kann das Verfahren, beginnend mit einer neuen Messung der isochromatischen Fläche und Berechnung von neuen Koeffizienten F1 und F2 wiederholt werden. Nach Beendigung stellt der Computer 126 die Spaltblendenöffnung 128S auf ihre ursprüngliche Größe ein und zentriert den Nullverlustpeak des Energieverlustspektrums innerhalb der Blendenöffnung 128S.
  • Nachfolgend wird die Korrektur der Aberrationsfehler der 2. Ordnung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems 120 durchgeführt, siehe 274 in 3. Die zwei am meisten ins Auge fallenden Aberrationsfehler der 2. Ordnung der Elektronenoptik des Energiefilterungssystems 120 zeigen sich als geometrische Verzerrungen des an der Strahlendetektoranordnung 130 gebildeten Bildes 138, die nicht einfach als ein nichteinheitliches Seitenverhältnis erklärt werden können, siehe Block 276 in 3, und als zusätzliche Fehler des Fokus des Energieverlustspektrums an der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128, die sich nicht aus Neigungen der isochromatischen Fläche, sondern aus der Krümmung der isochromatischen Fläche ergeben, siehe Block 278 in 3.
  • Die Fehler der 2. Ordnung werden von dem Computer 126 korrigiert, indem er den in 10 und 11 schematisch dargestellten Verfahren folgt, die Erweiterungen der Verfahren sind, die zum Messen der entsprechenden Fehler der 1. Ordnung verwendet werden. Die Verzerrungen des Bilds 138 werden durch variierende Ströme Id1, Id2 und Id3 korrigiert, die durch die drei Verzerrungskorrektursextupollinsen fließen, die Teil der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 sind. Der Fokus der 2. Ordnung des Energieverlustspektrums an der energieauswählenden Spaltblendenanordnung 128 wird durch variierende Ströme Isx und Isy eingestellt, die durch zwei orthogonale Sextupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende befindenden Optik 122 sind.
  • Für die Korrektur der geometrischen Bildverzerrungen der 2. Ordnung erfasst der Computer 126 das Bild der Maske 192 mit der Elektronenkamera und bestimmt die Stelle des Zentrums jedes Loches innerhalb des Bilds, siehe Blöcke 280, 282. Um die Lochpositionsdaten zur Korrektur der Aberrationen der 2. Ordnung zu analysieren, werden als Modelle bei einem Paar von zweidimensionalen Anpassungen nach der Methode der kleinsten Quadrate die nachfolgenden allgemeinen Gleichungen für die gemessene Lochposition (Xm, Ym) in Abhängigkeit der Lochsollposition (x, y) verwendet, eine für die horizontalen gemessenen Koordinaten Xm und die andere für die vertikalen gemessenen Koordinaten Ym. Xm = CX20x2 + Cx02y2 + Cx11xy + Cx10x + Cx01y + Cx00 (14) Ym = CY20x2 + Cy02y2 + Cy11xy + Cy10x + Cy01y + Cy00 (15)worin CX20, CX02, CX11, CY20, CY02 und CY11 die Aberrationskoeffizienten der 2. Ordnung sind, die quantitativ die geometrischen Verzerrungen des Bilds 138 beschreiben, was bedeutet, dass diese Koeffizienten im Wesentlichen Null sind, wenn alle Verzerrungen der 2. Ordnung des Bilds 138 perfekt korrigiert sind, siehe Block 284.
  • Für die 5 × 5 Lochmaskengeometrie der Maske 192, die in 6 gezeigt ist, liegen die Lochsollkoordinaten x und y jeweils im Bereich des folgenden Satzes von Werten: (–1,0; –0,5; 0,0; 0,5; 1,0). Mit Bezug auf die besondere Ausführungsform der Erfindung, die hier beschrieben wird, führen dem EFTEM System 100 innewohnende Symmetrien zu dem praktischen Ergebnis, dass CX00 = CY00 = 0 ist für eine ordnungsgemäß ausgerichtete Maske, CX01 = CY10 = 0, CX10 = CY01 = M ist (Vergrößerung) und nur CX20, CX02 und CY11 eine signifikante Größe haben. Das Hauptziel dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Aufhebung der drei Aberrationskoeffizienten CX20, CX02 und CY11 durch Einstellungen der Ströme Id1, Id2 und Id3, die durch die vorstehend erwähnten drei Sextupollinsen der sich hinter der Spaltblende befindenden Optik 136 fließen, siehe Blöcke 286, 288. In Analogie zu dem Verfahren der 1. Ordnung für die Einstellung der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses bestimmt der Computer 126 seinerseits zunächst die Wirkungen von Änderungen jedes der Sextupollinsenströme Id1, Id2 und Id3.
