FR2737785A1 - Procede et dispositif de positionnement d'un objet par rapport au point de focalisation d'un microscope - Google Patents

Abstract

Ce procédé et ce dispositif positionnent un objet par rapport au point de localisation (F) d'un microscope, l'objet étant placé sur une platine cartésienne pouvant se translater selon trois axes, s'incliner par rotation autour d'un axe d'inclinaison parallèle au deuxième axe (Y), et tourner autour du troisième axe. On amène un point à observer de l'objet au point de localisation (F); on mesure la hauteur (h) entre le point de localisation (F) et l'axe d'inclinaison; on soumet l'objet à une inclinaison d'angle ( theta) et on mesure cet angle ( theta); on calcule les paramètres de décalage ( DELTAX, DELTAZ) du point à observer, respectivement selon le premier et le troisième axe; et on corrige par translation opposée (- DELTAX, - DELTAZ) le positionnement de ce point, ce qui permet de le ramener au point de localisation (F), l'objet étant incliné, pour observation, d'une valeur ( theta) égale à l'angle d'inclinaison.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT D'UN
OBJET PAR RAPPORT AU POINT DE FOCALISATION D'UN MICROSCOPE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de positionnement d'un objet par rapport au point de focalisation d'un dispositif optique. Le dispositif optique considéré ici à titre d'exemple est un microscope électronique. Toutefois, cet exemple n'est aucunement limitatif ; la présente invention est applicable à tout équipement nécessitant le positionnement précis, c'est-a- dire au micron près, voire à un sous-multiple de micron près, d'un objet à des fins d'observation, de test et/ou d'analyse. Parmi ces équipements, on peut citer les dispositifs à faisceaux d'ions focalisés, les testeurs par faisceau d'électrons, ou encore les appareils de microanalyse de type ESCA, AES, SIMS, RBS, ELS, par exemple.

Relativement aux désignations précédentes, on indique les éléments ci-après
ESCA pour Electron Spectroscopy for Chemical Analysis
concerne un mode opératoire dans lequel le fais
ceau incident est un faisceau de rayons X, l'émis-
sion détectée étant celle d'électrons secondai
res
AES pour AUGER Electron Spectroscopy
concerne un mode opératoire dans lequel le fais
ceau incident est un faisceau d'électrons, l'émis
sion détectée étant celle d'électrons AUGER
SIMS pour Secondary Ion Mass Spectroscopy
concerne un mode opératoire dans lequel le fais
ceau incident est un faisceau d'ions, l'émission
détectée étant celle d'ions secondaires
RBS pour RUTHERFORD Backscattering Spectrometry
concerne un mode opératoire dans lequel le fais
ceau incident est un faisceau d'ions, l'émission
détectée étant celle d'ions primaires rétrodiffu sés ;
ELS ou EELS pour (Electrons) Energy Loss Spectrometry
concerne un mode opératoire dans lequel le fais
ceau incident est un faisceau d'électrons, l'émis
sion détectée étant celle d'électrons primaires
transmis.

Dans tous les cas, ces techniques consistent à envoyer sur échantillon un faisceau de particules ou de rayonnement et à détecter et analyser les particules ou le rayonnement réémis par l'objet sous l'impact de ce faisceau.

Lors de l'observation d'un objet à l'aide d'un microscope électronique, il est fréquemment nécessaire de modifier la position géométrique de l'objet afin d'optimiser les conditions d'observation, par exemple, en modifiant la distance de travail, c'est-à-dire la distance de l'objet à la lentille de l'objectif du microscope, ou en faisant varier l'angle d'inclinaison de l'objet par rapport à un plan de référence. Plus les accessoires équipant le microscope sont nombreux (spectromètre X, colonne à faisceau d'ions focalisés, etc.), chacun ayant ses propres conditions optimales de travail, plus ces changements de position sont fréquents.

Or afin de maintenir la zone d'intérêt de l'objet sous le faisceau d'électrons du microscope, c'est-à-dire sur l'image cible observée sur l'écran de ce dernier, il faut compenser ces mouvements en repositionnant l'objet de façon appropriée. I1 est important de maintenir la zone d'intérêt sur l'image cible, car si cette zone sort de cette image, lors du changement de conditions d'observation, elle peut être très difficile à retrouver. C'est le cas par exemple lorsque l'objet étudié est une cellule mémoire dont les dimensions sont de l'ordre de grandeur du micron, et que celle-ci est comprise dans un circuit intégré contenant des centaines de milliers d'autres cellules mémoires voisines identiques.

