KR20210016267A - 하전 입자 현미경을 사용한 샘플 검사 방법 - Google Patents

하전 입자 현미경을 사용한 샘플 검사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210016267A
KR20210016267A KR1020200086988A KR20200086988A KR20210016267A KR 20210016267 A KR20210016267 A KR 20210016267A KR 1020200086988 A KR1020200086988 A KR 1020200086988A KR 20200086988 A KR20200086988 A KR 20200086988A KR 20210016267 A KR20210016267 A KR 20210016267A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
detector
stack
type
data
Prior art date
Application number
KR1020200086988A
Other languages
English (en)
Inventor
토마시 투마
얀 클루사체크
이르지 페트르제크
Original Assignee
에프이아이 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에프이아이 컴파니 filed Critical 에프이아이 컴파니
Publication of KR20210016267A publication Critical patent/KR20210016267A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20091—Measuring the energy-dispersion spectrum [EDS] of diffracted radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/203—Measuring back scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/2206—Combination of two or more measurements, at least one measurement being that of secondary emission, e.g. combination of secondary electron [SE] measurement and back-scattered electron [BSE] measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • G01N23/2252—Measuring emitted X-rays, e.g. electron probe microanalysis [EPMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/03—Investigating materials by wave or particle radiation by transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/045—Investigating materials by wave or particle radiation combination of at least 2 measurements (transmission and scatter)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/053—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection back scatter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/056—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection diffraction
    • G01N2223/0563—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection diffraction measure of energy-dispersion spectrum of diffracted radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/071—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission combination of measurements, at least 1 secondary emission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/401—Imaging image processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/22—Treatment of data
    • H01J2237/221—Image processing
    • H01J2237/225—Displaying image using synthesised colours
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2803—Scanning microscopes characterised by the imaging method

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

본 발명은 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 샘플뿐만 아니라 하전 입자 빔을 제공하는 단계; 샘플에 걸쳐 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계; 및 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제1 유형의 방출물을 제1 검출기를 사용하여 검출하는 단계를 포함한다. 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보는 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하기 위해 사용된다. 추가 단계에서, HSV 색 공간을 참조하여, 대응하는 복수의 상이한 색채가 복수의 서로 다른 페이즈에 연관된다. 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제2 유형의 방출물은 제2 검출기를 사용하여 검출된다. 최종적으로, 샘플의 이미지 표현이 제공된다.

Description

하전 입자 현미경을 사용한 샘플 검사 방법{A METHOD OF EXAMINING A SAMPLE USING A CHARGED PARTICLE MICROSCOPE}
본 발명은 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 샘플의 영역에 걸쳐 스캔되는 하전 입자 빔에 응답하여 샘플로부터 제1 유형의 방출물을 제1 검출기를 사용하여 검출하는 단계, 및 샘플을 검사하기 위해 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하는 단계를 포함한다.
하전 입자 현미경 검사법은 널리 알려져 있으며, 특히 전자 현미경 검사의 형태로 미세한 물체를 이미징하기 위해 점점 더 중요해지는 기술이다. 역사적으로, 전자 현미경의 기본 속은 투과형 전자 현미경(TEM), 주사형 전자 현미경(SEM), 및 주사 투과형 전자 현미경(STEM)과 같은 다수의 주지된 장치 종으로 발전해 왔고, 또한 "기계가공" 집속 이온 빔(FIB)을 추가적으로 사용하여 예를 들어 이온 빔 밀링 또는 이온 빔 유도 증착(IBID)과 같은 지원 활동을 가능하게 하는 소위 "이중 빔" 장치(예를 들어, FIB-SEM)와 같은 다양한 하위 종으로 발전해 왔다. 당업자는 하전 입자 현미경 검사의 상이한 종에 정통할 것이다.
주사 전자 빔에 의한 시편의 조사는 2차 전자, 후방 산란 전자, X-선 및 음극선 발광(적외선, 가시광선, 및/또는 자외선 광자)의 형태로 시편으로부터 "보조" 방사선의 방출을 촉진시킨다. 이러한 방출 방사선의 하나 이상의 성분을 검출하여 샘플 분석을 위해 사용할 수 있다.
통상적으로, SEM에서, 후방 산란 전자는, 각 후방 산란 전자가 반도체 검출기에서 다수의 전자-정공 쌍을 생성함에 따라 증폭되는, 고체 검출기에 의해 검출된다. 후방 산란 전자 검출기 신호는 빔이 스캔되면서 이미지를 형성하는 데 사용되며, 각 이미지 포인트의 밝기는 1차 빔이 샘플을 가로질러 이동함에 따라 샘플 상의 대응 포인트에서 검출되는 후방 산란 전자의 수에 의해 결정된다. 이미지는 검사될 샘플의 토폴로지에 대한 정보만을 제공한다.
"에너지 분산형 x-선 분광법" 또는 "EDS"로 지칭되는 과정에서, 전자 빔에 응답하여 샘플로부터 나오는 x-선의 에너지가 측정되고 히스토그램으로 플로팅되어 재료별 스펙트럼을 형성한다. 측정된 스펙트럼은 다양한 원소의 공지된 스펙트럼과 비교되어 어떤 원소와 미네랄이 전술한 샘플에 존재하는지를 결정할 수 있다.
EDS의 단점 중 하나는 샘플에 대한 x-선 스펙트럼을 축적하는 데 상당한 시간이 소요된다는 점이다. 통상적으로, 이산 분석 포인트를 갖는 그리드가 사용된다. 전자 빔은 EDS 검출기가 x-선을 기록하는 동안 각 분석 포인트에 머무른다. 충분한 x-선 카운트가 기록되면, 빔은 다음 분석 포인트로 이동한다. EDS 검출기로부터의 신호는 각 분석 포인트에 대한 x-선 스펙트럼 곡선을 생성하는 신호 처리 유닛으로 전송되어, 해당 분석 포인트에 가장 적합한 것을 선택하기 위해 공지된 미네랄 페이즈의 광범위한 라이브러리에 부합될 수 있다.
EDS 데이터와 SEM 데이터 양자를 검사 중인 샘플의 단일 이미지로 결합하기 위해 광범위한 후처리 분석을 사용하는 것으로 알려져 있다. 후처리 분석에는 많은 자원이 필요하므로, 완료되어 사용자에게 보여 주기까지 시간이 많이 걸린다.