  • Der Computer 126 beginnt mit einer Änderung von Id1, dem Aufnehmen eines neuen Maskenbilds und dem Berechnen neuer Werte von CX20, CX02 und CY11, siehe Blöcke 290, 292. Diese neue Werte werden in die folgenden Differentialbeziehungen eingesetzt: dCX20/dId1 = (Änderung von CX20)/(Änderung von Id1) (16) dCX02/dId1 = (Änderung von CX02)/(Änderung von Id1) (17) dCY11/dId1 = (Änderung von CY11)/(Änderung von Id1) (18)worin dCX20/dId1, dCX02/dId1 und dCY11/dId1 jeweils die Wirkung der ersten Sextupollinse auf einen der Aberrationskoeffizienten beschreiben, siehe Block 294. Der Computer 126 setzt dann den Strom Id1 auf seinen ursprünglichen Wert zurück, ändert den Strom 1d2, der durch die zweite Sextupollinse fließt, und misst die Aberrationskoeffizienten erneut.
  • In der mit Bezug auf die Gleichungen (16) bis (18) beschriebenen Weise berechnet der Computer 126 dann Werte für dCX20/dId2, dCX02/dId2 und dCY11/dId2. Als nächstes stellt der Computer 126 den Wert von Id2 auf seinen ursprünglichen Wert zurück, ändert den Strom Id3 und berechnet Werte für dCX20/dId3, dCX02/dId3 und dCY11/dId3, siehe Blöcke 296, 298. Unter Verwendung der bestimmten Werte der Differentialsextupolstärkekoeffizienten berechnet der Computer 126 die Nettoänderung jedes Aberrationskoeffizienten für gegebene Sextupollinsenstromänderungen über das folgende System von drei linearen Gleichungen: dCX20 = (dCX20/dId1)dId1 + (dCX20/dId2)dId2 + (dCX20/dId3)dId3 (19) dCX02 = (dCX02/dId1)dId1 + (dCX02/dId2)dId2 + (dCX02/dId3)dId3 (20) dCY11 = (dCY11/dId1)dId1 + (dCY11/dId2)dId2 + (dCY11/dId3)dId3 (21)
  • Da es wünschenswert ist, jeden Aberrationskoeffizienten gegen Null laufen zu lassen, setzt der Computer 126 den gegenwärtigen Wert jedes der Koeffizienten CX20, CX02 und CY11 auf der linken Seite der entsprechenden Gleichung der Gleichungen (19), (20) und (21) ein. Das sich ergebende System der drei linearen Gleichungen wird für dId1, dId2 und dId3 gelöst und die sich ergebenden Stromänderungen auf die entsprechenden Sextupollinsen zur Einwirkung gebracht, siehe Block 300. Die Messung von CX20, CX02 und CY11 wird dann wiederholt. Falls die Koeffizientengrößen immer noch größer als die von der Bedienungsperson spezifizierten Toleranzen sind, wird das gesamte Verfahren beginnend mit den gesteuerten Änderungen von Id1 bis Id3 wiederholt, bis die spezifizierten Toleranzen erfüllt werden.