Dans l'art antérieur, on distingue deux types principaux de procédés et de dispositifs permettant de ramener un point à observer de l'objet au point de focalisation du microscope après changement des conditions d'observation.

Les microscopes correspondants comprennent une platine horizontale de positionnement pouvant être déplacée au moyen de réglages manuels, ou par actionnement de moteurs électriques pas à pas ou continus couplés à des codeurs de position. Les déplacements de la platine peuvent s'effectuer
- en translation selon deux axes X, Y perpendiculaires définissant un plan P parallèle au plan de la platine et selon un axe Z orthogonal à ce plan,
- en inclinaison par rapport au plan P par rotation autour d'un axe appelé axe de "tilt" en vocable anglosaxon, parallèle à l'axe Y, et
- en orientation par rotation autour de l'axe Z.

Les figures 1 et 2 représentent, de façon simplifiée et sans respecter l'échelle, un premier type de platine 1 de microscope de l'art antérieur, dont divers réglages qui vont être décrits permettent de ramener un point à observer d'un objet ou échantillon 20 au point de focalisation du microscope après changement des conditions d'observation.

La platine 1 comprend divers plateaux de positionnement 10, 11, 12, 13. Les déplacements de ces plateaux sont définis par les axes X, Y, Z définis précédemment, et sont illustrés sur la figure par des flèches. Cependant dans ce type de platine, l'axe de tilt, parallèle à l'axe
Y, est fixe. Un réglage selon l'axe Z déplaçant uniquement l'objet 20, et non le reste de la platine 1, permet d'amener le point à observer de l'échantillon sur l'axe de tilt. Ainsi, lors d'une inclinaison, les points situés sur l'axe de tilt ne subissent aucun déplacement. D'autre part, comme l'indique la figure 2, les déplacements selon les axes X et Y se font dans le plan d'inclinaison.Sur la figure 2, la position initiale horizontale de l'objet 20 est représentée en traits pointillés, sa position inclinée en traits pleins, 21 désigne l'objectif du microscope, et 22 le faisceau d'électrons émis.

L'inconvénient majeur de ce type de platine provient du fait que l'axe de tilt est fixe, comme on l'a mentionné ci-dessus. Cet axe ne peut donc être déplacé verticalement. Par conséquent, le repositionnement de l'objet de façon que le point à observer coïncide avec le point de focalisation de l'objectif ne peut avoir lieu qu'à une distance de travail déterminée unique. Cela limite considérablement les possibilités d'observation et constitue bien souvent un obstacle rédhibitoire à l'utilisation d'une telle platine.

On peut alors avoir recours à un type de platine plus élaboré qui, en plus des possibilités de réglage offertes par le type de platine qui vient d'être décrit, présente un réglage selon l'axe Z de l'ensemble de la platine, y compris l'axe de tilt. Ce deuxième type de platine de l'art antérieur permet donc de repositionner l'objet à toute distance de travail.

Cependant les deux platines de l'art antérieur présentent de nombreux inconvénients.

Tout d'abord, il s'agit de mécaniques de précision comportant cinq à six degrés de liberté. Elles sont donc complexes et, par suite, très coûteuses, les masses en mouvement étant relativement importantes eu égard aux précisions recherchées.

De plus, lors d'un mouvement d'inclinaison ou tilt, c'est l'ensemble de la platine qui se déplace. Or cet ensemble de pièces lourdes est supporté uniquement à une extrémité, où il est fixé à la structure; il se trouve donc en porte à faux, ce qui pose des problèmes de rigidité mécanique et de sensibilité aux vibrations. Ce problème est particulièrement marqué pour les platines à grands déplacements, c'est-à-dire dont les courses selon les axes X et Y sont de l'ordre de grandeur de 100 mm, ce qui nuit au degré de précision de l'ensemble.

En outre, ces dispositifs doivent fonctionner sous vide poussé, donc sans lubrification par huile ou graisse.

Or les nombreux engrenages, cardans, glissières et analogues compris dans ces transmissions mécaniques complexes constituent autant de sources de jeux ou de points de friction. Comme les grossissements auxquels on travaille atteignent couramment 10 000 et plus, dès que les jeux dépassent quelques microns, la manipulation devient très pénible.

La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif simples et peu coûteux de positionnement d'un objet sensiblement plan par rapport au point de focalisation d'un microscope, lesquels procédé et dispositif sont applicables à une platine de structure mécanique plus simple et donc moins coûteuse que celles de l'art antérieur précédemment décrites, plus rigide et appropriée aux grands déplacements.