이를 감안해서, 본 발명의 목적은 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 개선된 방법을 제공하는 것으로, 여기서 검출된 방출물의 스펙트럼 정보는 해당 샘플을 검사하기 위해 사용된다. 특히, 본 발명의 목적은 보다 신속하고 및/또는 보다 정확하게 샘플에 대한 정보를 획득하고 해당 정보를 사용자에 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 청구범위 제1항에 정의된 바와 같이, 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 방법을 제공한다. 본 방법은 샘플뿐만 아니라 하전 입자 빔을 제공하는 단계, 및 샘플에 걸쳐 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 본 방법은 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제1 유형의 방출물을 제1 검출기를 사용하여 검출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하기 위해 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하는 단계를 더 포함한다. 이제, 본원에 개시된 바와 같이, 본 방법은 HSV 색 공간을 참조하여 대응하는 복수의 상이한 색채를 복수의 서로 다른 페이즈에 연관시키는 단계를 포함한다. 이는 상이한 색조(예를 들어, 녹색, 적색, 주황색, 청색)가 상이한 페이즈(예를 들어, 원소, 화학 물질, 미네랄 등)에 할당됨을 의미한다. HSV 색 공간은 특정 색상의 속성을 설명하기 위해 색조(흔히, "색상", 예를 들어 적색, 녹색, 청색으로 지칭됨), 채도(흔히, 색상의 강렬함 또는 순수함으로 지칭됨), 및 명도(흔히, 색상의 명암으로 지칭됨)를 사용하는 색 공간이다. HSV 색 공간은 원통형 기하학적 구조로 표현될 수 있는데, 이러한 구조에서 색조는 0°에서 적색 원색에서 시작하여 120°에서 녹색 원색 및 240°에서 청색 원색을 통과한 다음 360°에서 적색으로 다시 복귀되는 각도 치수로 표시된다. 중앙 수직 축은 하부인 명도 0의 흑색에서 상부인 명도 1의 백색에 이르는 중성색, 무채색, 또는 회색으로 구성된다. 반경이 증가하면, 색상의 채도가 증가한다.
원칙적으로, 임의의 색상은 실제 색 공간이 사용되는 것과 관계없이 HSV 색 공간에서 설명될 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 바와 같은 방법은 특정 색 공간의 사용에 제한되지 않고, (모든 RGB 색상도 HSV 색 공간을 참조하여 설명될 수 있으므로) RGB 색 공간에도, 또는 그러한 이유로 임의의 다른 색 공간에 적용될 수 있다.
본원에 정의된 바와 같이, 본 방법은 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제2 유형의 방출물을 제2 검출기를 사용하여 검출하는 단계를 더 포함한다.
본 방법에 따르면, 제어 유닛은 샘플의 이미지 표현을 제공하는 데 사용되고, 여기서 제2 유형의 방출물이 사용되고, 이미지 표현은 복수의 상이한 페이즈를 표현하기 위해 연관된 상이한 색채를 또한 포함한다. 제어 유닛은 제1 유형의 방출물을 분석하고 샘플의 이미지 표현을 제공하기 위해 분석 결과를 제2 유형의 방출물과 결합하도록 마련된다. 특히, 제어 유닛은, 예를 들어 하전 입자 빔이 샘플에 걸쳐 스캔되는 동안, 실시간으로 이미지 표현을 제공하도록 마련될 수 있다. 제어 유닛을 사용함으로써, 샘플의 실시간 채색 이미지 표현을 사용자에게 제공할 수 있고, 여기서 채색 이미지는 상이한 색조로 인코딩된 페이즈의 정보를 포함한다. 이미지 표현은 단일 이미지일 수 있지만, 복수 이미지의 사용 또는 이미지 표현 등을 포함하는 데이터 테이블이 또한 고려될 수 있다. 이미지 표현은 상이한 명도 및/또는 상이한 채도를 포함할 수도 있다.
제2 유형의 방출물은 예를 들어 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자일 수 있다. 제2 유형의 방출물은, 일 실시예에서, 이미지 표현 내에서 상이한 명도를 인코딩하는 데 사용된다. 다시 말해서, SEM은 검사 중인 샘플의 그레이스케일 이미지를 획득하기 위해 사용되고, 이미지 표현 내에서 바람직하게는 EDS와 관련된, 제1 유형의 방출물과 관련된 스펙트럼 데이터를 인코딩하기 위해, 바람직하게는 해당 이미지의 상부에서, 색상이 사용된다. 제1 유형의 방출물은, 일 실시예에서, 이미지 표현 내에서 상이한 채도를 인코딩하는 데 사용된다. 이러한 방식으로, HSV 색 공간에 인코딩된 유의미한 데이터를 포함하는 샘플의 이미지 표현이 사용자에게 역시 실질적으로 실시간으로 제공될 수 있다.
이에 의해, 본원에 정의된 바와 같은 목적이 달성된다. 이제, 본 방법의 실시예를 보다 상세하게 설명할 것이다.
일 실시예에서, 본 방법은 스펙트럼 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 제1 유형의 검출된 방출물 및/또는 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 스펙트럼 데이터 스택에 저장하는 단계를 포함한다. 스펙트럼 데이터 스택은 제1 유형의 방출물과 관련된 미가공 입력 데이터를 효율적인 방식으로 생성, 저장, 및 유지할 수 있는 데이터 구조로 사용된다. 그 후, 스펙트럼 데이터 스택은 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하여 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하는 데 사용될 수 있다. 스펙트럼 데이터 스택은 미가공 입력 데이터를 계층적으로 구성하는 데 사용되어, 제어 유닛은 미가공 입력 데이터를 효율적으로 전산 처리할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 화학적 조성 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 화학적 조성 데이터 스택에 복수의 서로 다른 페이즈를 저장하는 단계를 포함한다. 스펙트럼 데이터 스택은 미가공 입력 데이터를 포함할 수 있고, 화학적 조성 데이터 스택은 연관된 페이즈(즉, 화학적 조성)를 비롯한, 스펙트럼 데이터 스택의 분석된 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 데이터 스택은 처리 및 분석되고 그 결과는 새로운 데이터 스택(본 실시예에서는 화학적 조성 데이터 스택)에 저장된다. 이는 데이터의 효율적인 저장 및 조작을 제공하고, 미가공 입력 데이터를, 예를 들어 나중에 사용하기 위해 체계적인 구조로 유지시킨다.