  • Die Einstellung des Spektrumfokus zur Korrektur von Aberrationen der 2. Ordnung beginnt mit den für die Korrekturen der Aberrationen der 1. Ordnung in dem Energieverlustspektrumfokus gesammelten Daten der isochromatischen Fläche. Die Krümmung der isochromatischen Fläche wird in folgender Weise durch Verallgemeinerung der bei der zweidimensionalen Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate an die isochromatische Fläche verwendeten polynomen Modellfunktion analysiert: I = S1x2 + S2y2 + S3xy + F1x + F2y + K (22)worin S1, S2 und S3 die Aberrationskoeffizienten der 2. Ordnung sind, die quantitativ den Fehler des Spektrumfokus der 2. Ordnung ausdrücken. Falls das Spektrum genau im Fokus mit Bezug auf die Aberrationen der 2. Ordnung liegt, haben S1, S2 und S3 jeweils eine verschwindende Größe, siehe Block 302. Falls (S1 – S2) oder S3 zu groß ist, siehe Block 304, geht der Computer 126 dazu über, die Ströme Isx und Isy zu ändern, die durch die das Spektrum fokussierenden Sextupollinsen fließen, die Teil der sich vor der Spaltblende angeordneten Optik 122 sind, und wiederholt die Messung der Aberrationskoeffizienten S1, S2 und S3, siehe Blöcke 306-310. Die Sextupollinsen sind derart angeordnet, dass Änderungen von Isx S1 und S2 in gleicher Größenordnung, jedoch in entgegengesetzter Richtung ändern, während Änderungen von Isy nur S3 ändern. Der optimale Fokus wird so durch Aufheben der Differenz zwischen den ersten beiden Koeffizienten S1, S2 und dem unabhängigen Aufheben von S3 erzielt. Die Wirkungen der Änderungen von Isx und Isy werden durch den Computer 126 mit folgenden Differentialbeziehungen berechnet, siehe Block 312: d(S1 – S2)/dIsx = (Änderung von (S1 – S2)/(Änderung von Isx) (23) dS3/dIsy = (Änderung von S3)/(Änderung von Isy) (24)
  • Unter Verwendung der für d(S1 – S2)/dIsx und dS3/dIsy bestimmten Werte berechnet der Computer 126 die durch gegebene Änderungen von Isx und Isy bewirkten Änderungen von (S1 – S2) und S3 über das folgende Paar von linearen Gleichungen, siehe Block 314: d(S1 – S2) = (d(S1 – S2)/dIsx)dIsx (25) dS3 = (dS3/dIsy)dIsy (26)
  • In Analogie zu dem Fall der 1. Ordnung setzt der Computer 126 die gegenwärtigen Werte von (S1 – S2) und S3 auf den linken Seiten der Gleichungen (25) bzw. (26) ein und löst diese für die erforderlichen Sextupollinsenstromänderungen dIsx und dIsy. Die Ströme Isx und Isy werden durch die bestimmten Stromänderungen verringert und es wird angenommen, dass dadurch das Energieverlustspektrum auf die 2. Ordnung fokussiert wird, siehe Block 316. Falls eine größere Fokuspräzision erforderlich ist, kann das Verfahren beginnend mit einer neuen Messung der isochromatischen Fläche und der Berechnung der neuen (S1 – S2) und S3 wiederholt werden.
  • Für alle Ordnungen der Korrektur in der vorhergehenden Beschreibung ist zu beachten, dass die automatische Einstellung der optischen Elektronenelemente durch eine Verbindung zwischen dem Computer 126 und dem Energiefilterungssystem 120 ermöglicht wird, die es gestattet, dass der Computer 126 die optischen Elektronenelemente des Filters unter Softwaresteuerung einstellt. Die bevorzugte Verbindung zwischen dem Computer 126 und dem Energiefilterungssystem 120 ist digital, wie mittels der EFTEM Steuervorrichtung 112 veranschaulicht, es ist jedoch auch möglich, die erforderlichen optischen Elektronenelemente zu steuern, indem Steuerspannungen unter Verwendung von durch den Computer 126 gesteuerten Digital-Analog-(D/A-)Wandlern erzeugt werden und geeignete Spannungen an Summierverstärkerverbindungen der Elektronik des Energiefilterungssystems 120 gesendet werden.
  • Während die vorstehend angegebene Beschreibung viele Besonderheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung ausgelegt werden, sondern nur als Beispiele von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Andere Ausführungsformen und Modifikationen sind für Fachleute angesichts der Beschreibung ersichtlich. Beispielsweise ist die Erfindung allgemein auf Energiefilterungssysteme anwendbar, die mit jeder Form von Elektronenmikroskop verbunden sind, beispielsweise Rasterelektronenmikroskopen. Die Erfindung ist auch im Allgemeinen auf EFTEMs anwendbar, wenn sich das Energiefilterungssystem innerhalb des Mikroskops befinden kann. Beispielsweise ist die Erfindung, obgleich sie unter Bezugnahme auf ein post-collum-EFTEM beschrieben wurde, gleichermaßen auf in-collum-EFTEMs anwendbar. Des Weiteren ist die Erfindung, obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform Ströme innerhalb der Elektronenlinsen des EFTEM eingestellt wurden, gleichermaßen für die Steuerung von Elektronenlinsen durch die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Linsen entlang der optischen Achse des Mikroskops anwendbar.
  • Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung wurde mit Bezug auf eine sich vor der Spaltblende befindende Elektronenoptik und eine sich hinter der Spaltblende befindende Elektronenoptik beschrieben, die, wie beschrieben, die gegenwärtig bevorzugte Form der Erfindung sind. Jedoch ist die einzige Bedingung bezüglich der Positionierung der Elektronenoptik, dass die optischen Elemente, die zur Einstellung des Spektrums an der Spaltblendenebene verwendet werden, Elemente vor der Spaltblende sein müssen. Die übrigen optischen Elemente können praktisch irgendwo zwischen dem Eingang des Energiefilterungssystems 120, selbst vor der Eingangsblendenanordnung 118, und dem endgültigen Bild positioniert werden. Das wesentliche Erfordernis ist in jedem Fall, dass die optischen Elektronenelemente so angeordnet werden und eine ausreichende Stärke haben, um die Aberrationen zu beeinflussen und zu korrigieren.
  • Obgleich für die Charakterisierung der endgültigen Bildvergrößerung beschriebenes Verfahren mittels durchschnittlicher Vergrößerungen durchgeführt wird, die die Merkmale einer Eingangsmaske aufweisen, kann sie auch unter Verwendung der gleichen Analyse bestimmt werden, die für Verzerrungen der zweiten Ordnung verwendet wird, jedoch werden die Terme der zweiten Ordnung in den in der Beschreibung angegebenen Gleichungen außer Acht gelassen oder weggelassen.
  • Obgleich die gegenwärtig bevorzugte Steuerung der Strahlenergie zur Charakterisierung von energieabhängigen Aberrationen die Variierung der Beschleunigungsspannung an der TEM Elektronenkanone 102 ist, sind andere Mittel möglich. Beispielsweise kann eine Offsetspannung auf ein evakuiertes Metallrohr oder Driftrohr des Energiefilterungssystems 120 zur Einwirkung gebracht werden, um die Elektronenenergien vorübergehend wirksam zu ändern, während sie sich in dem elektromagnetischen Feld des Elektronenprismas befinden. Alternativ kann der Elektronenprismastrom variiert werden. Mit diesem Verständnis sollte ersichtlich sein, dass die Einstellung der 0-ten Ordnung, d.h. die Ausrichtung des Nullverlustpeaks, auch durch Einstellen der Beschleunigungsspannung der TEM Elektronenkanone 102 oder der Spannung des Driftrohrs des Filtersystems durchgeführt werden kann.
  • Wie vorstehend angegeben wären andere Abänderungen, die für Fachleute ersichtlich sind, die Verwendung von verschiedenen geometrischen Mustern für die Eingangsmaske, einschließlich nichtquadratischer Anordnungen von Löchern, solange die genauen Lochpositionen auf der Maske bekannt sind; Löchern von nichtkreisförmiger Gestalt, d.h. ein quadratisches oder sechseckiges Gitter, oder sogar unregelmäßige, nichtperiodische, jedoch genau gekennzeichnete Maskengeometrien. Bei einem anderen Beispiel kann der zum Empfangen und Analysieren verwendete Computer 126 durch ein verteiltes Rechensystem ersetzt werden, bei dem ein erster Teil Bilder von der Strahlendetektoranordnung 130 empfängt, ein zweiter Teil wie ein Anordnungsprozessor oder eine andere dedizierte Bildverarbeitungs-Hardware eine schnelle Berechnung der festgestellten Parameter durchführt und entweder der erste oder der zweite Teil oder noch ein anderer Teil die erforderlichen Einstellungen bestimmt und sie an die Mikroskopelektronik übermittelt.