Afin d'atteindre cet objectif, la présente invention propose un procédé de positionnement pour observation d'un objet sensiblement plan par rapport au point de focalisation d'un microscope, l'objet étant placé sur une platine cartésienne de positionnement en translation selon trois axes de référence X, Y, Z, en inclinaison par rapport à un plan formé par le premier et le deuxième axe de référence X,Y par rotation autour d'un axe de rotation parallèle au deuxième axe de référence Y, et en orientation par rotation autour d'un axe orthogonal Z à ce plan, caractérisé en ce que ce procédé consiste
- à amener un point à observer de la surface de l'objet en coïncidence avec le point de focalisation du microscope
- à mesurer l'écart, selon une direction suivant le troisième axe Z, séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation
- à soumettre l'objet à une inclinaison d'angle e déterminée pour observation correspondante et à mesurer la valeur d'inclinaison correspondante
- à calculer les paramètres de décalage AX, AZ, du fait de cette inclinaison, du point à observer de l'objet par rapport au premier respectivement au troisième axe X,
Z;
- à corriger par translation opposée -AX, -AZ le positionnement du point à observer de l'objet, ce qui permet de ramener le point à observer de l'objet en coincidence avec le point de focalisation du microscope, l'objet étant incliné, pour observation, d'une valeur e égale à l'angle d'inclinaison.

Afin d'atteindre cet objectif, la présente invention propose également un dispositif de positionnement pour observation d'un objet sensiblement plan par rapport au point de focalisation d'un microscope, l'objet étant placé sur une platine cartésienne de positionnement en translation selon trois axes de référence X, Y, Z, en inclinaison par rapport à un plan formé par le premier et le deuxième axe de référence X, Y par rotation autour d'un axe de rotation parallèle au deuxième axe de référence y, et en orientation par rotation autour d'un axe orthogonal à ce plan, la platine étant munie de mécanismes de positionnement correspondants, caractérisé en ce que celui-ci comprend
- un module de mesure de l'écart, selon une direction suivant le troisième axe Z, séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation, et
- un module de calcul des paramètres de décalage AX, AZ par rapport au premier et au troisième axe de référence, de tout point de l'objet, lorsque cet objet est soumis à une inclinaison d'angle 6 pour observation
- un module de commande en translation opposée -AX, -AZ des mécanismes de positionnement de la platine, pour corriger le positionnement de l'objet, ce qui permet de ramener au moins un point à observer de l'objet en coïncidence avec le point de focalisation du microscope, l'objet étant incliné, pour observation, d'une valeur e égale à l'angle d'inclinaison.

Le module de calcul des paramètres de décalage AX, AZ, respectivement selon le premier et le troisième axe de référence comprend
- un module de mesure de l'angle d'inclinaison e de I'objet ;
- un module de calcul du paramètre de décalage AX selon le premier axe de référence X, ce paramètre vérifiant la relation = = h.sinO
- un module de calcul du paramètre de décalage AZ selon le troisième axe de référence Z, ce paramètre vérifiant la relation Az = h.(l - cos0) où h représente la valeur de l'écart, selon la troisième direction Z, séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée suivante de modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels, outre les figures 1 et 2 déjà décrites relatives à l'art antérieur
- la figure 3A est une représentation schématique des différents paramètres pris en compte dans le procédé de positionnement de la présente invention
- la figue 3B est une construction géométrique expliquant le calcul de l'écart ente le point de focalisation du microscope et l'axe d'inclinaison par rotation dans un mode de réalisation de l'invention où le mouvement d'inclinaison par rotation est motorisé
- la figure 4 est un organigramme illustrant les étapes successives du procédé de positionnement de la présente invention
- la figure 5 est une représentation synoptique d'un mode de réalisation du dispositif de positionnement de la présente invention.

Le procédé et le dispositif de la présente invention s' appliquent à une platine de microscope cartésienne classique. Une telle platine est mobile en translation selon les trois axes X, Y, Z définis précédemment, en inclinaison autour d'un axe parallèle à Y, et en rotation autour de l'axe Z. En translation selon l'axe Z, deux possibilités de déplacement sont prévues : soit l'objet seul se déplace, soit l'ensemble de la platine est mis en mouvement. En revanche, pour le mouvement d'inclinaison ou tilt, seul l'objet s'incline. Les platines cartésiennes sont de structure plus simple que les autres platines de l'art antérieur décrites ci-dessus, plus rigides, et adaptées à de grands déplacements selon les différents axes - c'est leur domaine d'utilisation principal.

La figure 3A illustre les paramètres utilisés au cours des diverses étapes du procédé de la présente invention, lesquelles figurent sur l'organigramme de la figure 4.