일 실시예에서, 본 방법은 색상 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 색상 데이터 스택에 복수의 상이한 색채를 저장하는 단계를 포함한다. 본 실시예에서, (예를 들어, 스펙트럼 데이터 스택 및/또는 화학적 조성 데이터 스택 옆에) 추가 데이터 스택이 제공될 수 있다. 이는 중간 결과를 쉽게 이용할 수 있게 하여 데이터의 효율적인 저장 및 조작을 제공한다.
일 실시예에서, 복수의 데이터 스택 계층 중 적어도 하나는 다수의 픽셀을 포함하고, 여기서 각 픽셀은 샘플의 일부와 연관된다. 도입부에서 언급된 바와 같이, 픽셀은 그리드의 분석 포인트와 연관될 수 있다. 또한, 픽셀은 하전 입자 현미경으로 얻을 수 있는 해상도와 연관될 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 스택(예를 들어, 스펙트럼 데이터 스택, 화학적 조성 데이터 스택, 및/또는 색상 데이터 스택) 중 적어도 하나는 복수의 데이터 스택 계층을 포함한다. 데이터 스택 계층 중 제1 계층은 픽셀 기준으로 데이터를 포함할 수 있다(즉, 실질적으로 각 픽셀은 하나의 연관된 데이터 입력을 포함한다).
픽셀의 수는 데이터 스택 계층마다 실질적으로 다른 것으로 고려할 수 있다. 그 후, 추가 데이터 스택 계층은 소위 슈퍼 픽셀 기준으로 데이터를 포함할 수 있으며, 여기서 각 슈퍼 픽셀은 복수의 그룹화된 픽셀을 포함한다. 이러한 방식으로, 둘 이상의 픽셀은 하나의 슈퍼 픽셀로 함께 그룹화되고, 실질적으로 각 슈퍼 픽셀은 해당 슈퍼 픽셀에 대한 하나의 연관된 데이터 요소를 포함한다. 더 큰 슈퍼 픽셀을 포함하는(즉, 이전 데이터 스택 계층의 슈퍼 픽셀과 비교하여, 더 많은 그룹화된 픽셀을 포함하는) 추가 데이터 스택 계층이 사용되는 것을 고려할 수 있다. 실제로, 이는 데이터 스택 계층을 증가/감소시키면서 특정 입상도를 증가 및/또는 감소시킬 수 있다. 이는 매우 큰 슈퍼 픽셀 기준으로 데이터를 수집하고 저장할 수 있기 때문에 빠르고 효율적인 데이터 처리 및 분석을 가능하게 하며, 유입 데이터를 증가시키면서 실제 픽셀 크기가 얻어질 때까지 입상도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 스펙트럼 데이터 스택, 화학적 조성 스택 및 색상 데이터 스택에서의 계층 및 픽셀의 수는 동일하다. 이에 의해 서로 다른 데이터 스택의 용이한 비교 및 데이터 분석이 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 색상 데이터 스택을 평탄화함으로써 혼합 스택을 제공하는 단계, 및 이미지 표현의 제공에 있어서 혼합 스택을 사용하는 단계를 포함한다. 평탄화는, 존재하는 경우에, 단일 계층 색상 데이터 스택을 제공하기 위해 색상 데이터 스택의 하나 이상의 데이터 스택 계층의 조작을 포함할 수 있다. 평탄화 단계는 상이한 계층 및/또는 상이한 픽셀에 가중치를 할당하는 단계를 포함할 수 있어, 이러한 계층 및/또는 픽셀은 불균일한 강도를 갖는 색상에 기여한다. 또한, 시각적으로 만족스러운 효과를 달성하기 위해 계층 종속 블러링이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 이미지 표현을 제공하기 위해 혼합 스택을 제2 유형의 검출된 방출물과 결합시키는 단계를 포함한다. 단일 계층 색상 데이터 스택은 HSV 색 공간을 갖는 서로 다른 페이즈를 표현하도록 (HSV 색 공간 내에서) 상이한 색채를 포함하는 이미지 표현을 제공하기 위해, 제2 유형의 방출물(즉, 흑백 이미지)과 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 검출기는 EDS 검출기를 포함한다.
일 실시예에서, 제2 검출기는 BSE 검출기와 같은 전자 검출기를 포함한다.
일 양태에 따르면, 본원에 정의된 바와 같은 방법을 사용하여 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 현미경이 제공된다. 본 하전 입자 현미경은,
- 하전 입자 공급원, 최종 프로브 형성 렌즈, 및 스캐너를 포함하며, 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 빔을 시편 상에 집속하기 위한 광학 칼럼;
- 최종 프로브 형성 렌즈의 하류에 위치되며 시편을 유지시키도록 마련되는 시편 스테이지;
- 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 입사에 응답하여 시편에서 기원되는 제1 유형의 방출물을 검출하기 위한 제1 검출기;
- 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 입사에 응답하여 시편에서 기원되는 제2 유형의 방출물을 검출하기 위한 제2 검출기; 및
- 제1 검출기에 연결되는 제어 유닛 및 처리 장치를 포함하고,
여기서 하전 입자 현미경은 본원에 정의된 바와 같은 방법을 실행하도록 마련된다.
본 발명은 이제 예시적인 실시예 및 첨부된 개략적인 도면에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하전 입자 현미경의 종단면도를 도시하고 있고;
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하전 입자 현미경의 종단면도를 도시하고 있고;
도 3은 HSV 색 공간의 표현을 도시하고 있고;
도 4는 본원에 개시된 바와 같은 방법에서 사용될 수 있는 데이터 스택의 일 실시예를 도시하고 있고;
도 5는 본원에 개시된 바와 같은 방법의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하전 입자 현미경(M)의 일 실시예의 매우 개략적인 도면이다(실척이 아님). 보다 구체적으로, 투과형 현미경(M)의 일 실시예를 도시하고 있는데, 이 경우에 그 현미경은 TEM/STEM이다(하지만, 본 발명과 관련하여, 이는 예를 들어 SEM(도 2 참조) 또는 이온 기반 현미경일 수 있음은 역시 유효하다). 도 1에서, 진공 인클로저(2) 내에서, 전자 공급원(4)은 전자 광학 축(B')을 따라 전파되고 전자 광학 조명기(6)를 가로지르는 전자의 빔(B)을 생성하여, 전자를 (예를 들어, (국소적으로) 박형화/평탄화될 수 있는) 시편(S)의 선택된 부분 상으로 지향/집속시키는 역할을 한다. 또한, (그 중에서도) 빔(B)의 스캐닝 모션을 달성하는데 사용될 수 있는 편향기(8)가 도시되어 있다.