  • Nachdem die Erfindung der vorliegenden Anmeldung detailliert und unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen und Alternativen beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass zusätzliche Modifikationen und Abänderungen möglich sind, ohne den Umfang der Erfindung, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims (18)

  1. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100), um optische Elektronenaberrationen eines Energiefilter-Systems (120) zu korrigieren, dass angeordnet ist, um mindestens einen Teil eines Elektronenstrahls (108) aufzunehmen, der durch eine Probenebene hindurchgetreten ist, wodurch die Energie des Elektronenstrahls gestreut wurde, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Berechnen eines Werts, der den Prozentsatz des Elektronenstrahls mit zerstreuter Energie (108) darstellt, der durch eine Spaltblendenöffnung (128S) hindurchtritt, die durch einen energieauswählenden Spaltblende (128) des Energiefilterungssystems (120) gebildet ist, wobei die Spaltblendenöffnung in einem Strahlenweg angeordnet ist, der durch das Energiefilter-System verläuft; und Anzeigen, dass der Elektronenstrahl (108) grob mit der Spaltblendenöffnung fluchtet, wenn der berechnete Wert angibt, dass mindestens ein definierter Prozentsatz des Elektronenstrahls (108) durch die Spaltblendenöffnung (128S) hindurchtritt.
  2. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 1, wobei, wenn der definierte Prozentsatz des Elektronenstrahls (108) nicht durch die Spaltblendenöffnung (128S) hindurchtritt, das Verfahren des weiteren die Schritte umfasst: Messen des Strahlstroms, der durch eine obere Spaltblendenhälfte (U) der Spaltblende (128) abgefangen wird; Messen des Strahlstroms, der durch die untere Spaltblendenhälfte (L) der Spaltblende (128) abgefangen wird; Vergleichen des Strahlstroms, der von der oberen Spaltblendenhälfte (U) abgefangen wird, mit dem Strahlstrom, der durch die untere Spaltblendenhälfte (L) abgefangen wird; Bewegen des energiegestreuten Elektronenstrahls (108) weg von der Spaltblendenhälfte, die den größeren Strahlstrom abfängt, in Richtung zu der Spaltblendenhälfte, die den geringeren Strahlstrom abfängt, und Anzeigen, dass der Elektronenstrahl (108) grob mit der Spaltblendenöffnung (128S) fluchtet, wenn der Strahlstrom, der von der oberen Spaltblendenhälfte (U) abgefangen wird, im Wesentlichen gleich dem Strahlstrom ist, der von der unteren Spaltblendenhälfte (L) abgefangen wird.
  3. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 2, das des Weiteren die Schritte umfasst: Richten des Elektronenstrahls (108) auf die obere oder untere Spaltblendenhälfte (U, L); Bewegen des Elektronenstrahls (108) weg von dieser Spaltblendenhälfte in Richtung zu der Spaltblendenöffnung (128S); Feststellen eines Intensitätspeaks des Elektronenstrahls (108), wenn er Ober diese Spaltblendenhälfte verläuft; und Bewegen des Intensitätspeaks des Elektronenstrahls (108) um ein Maß, im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Breite der Spaltblendenöffnung (128S), um den Elektronenstrahl (108) innerhalb der Spaltblendenöffnung fein zu zentrieren.
  4. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bewegens des Elektronenstrahls (108) weg von der oberen (U) oder unteren (L) Spaltblendenhälfte in Richtung zu der Spaltblendenöffnung (128S) in diskreten Schritten durchgeführt wird und der Schritt des Feststellens eines Intensitätspeaks des Elektronenstrahls (108), wenn er über diese Spaltblendenhälfte verläuft, die Schritte umfasst: Messen der Intensität des Elektronenstrahls (108) bei jedem Bewegungsschritt; Bestimmen des Unterschieds zwischen der Strahlintensität bei jedem Bewegungsschritt und dem vorhergehenden Bewegungsschritt; und Anhalten der schrittweisen Bewegung des Elektronenstrahls (108) bei Feststellen eines Unterschieds, der kleiner als der vorhergehende Unterschied ist.
  5. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 2, das des Weiteren die Schritte umfasst: Zurückziehen der energieauswählenden Spaltblende (128) aus dem Weg des Strahls (108); Einsetzen einer Strahlblende (192) bekannter Geometrie in den Weg des Strahls (108) an einem Eingang zu einem Energiefilter-System (120) des Mikroskops; Erfassen von Elektronenbildern an der Strahlblende (192) mit einem Strahlendetektor; Übertragen der Elektronenbilder zu einem Computer (126); Analysieren der Elektronenbilder der Strahlblende (192), um benötigte Einstellungen für das Energiefilter-System (120) des Mikroskops zu bestimmen; und Anwenden dieser Einstellungen auf das Energiefilter-System (120) des Mikroskops über eine Verbindung zwischen dem Computer (126) und dem Mikroskop, um das Mikroskop automatisch einzustellen.