On suppose l'objet à observer initialement placé sur une platine cartésienne. Comme l'indique la figure 4, une première étape 1000 consiste à amener un point à observer de l'objet au point de focalisation du microscope, désigné par F sur la figure 3A. Sur cette figure, la position de l'objet à l'issue de l'étape 1000 est repérée en traits pleins par 20a.

Comme l'indique la figure 4, une deuxième étape 1001 consiste à mesurer l'écart, suivant l'axe Z, ou hauteur h, qui sépare le point de focalisation F de l'axe de tilt, lequel se confond sur les figures 3 et 4 avec l'axe Y pour simplifier. Dans toute la suite, l'objet à observer sera considéré comme sensiblement plan. Ainsi, tous ses points sont sensiblement situés à la même hauteur h par rapport à l'axe de tilt.

La mesure de la hauteur h peut se faire de plusieurs façons. Si le mouvement de tilt est motorisé et non manuel, on incline l'objet d'un angle faible 60, par exemple 1 degré, de façon qu'il ne sorte pas du champ d'observation, et on mesure son déplacement latéral élémentaire ôX suivant l'axe X horizontal, c'est-à-dire l'axe
X du repère X, Y, Z avant inclinaison. On en déduit la hauteur h = SX/sin se " ôX/66. La figure 3B représente la construction géométrique correspondante.

Une autre méthode de mesure de h, applicable que le mouvement de tilt soit motorisé ou non, consiste à réaliser un étalonnage de la hauteur entre le point de focalisation F et l'axe de tilt Y, en fonction de l'intensité du courant de lentille, c'est-à-dire du courant d'alimentation des bobines constituant la lentille électronique de l'objectif. Ainsi, pour une série de valeurs d'intensité I du courant de lentille, on mesure les hauteurs h (I) respectives correspondantes entre le point de focalisation F et l'axe de tilt Y. Ensuite, avant inclinaison, on effectue la mise au point décrite à l'étape 1000 et, par comparaison de l'intensité du courant de lentille aux valeurs d'étalonnage, on en déduit la hauteur h associée.

L'étape suivante 1002 du procédé consiste à incliner l'objet et à mesurer l'angle de tilt e correspondant, par exemple à l'aide d'un potentiomètre, ou encore d'un codeur angulaire optique 12 bits/tour ou éventuellement 16 bits/tour.

Sur la figure 3A, la position de l'objet à l'issue de l'étape 1002 est repérée en traits pleins par 20b. Au cours de l'inclinaison, l'objet subit un décalage latéral
AX selon l'axe X horizontal, et un décalage vertical AZ selon l'axe Z vertical, illustrés par la figure 3A. L'étape 1003 consiste à calculer ces décalages.

Il ressort clairement de la figure 3A que les paramètres de décalage AX et AZ vérifient les relations
AX = h.sin6 (1)
AZ = h.(l - cos8). (2)
Une première méthode pour obtenir les valeurs de ces paramètres consiste à les calculer à partir des relations précédentes, sachant que la valeur de h a été obtenue à l'étape 1001 et la valeur de e, à l'étape 1002.Dans ce cas, l'étape suivante 1004 consiste à corriger le positionnement du point à observer par des translations de même longueur dans des sens opposés, c'est-à-dire de valeur -AX selon l'axe X, et -AZ, selon l'axe Z, soit par réglage manuel, soit par transmission des corrections à effectuer à des moteurs respectifs, si les déplacements selon les axes X et Z sont motorisés. Le point à observer de l'objet est alors ramené en coïncidence avec le point de focalisation F, l'objet restant incliné d'un angle e comme indiqué sur la figure 3A en traits pointillés en 20c.

Une deuxième méthode de réalisation des étapes 1003, 1004 consiste à mesurer l'évolution de l'angle de tilt pendant l'inclinaison, en relevant ses valeurs successives à des instants successifs proches ti séparés par des intervalles de temps égaux élémentaires x. Soient ei la valeur de l'angle de tilt élémentaire entre les positions de l'objet aux instants ti et ti+l, Axi la valeur du décalage élémentaire horizontal entre ces mêmes positions de l'objet, et AZi la valeur du décalage élémentaire vertical entre ces mêmes positions de l'objet.A chaque instant ti, on corrige le positionnement du point à observer par deux translations élémentaires de valeurs respectives -Axi selon l'axe X horizontal et -AZi selon l'axe Z vertical calculées à partir des relations
AXi = h.sin6i (3)
AZi = h.(l - cosEi). (4)
La résolution des déplacements motorisés sur les platines cartésiennes utilisées est typiquement de 0,1 um et permet donc de tels déplacements élémentaires.