시편(S)은 포지셔닝 장치/스테이지(A)에 의해 다중 자유도로 위치될 수 있는 시편 홀더(H) 상에 유지되는데, 포지셔닝 장치/스테이지(A)는 홀더(H)가 (착탈식으로) 부착되는 크래들(A')을 이동시키고; 예를 들어, 시편 홀더(H)는 (그 중에서도) XY 평면에서 이동될 수 있는 핑거를 포함할 수 있다(도시된 데카르트 좌표계를 참조; 통상적으로, Z에 평행한 모션 및 X/Y에 대한 기울기도 가능할 것임). 이러한 이동에 의해 시편(S)의 상이한 부분은 (Z 방향으로) 축(B')을 따라 이동하는 전자 빔(B)에 의해 조사되고/이미지화되고/검사된다(및/또는 스캐닝 모션은 빔 주사에 대한 대안으로서 수행됨). 원하는 경우, 선택적 냉각 장치(미도시)는 시편 홀더(H)와 밀접하게 열 접촉되어 시편 홀더(및 이에 따른 시편(S))를 예를 들어 초저온으로 유지시킬 수 있다.
전자 빔(B)은, (예를 들어) 2차 전자, 후방 산란 전자, X-선 및 광학 방사선(음극선 발광)을 비롯하여, 다양한 유형의 "유도된" 방사선이 시편(S)으로부터 방출되게 하는 방식으로 시편(S)과 상호 작용할 것이다. 원하는 경우, 이러한 방사선 유형 중 하나 이상은, 예를 들어 조합된 신틸레이터/광전자 증배기 또는 EDX나 EDS(에너지 분산형 X-선 분광법) 모듈일 수 있는, 분석 장치(22)의 도움으로 검출될 수 있고; 이러한 경우에, 이미지는 기본적으로 SEM에서와 같은 동일한 원리를 사용하여 구성될 수 있다. 그러나, 대안적으로 또는 보충적으로, 시편(S)을 가로지르고(통과하고), 시편(S)으로부터 방사/방출되고, 축(B')을 따라 계속 전파되는(하지만, 실질적으로, 대체로 약간의 편향/산란이 있음) 전자를 연구할 수 있다. 이러한 투과된 전자 플럭스는, 일반적으로 다양한 정전/자기 렌즈, 편향기, 교정기(예를 들어, 조정기) 등을 포함할 것인, 이미징 시스템(투사 렌즈)(24)으로 진입한다. 정상(비주사) TEM 모드에서, 이러한 이미징 시스템(24)은, 원하는 경우에 축(B')의 경로에서 벗어나도록 후퇴/인출될 수 있는(화살표(26')로 개략적으로 표시됨), 형광 스크린(26) 상에 투과된 전자 플럭스를 집속할 수 있다. 시편(S)의 (일부)의 이미지(또는 회절도)는 스크린(26) 상에 이미징 시스템(24)에 의해 형성될 것이고, 이는 인클로저(2)의 벽의 적합한 부분에 위치되는 관측 포트(28)를 통해 관측될 수 있다. 스크린(26)을 위한 후퇴 메커니즘은, 예를 들어 본질적으로 기계적 및/또는 전기적일 수 있고, 본원에는 도시되어 있지 않다.
스크린(26) 상의 이미지를 관측하는 것에 대한 대안으로서, 이미징 시스템(24)에서 방출되는 전자 플럭스의 초점 심도가 일반적으로 상당히 크다(예를 들어, 1미터 정도)는 점을 대신 이용할 수 있다. 결과적으로, 다음과 같은 다양한 여러 유형의 분석 장치가 스크린(26)의 하류에 사용될 수 있다.
- TEM 카메라(30). 카메라(30)에서, 전자 플럭스는, 예를 들어 제어기/프로세서(20)에 의해 처리되고 평판 디스플레이와 같은 디스플레이 장치(미도시) 상에 표시될 수 있는, 정적 이미지(또는 회절도)를 형성할 수 있다. 필요하지 않은 경우, 카메라(30)는 축(B')의 경로에서 벗어나도록 후퇴/인출될 수 있다(화살표(30')로 개략적으로 표시됨).
- STEM 카메라(32). 카메라(32)로부터의 출력은 시편(S) 상의 빔(B)의 (X,Y) 스캐닝 위치의 함수로서 기록될 수 있고, X,Y의 함수로서 카메라(32)로부터의 출력의 "맵(map)"인 이미지가 구성될 수 있다. 카메라(32)는, 카메라(30)에 특징적으로 존재하는 픽셀의 매트릭스와는 대조적으로, 예를 들어 20 mm의 직경을 갖는 단일 픽셀을 포함할 수 있다. 더욱이, 카메라(32)는 일반적으로 카메라(30)(예를 들어, 초당 102개의 이미지)보다 훨씬 더 높은 취득 속도(예를 들어, 초당 106개의 포인트)를 가질 것이다. 다시 한번, 필요하지 않은 경우, 카메라(32)는 축(B')의 경로에서 벗어나도록 후퇴/인출될 수 있다(화살표(32')로 개략적으로 표시됨)(이러한 후퇴는 예를 들어 도넛 형상의 환형 암시야 카메라(32)의 경우에 필요하지 않을 수 있지만; 이러한 카메라에서, 중심 홀은 카메라가 사용되지 않을 때 플럭스 통과를 가능하게 할 수 있다).
- 카메라(30 또는 32)를 사용한 이미징에 대한 대안으로서, 예를 들어 EELS 모듈일 수 있는 분광 장치(34)를 적용할 수 있다.
부품(30, 32 및 34)의 순서/위치는 엄격하지 않으며, 가능한 많은 변형이 고려될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 분광 장치(34)는 이미징 시스템(24)에 일체화될 수도 있다.
도시된 실시예에서, 현미경(M)은 일반적으로 참조 부호(40)로 표시되는 후퇴가능한 x-선 컴퓨터 단층 촬영(CT) 모듈을 더 포함한다. 컴퓨터 단층 촬영(단층 촬영 이미징으로도 지칭됨)에서, 공급원 및 (전연 반대인) 검출기는 서로 다른 가시선을 따라 시편을 조사하는 데 사용되어 다양한 관점으로부터 시편의 관통적 관찰을 획득한다.