  6. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Analysierens der Elektronenbilder der Strahlblende (192) die Schritte umfasst: Lokalisieren von Positionen von Punkten innerhalb der Bilder der Strahlblende (192); Bestimmen der Verschiebungen der Positionen der Punkte mit Bezug auf die vorhergesehenen Positionen für ein perfekt eingestelltes Energiefilter-System; und Verwenden der Verschiebungen, um die benötigten Einstellungen für das Energiefilter-System des Mikroskops zu bestimmen.
  7. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 5, wobei die Schritte des Analysierens der Elektronenbilder der Strahlblende (192) die Schritte umfassen: (a) Durchführen von ersten Messungen der Positionen der Punkte innerhalb der Bilder der Strahlblende (192); (b) Speichern der Punktpositionen der ersten Messungen; (c) Ändern einer Beschleunigungsspannung einer Elektronenkanone (102) des Mikroskops; (d) Durchführen von zweiten Messungen der Positionen der Punkte innerhalb der Bilder der Strahlblende (192); (e) Bestimmen der Unterschiede zwischen den Positionen der ersten gemessenen Positionen und den zweiten gemessenen Positionen; (f) Einstellen des Energiefilter-Systems (120), um die Unterschiede zu korrigieren; und Wiederholen der Schritte (a) bis (f), bis die Unterschiede innerhalb spezifizierter Toleranzen liegen.
  8. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Wiederholens der Schritte (a) bis (f) durchgeführt wird, bis die Unterschiede im Wesentlichen Null betragen.
  9. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Analysierens der Elektronenbilder der Strahlblende (192) die Schritte umfasst: Bestimmen einer ersten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, einer ersten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und eines ersten durchschnittlichen Seitenverhältnisses eines Elektronenbilds der Strahlblende (192); Ändern der Stromgröße durch eine erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120); Bestimmen einer zweiten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, einer zweiten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und eines zweiten durchschnittlichen Seitenverhältnisses eines Elektronenbilds der Strahlblende (192); Berechnen einer inkrementalen Wirkung der sich ändernden Stromgröße durch die erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf die Vergrößerung und das Seitenverhältnis der ersten und zweiten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, der ersten und zweiten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und des ersten und zweiten durchschnittlichen Seitenverhältnisses; Wiederherstellen der Stromgröße durch die erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120); Ändern der Stromgröße durch eine zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilterungssystems (120); Bestimmen einer dritten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, einer dritten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und eines dritten durchschnittlichen Seitenverhältnisses eines Elektronenbilds der Strahlblende (192); Berechnen einer inkrementalen Wirkung der sich ändernden Stromgröße durch die zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf die Vergrößerung und das Seitenverhältnis der ersten und dritten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, der ersten und dritten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und des ersten und dritten durchschnittlichen Seitenverhältnisses; Schätzen der Änderungen der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses, die durch die Stromänderungen an der ersten und zweiten Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) bewirkt wurden; Berechnen der benötigten Stromänderungen an der ersten und zweiten Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf der Grundlage der bevorzugten Werte der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses; Anwenden der benötigten Stromänderungen auf die erste und zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136); Messen der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; Vergleichen der gemessenen Vergrößerung und des gemessenen Seitenverhältnisses mit den bevorzugten Werten der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses; und Wiederholen der vorstehend angegebenen Schritte, wenn der Unterschied zwischen dem gemessenen und dem bevorzugten Wert der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses spezifizierte Toleranzen übersteigt.
  10. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 9, wobei die Schritte des Bestimmens der ersten, zweiten und dritten durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung, der ersten, zweiten und dritten durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung und des ersten, zweiten und dritten durchschnittlichen Seitenverhältnisses eines Elektronenbilds der Strahlblende (192) die Schritte umfassten: Messen der Positionen der Punkte innerhalb der Bilder der Strahlblende (192), die sich benachbart der Oberseite, der Unterseite, der rechten Seite und der linken Seite der Bilder der Strahlblende befinden; Bestimmen des durchschnittlichen Abstands zwischen den oberen und unteren Punkten der Bilder der Strahlblende (192); Bestimmen des durchschnittlichen Abstands zwischen den Punkten der rechten Seite und der linken Seite der Bilder; Berechnen einer durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung; Berechnen einer durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung; und Feststellen des Verhältnisses der durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung zu der durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung, um ein Seitenverhältnis für die Bilder der Strahlenblende (192) zu bestimmen.