Une troisième méthode pour l'étape 1003 consiste à calculer le paramètre de décalage latéral AX par traitement du signal vidéo formant l'image de l'objet observé sur l'écran du microscope, dans le cas d'un microscope électronique à balayage.

De préférence, on commence par régler la direction du balayage ligne par le faisceau électronique de façon qu'elle coïncide avec la direction du décalage latéral de l'objet. Sur les dispositifs de balayage des microscopes actuels, ce réglage est possible. Lorsqu'on incline l'objet, on observe donc un déplacement latéral selon l'axe X de son image sur l'écran, accompagné d'une compression, qui est négligeable, selon ce même axe X.

Avant inclinaison, on mémorise au cours d'une première acquisition une ou plusieurs lignes de pixels de l'image de l'objet. Après inclinaison, on mémorise au cours d'une deuxième acquisition les lignes homologues de l'image. Autrement dit, si on a mémorisé avant inclinaison la ième ligne de l'image, on mémorise à nouveau, après inclinaison, cette ième ligne. Puis pour chaque couple de lignes homologues, on calcule la fonction d'intercorrélation des pixels, c'est-à-dire la fonction d'intercorrélation entre le signal représentant, par exemple, la luminance des pixels en fonction de leur rang dans la ligne mémorisée avant inclinaison, et le signal représentant la luminance des pixels en fonction de leur rang dans la ligne mémorisée après inclinaison. On détermine ensuite le maximum de la fonction d'intercorrélation. Cette opération fournit la valeur du décalage latéral de l'image entre les deux acquisitions, exprimée en nombre de pixels. Notons que si plusieurs fonctions d'intercorrélation respectivement associées à plusieurs couples de lignes homologues ont été calculées, on obtiendra une précision plus élevée sur la valeur du décalage latéral, en effectuant la moyenne des diverses valeurs de décalage obtenues. Puis, à partir de la valeur du grossissement utilisé, donnée fournie par le microscope, on en déduit le décalage réel
AX cherché, exprimé en microns.

On obtient ensuite AZ à partir de AX, en utilisant les relations (1) et (2) précédentes : d'après (1), e =
Arcsin (AX/h). En reportant dans (2), on a AZ = h.(l - cos (Arcsin (AX/h))) La valeur de h ayant été déterminée à l'étape 1001, et la valeur de AX venant d'être calculée, on obtient la valeur de AZ.

En variante, au lieu d'effectuer uniquement deux acquisitions de lignes dont une avant inclinaison et une après inclinaison, on peut effectuer une série d'acquisitions, au cours de l'inclinaison, à des instants successifs proches mi séparés par des intervalles de temps égaux élémentaires. Par exemple, si la fréquence de balayage ligne est Fl, exprimée en Hertz, et si on mémorise à un instant mi la kième ligne de pixels de l'image et si on mémorise à un instant successif mi+l cette kième ligne, le faisceau d'électrons aura balayé entre les deux acquisitions n x P lignes, où P désigne le nombre de lignes de l'image et n est un entier positif. L'intervalle de temps entre les instants d'acquisition mi et mi+l est donc de n x P/Fl secondes.Si le balayage est de type entrelacé avec une fréquence trame de 50 Hz, le plus petit intervalle de temps qu'on peut choisir (n = 1) est égal à la période de balayage image, soit 1/25 s = 40 ms = P/Fl. Pour chaque couple d'acquisitions, on calcule la fonction d'intercorrélation définie précédemment et on en déduit, de la même façon que précédemment, c'est-à-dire à partir du maximum de la fonction d'intercorrélation, la valeur du décalage élémentaire latéral Axai, et donc la valeur du décalage élémentaire vertical, AZi = h.(l - cos (Arcsin (AXi/h))) pour chaque instant mi.Ainsi, à l'étape 1004, on corrige à chaque instant mi le positionnement de l'objet par deux translations élémentaires compensatoires de valeurs respectives -Axi selon l'axe X et -AZi selon l'axe Z.

Dans le cas particulier où l'image cible est celle d'un réseau de cellules mémoires identiques, le calcul de la fonction d'intercorrélation peut être réalisé sur deux lignes de pixels successives ou non, obtenues du fait du balayage électronique, l'intervalle de balayage ligne provoquant sur chacune de ces lignes un décalage spatial élémentaire Axi correspondant engendré par l'inclinaison de l'objet observé.

La figure 5 représente schématiquement, dans un mode de réalisation, les différents éléments d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus.