제어기(컴퓨터 프로세서)(20)는 제어 라인(버스)(20')을 통해 다양한 도시된 구성요소에 연결된다는 점을 유의한다. 이러한 제어기(20)는 동작의 동기화, 설정치의 제공, 신호의 처리, 계산의 수행, 디스플레이 장치(미도시) 상에 메시지/정보의 표시와 같은 다양한 기능을 제공할 수 있다. 물론, (개략적으로 도시된) 제어기(20)는 인클로저(2)의 내부 또는 외부에 (부분적으로) 있을 수 있고, 원하는 대로 단일 또는 복합 구조를 가질 수 있다.
당업자는 인클로저(2)의 내부가 엄격한 진공 상태로 유지될 필요가 없다는 점을 이해할 것이며, 예를 들어, 소위 "환경적 TEM/STEM"에서, 주어진 가스의 배경 대기가 의도적으로 인클로저(2) 내에 유입/유지된다. 당업자는, 가능하다면 이용된 전자 빔이 통과하지만 공급원(4), 시편 홀더(H), 스크린(26), 카메라(30), 카메라(32), 분광 장치(34) 등과 같은 구조물을 수용하도록 확대되는 작은 튜브의 형태(예를 들어, 직경이 1 cm인 정도)를 고려하여, 축(B')을 본질적으로 둘러싸도록 실제로 인클로저(2)의 체적을 제한하는 것이 유리할 수 있다는 점을 또한 이해할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 것으로 그 실시예가 도 1에 도시되어 있는 하전 입자 현미경(M)은 하전 입자 공급원(4), 최종 프로브 형성 렌즈(6), 및 스캐너(8)를 포함하며 하전 입자 공급원(4)으로부터 방출되는 하전 입자의 빔(B)을 시편 상에 집속하기 위한 광학 칼럼(O)을 포함한다. 장치는 최종 프로브 형성 렌즈(6)의 하류에 위치되고 시편(S)을 유지하도록 마련되는 시편 스테이지(A, H)를 더 포함한다. 장치는 하전 입자 공급원(4)으로부터 방출되는 하전 입자(B)의 입사에 응답하여 시편에서 기원되는 제1 유형의 방출물을 검출하기 위한 제1 검출기(22)를 더 포함한다. 더 나아가, 장치는 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 입사에 응답하여 시편에서 기원되는 제2 유형의 방출물을 검출하기 위한 제2 검출기(24)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 제1 검출기(22)는, 전술한 바와 같이 조합된 신틸레이터/광전자 증배기 또는 EDS(에너지 분산형 X-선 분광법) 모듈일 수 있는, 분석 장치(22)이다. 바람직한 실시예에서, 제1 검출기는 EDS이다. 더 나아가, 본 발명에 따른 장치는 (라인(20')에 의해) 제1 검출기(22)(개략적으로 도시됨)에 연결되는 제어 장치(20)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 하전 입자 현미경(M)은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 마련되며, 이는 도 4를 통해 후술될 것이다.
이제 도 2를 먼저 참조하면, 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 2는 본 발명에 따른 하전 입자 현미경(M)의 매우 개략적인 도면으로서(실척이 아님), 보다 구체적으로 비투과형 현미경(M)의 일 실시예를 도시하고 있는데, 이 경우에 그 현미경은 SEM이다(하지만, 본 발명과 관련하여, 이는 예를 들어 이온 기반 현미경일 수 있음은 역시 유효하다). 도면에서, 도 1의 부품에 대응하는 부품은 동일한 참조 부호를 사용하여 표시되고, 본원에서는 개별적으로 논의되지 않을 것이다. 도 1에 더하여, (그 중에서도) 다음과 같은 부품이 있다:
- 2a: 진공 챔버(2)의 내부로/로부터 부품(구성요소, 시편)을 유입/제거하도록 개방될 수 있거나, 또는 예를 들어 보조 장치/모듈이 장착될 수 있는 진공 포트; 현미경(M)은 원하는 경우에 이러한 포트(2a)를 복수개 포함할 수 있다;
- 10a, 10b: 조명기(6)에 개략적으로 도시된 렌즈/광학 요소;
- 12: 원하는 경우, 시편 홀더(H) 또는 적어도 시편(S)을 접지에 대해 전위까지 바이어싱(플로팅)할 수 있는 전압 공급원;
- 14: FPD 또는 CRT와 같은 디스플레이;
- 22a, 22b: 중심 개구(22b)(빔(B)의 통과를 가능하게 함) 주위에 배치된 복수의 독립적인 검출 세그먼트(예를 들어, 사분면)를 포함하는 세그먼트화 전자 검출기(22a); 이러한 검출기는, 예를 들어 시편(S)으로부터 방출되는 출력(2차 또는 후방 산란) 전자의 플럭스(이의 각도 의존성)를 조사하는 데 사용될 수 있다;
- 22: EDS 또는 EDX 검출기.
따라서, 도 2에 도시된 하전 입자 현미경(M)은 하전 입자 공급원(4), 최종 프로브 형성 렌즈(6, 10a, 10b), 및 스캐너(8)를 포함하며 하전 입자 공급원(4)으로부터 방출되는 하전 입자의 빔(B)을 시편(S) 상에 집속하기 위한 광학 칼럼(O)을 포함한다. 장치는 최종 프로브 형성 렌즈(6)의 하류에 위치되고 시편(S)을 유지하도록 마련되는 시편 스테이지(A, H)를 더 포함한다. 장치는 하전 입자 공급원(4)으로부터 방출되는 하전 입자(B)의 입사에 응답하여 시편에서 기원되는 제1 유형의 방출물을 검출하기 위한 제1 검출기(22)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 제1 검출기(22)는, 전술한 바와 같이 조합된 신틸레이터/광전자 증배기 또는 EDS(에너지 분산형 X-선 분광법) 모듈일 수 있는, 분석 장치(22)이다. 장치는 제2 유형의 방출물을 검출하기 위한 제2 검출기(22a, 22b)를 포함한다. 더 나아가, 본 발명에 따른 장치는 (라인(20')에 의해) 제1 검출기(22) 및 제2 검출기(22a, 22b)에 연결되는 제어 장치(20)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 장치는 본 발명에 따른 방법으로 샘플을 검사하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 방법의 실시예는 다음과 같은 일반적인 단계를 모두 포함한다:
- 샘플뿐만 아니라 하전 입자 빔을 제공하는 단계;
- 샘플에 걸쳐 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계;
- 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제1 유형의 방출물을 제1 검출기를 사용하여 검출하는 단계;
- 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하여 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하는 단계;
- HSV 색 공간을 참조하여, 대응하는 복수의 상이한 색채를 복수의 서로 다른 페이즈에 연관시키는 단계;
- 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제2 유형의 방출물을 제2 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및
- 제어 유닛이 샘플의 이미지 표현을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 제2 유형의 방출물이 사용되고, 이미지 표현은 복수의 상이한 페이즈를 표현하기 위해 연관된 상이한 색채를 포함한다.