  11. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 5, wobei die Schritte des Analysierens der Elektronenbilder der Strahlenblende (192) und des Anwendens der Einstellungen auf das Energiefilter-Systems (120) die Schritte umfassen: (a) Messen der Positionen von Punkten innerhalb der Bilder der Strahlenblende (192), die sich benachbart der Oberseite, der Unterseite, der rechten Seite und der linken Seite der Bilder der Strahlenblende befinden; (b) Bestimmen eines durchschnittlichen Abstands zwischen den oberen und unteren Punkten der Bilder der Strahlenblende (192); (c) Bestimmen eines durchschnittliches Abstands zwischen Punkten der rechten Seite und der linken Seite der Bilder der Strahlenblende (192); (d) Berechnen einer durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung aus dem durchschnittlichen Abstand zwischen den oberen und unteren Punkten der Bilder der Strahlenblende (192); (e) Berechnen der durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung aus dem durchschnittlichen Abstand zwischen den Punkten der rechten Seite und der linken Seite der Bilder der Strahlenblende (192); (f) Feststellen des Verhältnisses der durchschnittlichen vertikalen Vergrößerung zu der durchschnittlichen horizontalen Vergrößerung, um ein Seitenverhältnis für die Bilder der Strahlenblende (192) zu bestimmen; (g) Ändern der Stromgröße durch eine erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; (h) Wiederholen der Schritte (a) bis (f); (i) Berechnen der inkrementalen Wirkung der sich ändernden Stromgröße durch die erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf die Vergrößerung und das Seitenverhältnis der Bilder der Strahlenblende (192); (j) Wiederherstellen der Stromgröße durch die erste Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilterungssystems (120) des Mikroskops; (k) Ändern der Stromgröße durch eine zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) des Energiefilterungssystems (120) des Mikroskops; (l) Wiederholen der Schritte (a) bis (f); (m) Berechnen der inkrementalen Wirkung des Änderns der Stromgröße durch die zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf die Vergrößerung und das Seitenverhältnis der Bilder der Strahlenblende (192); (n) Schätzen der Änderungen der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses, die durch die Stromänderung an der ersten und der zweiten Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) bewirkt werden; (o) Berechnen der benötigten Stromänderungen für die erste und die zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136) auf der Grundlage von bevorzugten Werten der Vergrößerung des Seitenverhältnisses; (p) Anwenden der benötigten Stromänderungen auf die erste und die zweite Vergrößerungseinstellungs-Quadrupollinse (136); (q) Messen der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; (r) Vergleichen der gemessenen Vergrößerung und des gemessenen Seitenverhältnisses des Energiefilterungs-Systems (120) des Mikroskops mit bevorzugten Werten der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses; und (s) Wiederholen der Schritte (a) bis (r), falls der Unterschied zwischen dem gemessenen und dem bevorzugten Wert der Vergrößerung und des Seitenverhältnisses spezifische Toleranzen übersteigt.
  12. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 2, das weiter die Schritte umfasst: Erfassen von Bildern des Elektronenstrahls (108) mit einem Strahldetektor (130); Abtasten der Energie des Elektronenstrahls (108) über einen Rand der Spaltblendenöffnung (128S); Integrieren der Bilddichte der Bilder; Bestimmen einer sich ergebenden Oberflächendarstellung auf der Grundlage einer integrierten Bildintensität; Analysieren der sich ergebenden Oberflächendarstellung, um benötigte Einstellungen für das Energiefilter-System (120) des Mikroskops zu bestimmen; und Anwenden der Einstellungen auf das Energiefilter-System (120) des Mikroskops über die Verbindung zwischen dem Computer (126) und dem Mikroskop, um das Mikroskop automatisch einzustellen.
  13. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Abtastens der Energie des Elektronenstrahls (108) über einen Rand der Spaltblendenöffnung (128S) den Schritt des Abtastens des Elektronenstrahls aus einer Einstellung, bei der der Strahl vollständig blockiert ist, zu einer Einstellung, bei der der Strahl vollständig übertragen wird, umfasst.