Le dispositif comprend un module 30 de mesure de la hauteur h selon l'axe Z entre le point de focalisation du microscope et l'axe de tilt. Dans un mode de réalisation particulier, le module 30 comprend deux sous-modules : un sous-module d'étalonnage permettant d'établir et de mémoriser une série de valeurs de hauteurs h(I), chacune étant associée à une valeur d'intensité I du courant de lentille; et, connecté au sous-module d'étalonnage, un sousmodule de comparaison qui compare la valeur d'intensité du courant de lentille aux valeurs d'étalonnage contenues dans le sous-module d'étalonnage et qui en déduit la valeur de la hauteur h recherchée.

Le module 30 peut par exemple consister en une mémoire morte reprogrammable électriquement contenant une table de valeurs d'étalonnage.

La sortie du module 30 est connectée à une entrée d'un module 31 de calcul des paramètres de décalage AX, AZ de l'objet lors d'une inclinaison d'angle 6. Le module 31 comprend un module 310 de mesure de l'angle d'inclinaison e, un module 311 de calcul du paramètre de décalage latéral AX et un module 312 de calcul du paramètre de décalage vertical AZ. Le module 310 peut par exemple être constitué d'un potentiomètre, ou d'un codeur angulaire optique 12 bits/tour ou 16 bits/tour, comme on l'a mentionné précédemment. La sortie du module 310 est connectée, d'une part, à une entrée du module 311 de calcul du paramètre de décalage latéral AX, et d'autre part, à une entrée du module 312 de calcul du paramètre de décalage vertical AZ.

Dans un premier mode de réalisation, le module 311 reçoit la valeur de la hauteur h en provenance du module 30 et la valeur de l'angle de tilt e en provenance du module 310 effectue l'opération mathématique h.sine, et fournit en sortie AX = h.sin0. Dans ce même mode de réalisation, le module 312 reçoit de même les valeurs h et e et fournit en sortie AZ = h.(l - cos8).

Dans un deuxième mode de réalisation, le module 311 reçoit la valeur de la hauteur h en provenance du module 30, ainsi que les valeurs successives ei, en provenance du module 310, de l'angle de tilt élémentaire entre des instants ti et ti+l successifs proches séparés par des intervalles de temps égaux élémentaires t, au cours de l'inclinaison, et calcule successivement pour chaque intervalle de temps t la valeur du décalage élémentaire latéral Axi à partir de l'opération mathématique figurant dans la formule (3) donnée précédemment.Dans ce deuxième mode de réalisation, le module 312 reçoit de même la valeur h du module 30 et les valeurs successives 6i du module 310, et calcule successivement pour chaque intervalle de temps t la valeur du décalage élémentaire vertical AZi à partir de l'opération mathématique figurant dans la formule (4) donnée précédemment.

Dans un troisième mode de réalisation, où le microscope comprend un dispositif d'acquisition et de mémorisation de plusieurs lignes de pixels de l'image de l'objet, le module 311, dont l'entrée est connectée au dispositif d'acquisition et de mémorisation de lignes, comprend un module de calcul de la fonction d'intercorrélation d'un couple de lignes de pixels.Ce module de calcul permet au module 311 de délivrer, pour le maximum de la fonction d'intercorrélation, la valeur du paramètre de décalage latéral AX. Dans ce troisième mode de réalisa tion, l'entrée du module 312 est connectée à une sortie du module 311 et par cette entrée, le module 312 reçoit la valeur de AX. Le module 312 reçoit également la valeur h en provenance du module 30, effectue l'opération mathématique h.(l - cos (Arcsin (AX/h))), et fournit en sortie AZ = h.(l - cos (Arcsin (AX/h))).

Dans une variante de ce troisième mode de réalisation, le module 311 calcule successivement, au cours de l'inclinaison, des valeurs élémentaires de décalage latéral AXi pour une série d'intervalles de temps élémentaires proches égaux, à partir des maxima correspondants des fonctions d'intercorrélation associées aux acquisitions de lignes effectuées successivement pour chacun de ces intervalles de temps.Dans cette variante, le module 312, connecté au module 311, reçoit les valeurs successives Axai, ainsi que la valeur h en provenance du module 30, et calcule successivement les valeurs élémentaires de décalage vertical AZi en effectuant, pour chacun des intervalles de temps, l'opération mathématique h.(1 - cos (Arcsin (AXi/h))), dont les résultats, fournis successivement en sortie du module 312, sont les valeurs successives de décalage vertical Azi.

Les modules de calcul 311 et 312 peuvent etre constitués par exemple par des tables de consultation délivrant à partir des variables d'entrées le résultat du calcul.