전술한 방법 단계는 더 상세히 후술될 것이다.
도 3은 본원에 정의된 바와 같은 방법에서 사용되는 HSV 색 공간(101)의 일례를 도시하고 있다. HSV 색 공간(101)은 특정 색상의 속성을 설명하기 위해 색조(흔히, "색상", 예를 들어 적색, 녹색, 청색으로 지칭됨), 채도(흔히, 색상의 강렬함 또는 순수함으로 지칭됨), 및 명도(흔히, 색상의 명암으로 지칭됨)를 사용하는 색 공간이다. HSV 색 공간은 도 3에 도시된 바와 같이 원통형 기하학적 구조로 표현될 수 있는데, 이러한 구조에서 색조는 0°에서 적색 원색에서 시작하여 120°에서 녹색 원색 및 240°에서 청색 원색을 통과한 다음 360°에서 적색으로 다시 복귀되는 각도 치수로 표시된다. 중앙 수직 축은 명도 0의 흑색(도 3의 하부)에서 명도 1의 백색(도 3의 상부)에 이르는 중성색, 무채색, 또는 회색으로 구성된다. 반경이 증가하면, 즉 중심에서 외측으로 증가하면, 색상의 채도가 증가한다. HSV 색 공간의 세부 사항은 색 공간의 당업자에게 그 자체로 공지되어 있다.
도 4는 일반적으로 다음의 단계를 포함하는 본원에 개시된 바와 같은 방법의 일 실시예를 도시하고 있다:
- 120: 샘플에 걸쳐 하전 입자 빔을 스캐닝하고, 제1 검출기를 사용하여 제1 유형의 방출물을 획득함으로써 데이터를 수집하는 단계;
- 121: 제1 유형의 검출된 방출물을 처리하는 단계로서, 특히 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하기 위해 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하는 단계;
- 122 및 123: HSV 색 공간을 참조하여, 대응하는 복수의 상이한 색채를 복수의 서로 다른 페이즈에 연관시키는 단계;
- 124: 샘플에 걸쳐 스캔되는 빔에 응답하여 샘플로부터 제2 유형의 방출물을 제2 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및
- 125: 제어 유닛이 샘플의 이미지 표현(311)을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 제2 유형의 방출물(302)이 사용되고, 이미지 표현(311)은 복수의 상이한 페이즈를 표현하기 위해 연관된 상이한 색채를 포함한다.
실제로, 본 방법은 HSV 색 공간에 샘플의 이미지 표현(311)을 제공하기 위해 데이터 수집(120, 124), 데이터 분석(121), 색상 결정(122), 및 혼합(123), 및 색상 융합(125)을 사용한다. 이미지는 사용자(201)에게 보여질 수 있고, 사용자는 최종 결과를 수정하기 위해 여러 가지 설정(203, 205)을 변경할 수 있다. 실질적으로 실시간 분석이 가능하도록, 효율적인 데이터 저장을 위해 사용되고 획득된 데이터의 효과적이고 신속한 데이터 처리를 가능하게 하는 복수의 데이터 스택(501-504)이 도 4에 도시되어 있다.
이제, 도 4를 보다 상세하게 논의할 것이다. 다모드 색상 전자 현미경에서, 중심적인 아이디어는 종래의 그레이스케일 전자 이미지(302)에 중첩된 색상(301)에 의해 샘플에 대한 다모드 정보를 인코딩하는 것이다. 본 실시예에 따른 방법은, EDS에서의 X-선 광자 검출 이벤트(에너지 분산 분광법)와 같은 미가공 입력 데이터(120; 124)의 스트림으로부터 채색 이미지(311)를 효율적으로 생성할 수 있는, 데이터 수집 단계(120; 124), 스펙트럼 처리 단계(121), 착색 단계(122), 혼합 단계(123), 및 융합 단계(125)를 포함한다.
특히, 다음의 사항은 본 실시예에 따른 방법의 예시적인 단계로서, 이는 순차적으로 또는 병렬적으로, 그리고 동기적으로 또는 비동기적으로 실행될 수 있다.
데이터 수집 단계(120; 124)에서, "데이터 큐브"또는 "데이터 스택"(DS)으로 지칭되는 데이터 구조(501)가 생성되고 유지된다. 데이터 스택(DS)의 주요 임무는 미가공 입력 데이터(120)를 바람직한 계층적 구성으로 유지하여, 효율적인 전산 처리를 가능하게 하는 것이다. 이러한 계층적 데이터 큐브는 여러 데이터 계층(601-603)(도 5 참조)으로 구성될 수 있으며, 여기서 각 계층(601-603)은 슈퍼 픽셀로 지칭되는 서브 영역(611-613)으로 구성된다. 도 5의 우측 도면에서, 슈퍼 픽셀(613)은 비교적 크고, 도 5의 좌측 도면에서, 슈퍼 픽셀(611)은 비교적 작다. 비교적 희박한 스펙트럼 데이터의 경우, 큰 슈퍼 픽셀(611)은 데이터 입력과 연관될 수 있고, 입상도가 증가하면 수반 데이터로 더 작은 픽셀(611)을 채울 수 있다. 이러한 방식으로, 슈퍼 픽셀은 계층(601-603) 전체에 걸쳐 연결되고 결합될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 실시예의 목적을 위해, 각 슈퍼 픽셀은 미가공 형식(예를 들어, EDS 이벤트 목록)으로 또는 보다 효율적이고 컴팩트한 데이터 구조(컴팩트한 형식, 예를 들어 에너지 히스토그램)로 한 세트의 수집된 스펙트럼 데이터를 포함한다. 데이터 처리의 성능 및 메모리 요건을 최적화하기 위해, 이러한 표현은 교번될 수 있다(즉, 미가공 형식과 컴팩트한 형식 사이에서 교번됨).