  14. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Abtastens der Energie des Elektronenstrahls (108) über einen Rand der Spaltblendenöffnung (128S) den Schritt des Abtastens des Elektronenstrahls aus einer Einstellung, bei der der Strahl vollständig übertragen wird, zu einer Einstellung, bei der der Strahl vollständig blockiert wird, umfasst.
  15. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Abtastens der Energie des Elektronenstrahls (108) über einen Rand der Spaltblendenöffnung (128S) die Schritte umfasst: Schließen der Spaltblendenöffnung (128S) um etwa die Hälfte einer ursprünglichen Spaltblendenöffnung; Bewegen des Elektronenstrahls (108) auf eine der Spaltblendenhälften (U, L) der Spaltblende um etwa eine Hälfte der gegenwärtigen Spaltblendenöffnung hinter eine Spaltblendenkante (128U, 128L) der einen der Spaltblendenhälften der Spaltblende; Bewegen des Elektronenstrahls (108) kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit in die Spaltblendenöffnung (128S) zu einer Position, die etwa eine Hälfte der gegenwärtigen Spaltblendenöffnung hinter einer Spaltblendenkante (128U, 128L) der einen der Spaltblendenhälfte der Spaltblende liegt; Wiederherstellen der Spaltblendenöffnung auf die ursprüngliche Spaltblendenöffnung; und erneutes Zentrieren des Elektronenstrahls (108) innerhalb der Spaltblendenöffnung (128S).
  16. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Analysierens der sich ergebenden Oberflächendarstellung, um die benötigten Einstellungen für das Energiefilter-System (120) des Mikroskops zu bestimmen, die Schritte umfasst: Durchführen einer Anpassung einer im Allgemeinen zweidimensionalen linearen Gleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate an die sich ergebende Oberflächendarstellung, um Aberrationskoeffizienten der ersten Ordnung zu bestimmen; und Verwenden der Aberrationskoeffizienten der ersten Ordnung, um gegenwärtige Änderungen der spektrumfokussierenden Quadrupollinsen (122) zu bestimmen.
  17. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Analysierens der sich ergebenden Oberflächendarstellung, um die benötigten Einstellungen für das Energiefilterungssystems (120) des Mikroskops zu bestimmen, die Schritte umfasst: Durchführen einer Anpassung einer im Allgemeinen zweidimensionalen linearen Gleichung zweiter Ordnung nach der Methode der kleinsten Quadrate an die sich ergebende Oberflächendarstellung, um Aberrationskoeffizienten der zweiten Ordnung zu bestimmen; und Verwenden der Aberrationskoeffizienten der zweiten Ordnung, um gegenwärtige Änderungen der spektrumfokussierenden Sextupollinsen (122) zu bestimmen.
  18. Verfahren für die automatische Einstellung eines energiefilternden Transmissions-Elektronenmikroskops (100) nach Anspruch 5, wobei die Schritte des Analysierens der Elektronenbilder der Strahlenblende (192) und des Anwendens der Einstellung auf das Energiefilter-System (120) die Schritte umfassten: Lokalisieren von Positionen von Punkten innerhalb der Bilder der Strahlenblende (192); Ändern der Stromhöhe durch eine erste Sextupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; Berechnen der differentiellen sechsfachen Stärkekoeffizienten für Stromänderungen durch die erste Sextupollinse (136); Zurückstellen der Stromhöhe durch die erste Sextupollinse (136); Ändern der Stromhöhe durch die zweite Sextupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; Berechnen der differentiellen Stärkekoeffizienten für Stromänderungen durch die zweite Sextupollinse (136); Zurückstellen der Stromhöhe durch die zweite Sextupollinse (136); Ändern der Stromhöhe durch eine dritte Sextupollinse (136) des Energiefilter-Systems (120) des Mikroskops; Berechnen der differentiellen Stärkekoeffizienten für Stromänderungen durch die dritte Sextupollinse (136); Schätzen der Änderungen der Aberrationskoeffizienten für Stromänderungen der Sextupollinse; Berechnen der benötigten Stromänderungen für die Sextupollinsen (136); Anwenden der berechneten benötigten Stromänderungen auf die Sextupollinsen (136); Vergleichen der Aberrationskoeffizienten mit spezifizierten Toleranzen; und Wiederholen der vorstehend angegebenen Schritte, falls die Aberrationskoeffizienten nicht innerhalb der spezifizierten Toleranzen liegen.
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