La sortie du module 311 et la sortie du module 312 sont connectées à une entrée d'un module de commande 32 lui-meme connecté à des mécanismes 33 de positionnement de la platine du microscope.

Les mécanismes 33 de positionnement comprennent soit des moteurs qui déplacent des plateaux de positionnement correspondants respectivement selon l'axe X et selon l'axe Z, soit des vis de réglage manuel qui ont le même effet.

Le module de commande 32 reçoit en provenance du module 31 les valeurs des décalages globaux AX, AZ ou élémentaires successifs AXi, AZi, selon le mode de réalisation envisagé, et transmet aux mécanismes 33 de positionnement un ordre de déplacement en translation de -AX, -AZ ou -Axi, -AZi, selon le mode de réalisation. Si les mécanismes 33 sont motorisés, cet ordre provoque automatiquement l'actionnement des moteurs appropriés. Cet ordre peut être élaboré au moyen d'une boucle d'asservissement de type PID (Proportionnel Intégral Dérivé) de type proportionnel et/ou dérivé, afin de commander respectivement le déplacement et/ou la vitesse de déplacement des plateaux de positionnement. Si les mécanismes 33 ne sont pas motorisés, l'ordre élaboré dans le module 32 se traduit par une indication de la valeur des déplacements à effectuer par l'opérateur au moyen des vis de réglage.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de positionnement pour observation d'un objet sensiblement plan par rapport au point de focalisation d'un microscope, l'objet étant placé sur une platine cartésienne de positionnement en translation selon trois axes de référence (X, Y, Z), en inclinaison par rapport à un plan formé par le premier et le deuxième axe de référence (X,Y) par rotation autour d'un axe de rotation parallèle au deuxième axe de référence (Y), et en orientation par rotation autour d'un axe orthogonal audit plan, caractérisé en ce que ce procédé consiste

- à amener un point à observer de la surface de l'objet en coïncidence avec le point de focalisation du microscope

- à mesurer l'écart, selon une direction suivant le troisième axe (Z), séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation

- à soumettre l'objet à une inclinaison d'angle (o) déterminée pour observation correspondante et à mesurer la valeur d'inclinaison correspondante

- à calculer les paramètres de décalage (AX, AZ), du fait de cette inclinaison, du point à observer de l'objet par rapport au premier respectivement au troisième axe (X, Z)

- à corriger par translation opposée (-AX, -AZ) le positionnement du point à observer de l'objet, ce qui permet de ramener ledit point à observer de l'objet en coïncidence avec le point de focalisation du microscope, l'objet étant incliné, pour observation, d'une valeur (o) égale à l'angle d'inclinaison.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour une valeur (h) dudit écart et une valeur (o) de l'angle d'inclinaison, lesdits paramètres de décalage (AX, AZ) selon le premier et le troisième axe de référence vérifient les relations

AX = h.sin6

AZ = h.(l - cos0).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la valeur d'inclinaison (e) est effectuée par échantillonnage à des instants successifs distincts (ti) séparés par des intervalles de temps égaux (t), ce qui permet de corriger par translation opposée correspondante de décalages élémentaires (-AXi, -AZi) le positionnement du point à observer de l'objet, à chaque instant d'échantillonnage, l'objet étant ainsi sensiblement soumis à la seule inclinaison par rotation au voisinage du point de focalisation du microscope.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit microscope étant constitué par un microscope électronique, la mesure de l'écart, selon la troisième direction (Z), séparant le point de focalisation de l'axe d'inclinaison par rotation consiste

- à étalonner la distance séparant le point de focalisation du microscope électronique dudit axe d'inclinaison par rotation, en fonction du courant d'alimentation des bobines constituant la lentille électronique de l'objectif du microscope électronique, selon une pluralité de valeurs d'étalonnage

- à déterminer ladite valeur d'écart par comparaison de la valeur dudit courant d'alimentation desdites bobines auxdites valeurs d'étalonnage.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit microscope électronique étant constitué par un microscope électronique à balayage pour lequel un balayage ligne de la surface de l'objet par le faisceau électronique permet d'obtenir et de mémoriser une succession de lignes de pixels d'image, suivant le premier axe de référence (X), l'étape consistant à calculer le paramètre de décalage (AX) selon le premier axe de référence (X) consiste à calculer le décalage à partir de la fonc tion d'intercorrélation des pixels d'au moins une première et une deuxième ligne de pixels d'image.

6. Dispositif de positionnement pour observation d'un objet sensiblement plan par rapport au point de focalisation d'un microscope, l'objet étant placé sur une platine cartésienne de positionnement en translation selon trois axes de référence (X, Y, Z), en inclinaison par rapport à un plan formé par le premier et le deuxième axe de référence (X, Y) par rotation autour d'un axe de rotation parallèle au deuxième axe de référence (Y), et en orientation par rotation autour d'un axe orthogonal audit plan, ladite platine étant munie de mécanismes (33) de positionnement correspondants, caractérisé en ce que celui-ci comprend

- des moyens (30) de mesure de l'écart, selon une direction suivant le troisième axe (Z), séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation, et

- des moyens (31) de calcul des paramètres de décalage (AX, Az) par rapport au premier (X) et au troi sième (Z) axe de référence, de tout point de l'objet, lorsque cet objet est soumis à une inclinaison d'angle (6) pour observation

- des moyens (32) de commande en translation opposée (-AX, -AZ) desdits mécanismes (33) de positionnement de la platine, pour corriger le positionnement dudit objet, ce qui permet de ramener au moins un point à observer de l'objet en coïncidence avec le point de focalisation du microscope, l'objet étant incliné, pour observation, d'une valeur (o) égale à l'angle d'inclinaison.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (31) de calcul des paramètres de décalage (Ax, AZ) respectivement selon le premier et le troisième axe de référence (X, Z) comprennent

- des moyens (310) de mesure de l'angle d'inclinaison (6) dudit objet

- des moyens (311) de calcul du paramètre de décalage (AX) selon le premier axe de référence (X), ledit paramètre vérifiant la relation

AX = h.sine

- des moyens (312) de calcul du paramètre de décalage (AZ) selon le troisième axe de référence (Z), ledit paramètre vérifiant la relation

AZ = h.(l - cos0) où h représente la valeur de l'écart, selon la troisième direction (Z), séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens (310) de mesure de l'angle d'inclinaison (0) dudit objet comprennent un codeur angulaire optique.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit microscope étant un microscope électronique, lesdits moyens (30) de mesure de l'écart, selon la troisième direction (Z), séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation comprennent

- des moyens d'étalonnage de la distance séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation, en fonction du courant d'alimentation des bobines constituant la lentille électronique de l'objectif du microscope électronique, lesdits moyens permettant d'établir et de mémoriser une pluralité de valeurs d'étalonnage

- des moyens de calcul de ladite valeur d'écart par comparaison de la valeur dudit courant d'alimentation desdites bobines auxdites valeurs d'étalonnage.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit microscope électronique étant un microscope électronique à balayage, pour lequel un balayage ligne de la surface de l'objet par le faisceau électronique permet d'obtenir et de mémoriser une succes sion de lignes de pixels d'image, suivant le premier axe de référence (X), lesdits moyens (311, 312) de calcul des paramètres de décalage (AX, AZ) respectivement selon le premier et le troisième axe de référence (X,Z) comportent::

- un module de calcul de la fonction d'intercorrélation entre au moins une première et une deuxième ligne de pixels d'image, ce module de calcul permettant de délivrer pour un extremum de valeur de ladite fonction d'intercorrélation la valeur du paramètre de décalage (AX) d'image dans la première direction (X)

- un module de calcul, à partir de ladite valeur d'écart (h) séparant le point de focalisation du microscope de l'axe d'inclinaison par rotation et du paramètre de décalage (AX) d'image dans la première direction, du paramètre de décalage (AZ) d'image dans la troisième direction (Z) à partir de la relation

Az = h.(l - cos (Arcsin (AX/h))).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens (311, 312) de calcul des paramètres de décalage (AX, AZ) comportent en outre

- des moyens de sélection d'au moins deux lignes par décimation de lignes successives au pas P, où P désigne le pas d'échantillonnage spatial des lignes d'image, ce qui permet, pour une fréquence ligne F1 de balayage d'image, de délivrer des valeurs des paramètres de décalage élémentaires d'image (AXi, AZi) avec AZi = h.(l-cos (Arcsin (AXi/h))) échantillonnées à des instants (mi) espacés d'une durée constante T = P/F1 et de corriger par translation opposée correspondante de décalages élémentaires (-AXi, -AZi), le positionnement du point à observer de l'objet, à chaque instant d'échantillonnage, l'objet étant sensiblement soumis à la seule inclinaison par rotation au voisinage du point de focalisation du microscope.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens (32) de commande en translation opposée (-AX, -AZ) des mécanis mes de positionnement comprennent une boucle d'asservissement de type proportionnel et/ou dérivé, du positionnement de ladite platine dans les trois directions des axes de référence (X, Y, Z).