제2 단계(121)에서, 데이터 큐브(501)에 수집된 미가공 데이터는 처리 및 분석된다. 데이터 큐브(501)는 증대될 수 있지만, 도시된 실시예에서 새로운 데이터 큐브(502)가 생성 및 업데이트된다. 본 실시예에서, 새로운 데이터 큐브(502)는 계층당 동일한 슈퍼 픽셀 구조를 포함하며, 화학적 조성 스택(CCS)으로 지칭된다. CCS에서, 슈퍼 픽셀은 스펙트럼 처리 라이브러리(예를 들어, 화학적 정량화)를 사용하여 획득된, 수집된 미가공 데이터(DS)에 대응하는 분석 결과를 포함한다. 또한, 데이터 분석 결과는 결과의 확실성을 나타내는 데이터 품질 계량법("신뢰도 계량법"으로도 지칭됨)으로 증대될 수 있다. 전역 예측 변수는 분석 결과를 대폭적으로 향상시킬 수 있는 스펙트럼 클러스터링 및 다른 데이터 처리 알고리즘에 기반하여 사용될 수 있다.
제3 단계(122)에서, 분석된 데이터(502)는 색상 결정 알고리즘에 대한 입력으로서 사용된다. 데이터 품질 계량법은 이러한 색상 결정 알고리즘에서 사용될 수 있다. 그 결과는 색상 스택(CS)이며, 이 경우에 새로운 데이터 큐브(503)이다. 대안적으로, 증대된 데이터 큐브가 사용될 수 있다. 색상 스택(CS)에서, 픽셀(또는 슈퍼 픽셀)은 페이즈를 표현하기 위해 연관된 색상, 특히 연관된 색조를 갖는다.
제4 단계(123)에서, 계층적 색상 구조(색상 스택(CS))는 이후 융합에 사용될 수 있는 단조로운 색상 맵에 혼합되어야 한다. 다수의 계층(601-603)으로부터의 색상이 결합되어 단일 계층으로 구성된 채색 데이터 스택(504)(혼합 스택(BS))을 생성한다. 이러한 혼합은 (a) 전술한 바와 같은 신뢰도 계량법의 표현 및/또는 (b) 슈퍼 픽셀 형상(예를 들어, 더 큰 슈퍼 픽셀은 더 미세한 영역을 누락시킬 가능성이 높음)에 대한 신뢰로의 표현에 기반하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 단계 (a)는 색상, 특히 이의 투명도, 채도, 색조 또는 다른 특성을 주로 변경함으로써 표현될 수 있고, 단계 (b)는 블러-유사(blur-like) 연산자를 슈퍼 픽셀 형상의 투사체에 주로 적용함으로써 표현될 수 있다. (b)에 대한 바람직한 실시예는 간단한 커널 기반 블러 및 이방성 확산 연산자를 포함한다.
전술한 데이터 품질 계량법은 색상 스택(CS)의 평탄화에 사용될 수 있다. 이에 의해 최종 결과의 속도와 품질이 향상된다.
사용되는 픽셀은 정규(정사각형) 픽셀, 단순 선형 반복 클러스터링(SLIC; Simple Linear Iterative Clustering) 픽셀, 예를 들어 SLIC0 픽셀일 수 있다. 그래프 알고리즘은 가장 미세한 계층(601)으로부터 가장 거친 계층(603)을 향해 진행되는 픽셀 병합에 사용될 수 있고 양호한 시각적 외관에 바람직한 픽셀(611-613)의 일부 특성을 유지시킨다. 이러한 알고리즘에서 (분석 속도를 높이기 위해) 병렬화를 사용할 수 있으며, 다른 경우에는 이미지 자체의 품질에 초점을 맞출 수 있다.
마지막 단계인 제5 단계(125)에서, 단조로운 색상 맵(혼합 스택(BS))은 데이터 획득 단계(124)에서 획득된 그레이스케일 이미지와 융합된다. 2D 또는 3D 기하학적 변환은 색상 맵에 적용되어 맵과 이미지의 다모드, 다수 시점 등록을 가능하게 한다. RGB 및/또는 RGBA와 같은 다른 도메인도 고려될 수 있지만, 융합은 바람직하게는 HSV 색 도메인에서 동작을 사용함으로써 제안된다. 그 결과는 색상 이미지(311)로서, 이는 사용자(201)에게 보여질 수 있다(401).
사용자(201)는, 예를 들어 스펙트럼 처리(121)와 관련된 여러 가지 설정(203)을 결정할 수 있다. 사용자(201)는 착색 단계(122)에서 사용될 수 있는 색상 배합에 대한 여러 가지 설정(205)을 결정할 수 있다. 사용자(201)에 대한 추가 설정 및 제어가 고려될 수도 있다.
또한, 혼합 단계(123)는 다층 데이터 스택(501-503)이 사용되는 경우에 상대적으로 특정된다. 혼합 단계(123)는 다른 데이터 구조(DS)가 사용되는 경우 생략될 수 있음이 고려될 수 있다. 한편, 이러한 데이터 구조(DS)의 사용은 효과적이고 효율적인 데이터 처리를 가능하게 하여, 실질적으로 채색 이미지를 실시간으로 제공할 수 있다.
본 방법을 하나 이상의 실시예와 관련하여 위에서 설명하였다. 원하는 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (13)

  1. 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 방법으로서,
    - 샘플뿐만 아니라 하전 입자 빔을 제공하는 단계;
    - 상기 샘플에 걸쳐 상기 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계;
    - 상기 샘플에 걸쳐 스캔되는 상기 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 제1 유형의 방출물을 제1 검출기를 사용하여 검출하는 단계;
    - 상기 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 사용하여 상기 샘플에 복수의 서로 다른 페이즈를 할당하는 단계;
    - HSV 색 공간을 참조하여, 대응하는 복수의 상이한 색채를 상기 복수의 서로 다른 페이즈에 연관시키는 단계;
    - 상기 샘플에 걸쳐 스캔되는 상기 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 제2 유형의 방출물을 제2 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및
    - 제어 유닛이 상기 샘플의 이미지 표현을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 유형의 방출물이 사용되고, 상기 이미지 표현은 상기 복수의 상이한 페이즈를 표현하기 위해 상기 연관된 상이한 색채를 포함하는, 하전 입자 현미경을 사용하여 샘플을 검사하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 스펙트럼 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 상기 제1 유형의 검출된 방출물 및/또는 상기 제1 유형의 검출된 방출물의 스펙트럼 정보를 상기 스펙트럼 데이터 스택에 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 화학적 조성 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 상기 제2 데이터 스택에 상기 복수의 서로 다른 페이즈를 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 색상 데이터 스택을 제공하는 단계, 및 상기 색상 데이터 스택에 상기 복수의 상이한 색채를 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 스택 중 적어도 하나는 복수의 데이터 스택 계층을 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 데이터 스택 계층 중 적어도 하나는 다수의 픽셀을 포함하고, 각 픽셀은 상기 샘플의 일부와 연관되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 픽셀의 수는 데이터 스택 계층마다 실질적으로 다른, 방법.
  8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펙트럼 데이터 스택, 상기 화학적 조성 스택, 및 상기 색상 데이터 스택에서의 계층 및 픽셀의 수는 동일한, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 제4항에 종속되는 어느 한 항에 있어서, 상기 색상 데이터 스택을 평탄화함으로써 혼합 스택을 제공하는 단계, 및 상기 이미지 표현의 제공에 있어서 상기 혼합 스택을 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 표현을 제공하기 위해 상기 혼합 스택을 상기 제2 유형의 검출된 방출물과 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 검출기는 EDS 검출기를 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 검출기는 BSE 검출기와 같은 전자 검출기를 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 하나 이상에 따른 방법을 사용하여 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 현미경으로서,
    - 하전 입자 공급원, 최종 프로브 형성 렌즈, 및 스캐너를 포함하며, 상기 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 빔을 시편 상에 집속하기 위한 광학 칼럼;
    - 상기 최종 프로브 형성 렌즈의 하류에 위치되며 상기 시편을 유지시키도록 마련되는 시편 스테이지;
    - 상기 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 입사에 응답하여 상기 시편에서 기원되는 제1 유형의 방출물을 검출하기 위한 제1 검출기;
    - 상기 하전 입자 공급원으로부터 방출되는 하전 입자의 입사에 응답하여 상기 시편에서 기원되는 제2 유형의 방출물을 검출하기 위한 제2 검출기; 및
    - 상기 제1 검출기에 연결되는 제어 유닛 및 처리 장치를 포함하고,
    상기 하전 입자 현미경은 제1항 내지 제12항 중 하나 이상에 따른 방법을 실행하도록 마련되는, 하전 입자 현미경.
KR1020200086988A 2019-08-01 2020-07-14 하전 입자 현미경을 사용한 샘플 검사 방법 KR20210016267A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19189685.1A EP3772085A1 (en) 2019-08-01 2019-08-01 A method of examining a sample using a charged particle microscope
EP19189685.1 2019-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210016267A true KR20210016267A (ko) 2021-02-15

Family

ID=67539307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200086988A KR20210016267A (ko) 2019-08-01 2020-07-14 하전 입자 현미경을 사용한 샘플 검사 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11598733B2 (ko)
EP (1) EP3772085A1 (ko)
JP (1) JP2021027035A (ko)
KR (1) KR20210016267A (ko)
CN (1) CN112394076A (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11742172B2 (en) * 2019-01-11 2023-08-29 Hitachi High-Tech Corporation Charged particle beam device and control method thereof
EP3736562A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-11 FEI Company Method of examining a sample using a charged particle microscope
US11373839B1 (en) * 2021-02-03 2022-06-28 Fei Company Method and system for component analysis of spectral data
WO2023205246A1 (en) * 2022-04-19 2023-10-26 Rj Lee Group, Inc. Characterization of inclusions using electron microscopy and x-ray spectrometry

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9209500D0 (en) * 1992-05-01 1992-06-17 Link Analytical Ltd X-ray analysis apparatus
GB201102614D0 (en) * 2011-02-15 2011-03-30 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd Material identification using multiple images
EP2525385A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-21 Fei Company Charged-particle microscope
EP2605005A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-19 FEI Company Clustering of multi-modal data
US9048067B2 (en) * 2012-10-26 2015-06-02 Fei Company Mineral identification using sequential decomposition into elements from mineral definitions
US9714908B2 (en) * 2013-11-06 2017-07-25 Fei Company Sub-pixel analysis and display of fine grained mineral samples
WO2015138619A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Fei Company Blend modes for mineralogy images
EP2998979A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-23 Fei Company Improved spectroscopy in a transmission charged-particle microscope
EP3040714A1 (en) * 2014-12-30 2016-07-06 Fei Company Charged Particle Microscope with improved spectroscopic functionality
KR102194154B1 (ko) * 2016-09-01 2020-12-22 주식회사 히타치하이테크 패턴 계측 장치
US10423878B2 (en) * 2016-09-07 2019-09-24 International Business Machines Corporation Artificial neuron apparatus
GB201711621D0 (en) * 2017-07-19 2017-08-30 Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd Improved navigation for electron microscopy
EP3614414A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-26 FEI Company Method of examining a sample using a charged particle microscope
US11337671B2 (en) * 2020-01-13 2022-05-24 GE Precision Healthcare LLC Methods and systems for improved spectral fidelity for material decomposition

Also Published As

Publication number Publication date
CN112394076A (zh) 2021-02-23
US20210033548A1 (en) 2021-02-04
EP3772085A1 (en) 2021-02-03
US11598733B2 (en) 2023-03-07
JP2021027035A (ja) 2021-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11598733B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope
US11815479B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle beam apparatus
US11002692B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope
JP5968677B2 (ja) 荷電粒子顕微鏡を用いる試料検査方法
US11327032B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope
US11519871B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope
US11971372B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope
JP7105647B2 (ja) 透過型荷電粒子顕微鏡における回折パターン検出
CN110082370A (zh) 透射带电粒子显微镜的成像技术
US20240095897A1 (en) Method implemented by a data processing apparatus, and charged particle beam device for inspecting a specimen using such a method
US11417497B2 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope, wherein an electron energy-loss spectroscopy (EELS) spectrum is acquired
TW202316473A (zh) 用於自光譜資料判定樣品組成之方法及系統
US20240027377A1 (en) Method of examining a sample using a charged particle microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination