TWI704590B - 用於操作多射束粒子顯微鏡之方法 - Google Patents

用於操作多射束粒子顯微鏡之方法 Download PDF

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Abstract

一種用於操作多射束粒子顯微鏡之方法包括：生成大量粒子射束(3)，使得該等粒子射束(3)並排穿透預定平面(15)並且在每種情況下在該預定平面周圍的體積區域(19)內具有一個射束焦點(5)；將物體(7)的表面(8)至少部分地安排在該體積區域內；利用該等粒子射束(3)掃描該表面的第一區域(B1)並且檢測由入射在該第一區域上的該等粒子射束產生的粒子(9)的第一強度，同時該多射束粒子顯微鏡的操作參數被設置為第一值，以及基於該等第一強度來確定物體性質(23)的第一值，其中，該等第一值表示在該第一區域內的物體性質，並且其中，該物體性質(23)表示該物體(7)的物理性質；以及基於該物體性質的該等第一值來針對該表面的第二區域(B2)確定操作參數的第二值。

Description

用於操作多射束粒子顯微鏡之方法
本發明涉及一種用於操作多射束粒子顯微鏡(Multi-Beam Particle Microscope)的方法。
正如單射束粒子顯微鏡(Single-Beam Particle Microscope)，多射束粒子顯微鏡可用於在微觀尺度上分析物體。例如可使用該等粒子顯微鏡來記錄表示物體表面的物體圖像。以此方式，例如可分析該表面的結構。雖然在單粒子射束顯微鏡中使用帶電粒子(諸如電子或離子)的單個粒子射束來分析物體，但是在多射束粒子顯微鏡中，使用大量粒子射束來用於此目的。該大量粒子射束(Particle Beam)(又稱為束，Bundle)同時被引導至物體的表面上，其結果係，在相同時段內與單粒子射束顯微鏡相比可掃描並分析物體的表面的明顯更大面積。
為此，多粒子射束顯微鏡包括產生並操控該大量粒子射束的許多種粒子-光學部件。例如，多射束粒子顯微鏡包括被配置為生成電場和/或磁場以操控該等粒子射束(例如，使它們偏轉或使它們在形狀方面發生改變)的多個部件。特別地，多射束粒子顯微鏡可包括對該等粒子射束中的每一個或單獨的粒子射束進行聚焦的粒子-光學透鏡。另外，多射束粒子顯微鏡可包括消像散器(Stigmator)，該消像散器可改變至少一些粒子射束 的形狀以便例如校正多射束粒子顯微鏡的另一個粒子-光學部件的次優效果。另外，可以提供另外的場發生器，該等場發生器可生成高階多極場(例如六極場)以便能夠補償高階像差。
對於物體的分析的品質，通常需要將該束粒子射束聚焦在物體的有待分析的表面上。類似地，如果由該等粒子射束照射在物體的表面上的粒子射束點具有圓形形狀(即，對於物體的表面上具有充其量無關緊要的像散的粒子射束)，那麼這通常有利於物體的分析的品質。將物體的有待分析的表面安排在粒子射束的焦點內通常被稱為聚焦。聚焦通常可藉由借助於相應地控制多射束粒子顯微鏡的粒子-光學部件或借助於相應地控制對物體的定位來操控該等粒子射束而實現。優化由該等粒子射束照射的該等粒子射束點(即，優化該等粒子射束在物體的表面上的形狀)通常被稱為消除像散(Stigmatizing)。消除像散通常是藉由特別是借助於相應地控制多射束粒子顯微鏡的一個或多個消像散器和/或場發生器來操控該等粒子射束的形狀而實現的。
用戶在多射束粒子顯微鏡的手動操作中對高階像差進行聚焦、消除像散和校正係要求用戶具有高水平經驗的耗時過程。用於對高階像差進行自動聚焦、消除像散和校正的方法在單射束粒子顯微鏡的領域中以及在多射束粒子顯微鏡的領域中均是眾所周知的。在某些這樣的傳統方法中，採用不同的聚焦或消除像散設置來記錄物體的表面的相同區域的多個粒子-光學圖像以便由此獲得用於聚焦和消除像散的優化設置。藉由記錄相同區域的多個圖像，該等過程係耗時的並且減少了多射束粒子顯微鏡的通量，即，有待針對特定品質進行分析的物體的表面的面積與指定時段之比。
在其他的傳統方法中，除用於產生圖像的成像粒子射束之外，還將並未用於產生圖像的另外的輔助射束引導至物體，但僅僅是為了設置顯微鏡，以便確定聚焦或消除像散設置的品質。所述輔助射束被引導至物體的有待成像的區域上，即，物體表面的由該等成像粒子射束照射的區域 上或者物體的被安排為緊靠有待成像的區域的區域上。在任一種情況下，電荷載子會積聚在有待成像的區域中，即，有待成像的區域受到污染。已積聚在有待成像的區域中的電荷在物體的表面的區域中生成了電場，該電場作用在該等成像粒子射束上，其結果係，所述粒子射束散焦或改變它們的形狀。由此導致的聚焦或消除像散以及高階像差中的該等誤差使藉由該等成像粒子射束檢測到的該等圖像的品質惡化。
本發明的目的之一是提供一種用於操作多射束粒子顯微鏡之方法，該方法允許增加通量同時至少維持分析的品質。另外，本發明的目的是提供一種用於操作多射束粒子顯微鏡之方法，其中由多射束粒子顯微鏡進行成像的物體區域的污染(該污染係由該多射束粒子顯微鏡的設置所導致的)最小化或其中可完全防止此污染。另外，本發明之目的是提供一種用於操作多射束粒子顯微鏡之方法，可利用該方法來更快、更精確和/或更廣泛地分析物體。
一個實施方式提供了一種用於操作多射束粒子顯微鏡之方法，利用該方法可以基於對物體的表面的區域的單次掃描來設置多射束粒子顯微鏡的操作參數，使得可利用聚焦和/或消除像散的最優設置來實現對相同區域的另一次掃描。根據本實施方式，為了優化設置多射束粒子顯微鏡用於掃描該區域，利用操作參數的不同值(例如，利用不同的聚焦和/或消除像散)對物體的表面的區域進行的重複掃描係特別不必要的。
用於操作多射束粒子顯微鏡的方法的一個實施方式包括：生成由大量粒子射束構成的束，其結果係該等粒子射束並排穿透預定平面且在每一種情況下在預定平面周圍的體積區域內具有一個射束焦點；將物體的表面至少部分地安排在體積區域內；利用該束掃描該表面的第一區域並且檢測由入射在該第一區域上的該等粒子射束產生的粒子的第一強度，同時 該多射束粒子顯微鏡的操作參數被設置為第一值。
特別地，該束的每個粒子射束可掃描該第一區域的子區域，並且為此被相繼地引導至對應子區域內的大量位點上，其中，該等子區域至多部分地重疊。另外，可以為該等位點中的每個位點分配在引導對應的粒子射束至所述位點上期間產生的第一強度。
為了產生由該大量粒子射束、由至少兩個粒子射束構成的束，多射束粒子顯微鏡可包括射束生成裝置，該射束生成裝置提供被定向為基本上彼此平行的一束粒子射束。該等粒子射束可以是帶電粒子射束、特別是離子射束或電子射束。特別地，該等粒子射束可被定向為基本上平行於多射束粒子顯微鏡的光軸。該束的粒子射束中的每個粒子射束都可以穿過多射束顯微鏡的被配置為對該等粒子射束進行聚焦的部件，即，該部件提供粒子-光學透鏡的作用。另外，該束的粒子射束可穿過提供消像散器的作用的部件。消像散器被配置為操控該束的粒子射束的形狀，使得例如該等粒子射束的橫截面可在它們的形狀方面發生改變。另外，該束粒子射束可穿過生成電場和/或磁場並且被配置為改變該等粒子射束的形狀的部件，其結果係，高階像差可以得到校正。該束可包括此數量級的例如25個、61個或不同數量的粒子射束。
該束的粒子射束中的每個粒子射束都具有射束焦點。每個粒子射束的射束焦點的特徵例如在於：粒子射束在射束焦點中具有射束腰(Beam Waist)。在像散形狀的粒子射束中，射束焦點可被定義如下：射束焦點居中於像散粒子射束的線焦點之間。如果粒子射束在包括粒子射束的傳播方向的不同平面中不同地聚光，那麼粒子射束係像散的。特別地，該等平面相對於彼此正交並且包括粒子射束沿著它們的相交軸的傳播方向。
預定平面可被安排在該等粒子射束的射束焦點的區域中。特別地，預定平面可包括該束粒子射束的至少一個射束焦點。預定平面可包括該束粒子射束的全部射束焦點，為此，預定平面可以是彎曲區。該束粒子 射束並排穿透預定平面。特別地，該等粒子射束並未在預定平面內重疊，其結果係，如果物體的表面被安排在預定平面中或至少部分地在體積區域內，那麼該等粒子射束照射表面上的彼此分隔開的粒子射束點，並且該等粒子射束點並未疊加。體積區域可在預定平面和/或射束焦點周圍具有多達10cm、1cm、1mm或500μm的長度。
當將多射束粒子顯微鏡的操作參數設置為第一值時，利用該束來掃描表面的第一區域。該束的每個粒子射束可為此掃描第一區域的子區域，其中，該等子區域至多部分地重疊。該等子區域可以是物體的表面的相鄰部分。為了掃描子區域，將粒子射束相繼地引導至子區域內的大量位點上。當該束因此掃描第一區域時，該束粒子射束中的每個單獨的射束掃描被分配至該射束的第一區域的子區域。
操作參數可表示對多射束粒子顯微鏡的適用於對高階像差進行聚焦、消除像散或校正的部件的設置。特別地，操作參數可用於控制多射束粒子顯微鏡的至少一個部件，該至少一個部件被配置為改變射束焦點與預定平面的距離和/或該等粒子射束在該表面上的形狀和/或物體在平行於多射束粒子顯微鏡的光軸的方向上的位置。這樣的部件可包括：例如，用於生成電場和/或磁場(例如，高階多極場(例如，六極場))的粒子-光學透鏡和/或消像散器和/或場生成器。換言之，採用對聚焦和/或消除像散的第一設置和/或對至少一個場生成器的設置來掃描物體的表面的第一區域。
多射束粒子顯微鏡可具有該束粒子射束能夠圍繞著其偏轉的光軸，並且預定平面可被定向為基本上正交於該等光軸。
可為該束的每個粒子射束提供檢測器，該檢測器被配置為檢測由入射在表面上的粒子射束產生的該等粒子。例如，可為每個粒子射束提供一個或多個檢測器的分離檢測區，並且可將由同時來自樣本上的不同位點的入射束產生的該等粒子引導至該等檢測區上使得每個位點可恰好被分配有一個檢測區。當粒子射束被引導至位點時，可檢測到產生在此位點處 的該等粒子，其結果係，可以測量對應於所產生的粒子的強度並且將其分配至位點。因此，可以為該束的粒子射束被引導至其上的子區域的位點中的每個位點分配與由於粒子射束被引導至此位點上而產生的所產生粒子相對應的強度。該等所產生的粒子可以例如係離子或電子、特別是二次離子或電子、鏡像離子或電子、透射的離子或電子或者(反向)散射的離子和電子。
該方法另外包括：基於該等第一強度確定物體性質的第一值，其中，該等第一值表示第一區域內的物體性質，並且其中，物體性質表示物體的物理性質。
物體性質係物體的物理性質，即，取決於物體的性質。物體性質的該等第一值表示在第一區域內的物體性質。物體性質的其他值表示在另一區域內的物體性質。
物體性質可表示例如空間解析(spatially resolved)高度分佈。在這種情況下，該等第一值表示第一區域內的空間解析高度分佈。空間解析高度分佈表示物體的表面上的位點與預定平面之間的距離。因為預定平面被安排在該等粒子射束的射束焦點的區域中，所以高度分佈或空間解析高度分佈表示對該等粒子射束在物體上的聚焦的品質的度量。替代地，還可測量不同於預定平面的參考平面的高度。
另外或替代地，物體性質可表示空間解析電荷分佈、物體的磁性性質的空間解析分佈或虛擬電荷的空間解析分佈，該等分佈可例如藉由靜電場與物體的邊緣處的高度步長的相互作用而發生。在這種情況下，該等第一值表示空間解析電荷分佈或磁性性質的空間解析分佈或者第一區域內的虛擬電荷的空間解析分佈。電荷分佈表示物體內或物體的區域內的電荷(載子)的空間分佈。位於物體或物體的區域中的(虛擬)電荷或磁化生成了作用在被引導至物體上的該等粒子射束上的電場或磁場，其結果係會引起像差。空間解析電荷分佈或磁性性質的空間解析分佈或者虛擬電荷 的空間解析分佈因此是由電荷分佈生成並且可生成像差的場的度量。
另外或替代地，物體性質可表示由物體內的電荷分佈生成的電場和/或磁場的空間解析場分佈。在這種情況下，該等第一值表示第一區域內、特別是表面上的空間解析場分佈。
根據本文的一個示例性實施方式，基於被分配至子區域內的該等位點的該等第一強度來針對第一區域的子區域中的每個子區域確定物體性質的該等第一值。
在本實施方式中，針對對第一區域的每個子區域確定物體性質的至少一個第一值。在每個子區域中，基於被分配至所述子區域內的該等位點的該等第一強度來確定至少一個值。第一區域的所確定的第一值的數量因此等於或大於子區域的數量或者等於或大於該束粒子射束的數量。以此方式，對在第一區域內的物體進行廣泛表徵。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：基於該等第一強度確定第一射束值，其中，該等第一射束值表示該等粒子射束在物體的表面上的至少一種性質、特別是形狀或尺寸，並且其中，基於該等第一射束值確定物體性質的該等第一值。
該等第一射束值可表示物體的表面上的粒子射束的尺寸和/或形狀。該等射束值因此近似表示該等粒子射束在物體的表面的區域中的橫截面(即，基本上垂直於該等粒子射束的傳播方向)的尺寸或形狀。粒子射束的(橫截面的)形狀可近似為例如圓形或橢圓形並且因此由一個或多個射束值進行參數化。如果粒子射束的(橫截面的)形狀近似為圓形，那麼射束值可表示例如圓的半徑或直徑。如果粒子射束的(橫截面的)形狀係由橢圓形進行參數化，那麼射束值可表示橢圓形相對於參考方向的長主軸、短主軸和/或定向。然而，參數化並不限於圓形或橢圓形。
因為物體的表面上的粒子射束的形狀對應於由粒子射束照射的粒子射束點，所以射束值還可表示間接或直接取決於粒子射束點的變數， 例如，粒子射束可實現的解析度。由表面上的粒子射束照射的粒子射束點對於解析度來說至關重要，可在該解析度下檢測並且分析物體的表面的結構。因此例如可藉由分析該等第一強度的圖形顯示的解析度來確定該等(第一)射束值。特別地，可藉由對該等第一強度採用梯度法、傅立葉分析(Fourier Analysis)、自相關分析等來確定該等(第一)射束值。
特別地，對於每個粒子射束，可基於由對應的粒子射束產生的該等第一強度來確定至少一個第一射束值。在本實施方式中，針對該束的粒子射束中的每個粒子射束確定至少一個第一射束值。基於該等第一強度中被分配該粒子射束被引導至其上的子區域內的位點的那個強度來確定子區域的至少一個第一射束值。因此，僅僅基於由此粒子射束導致的類型的第一強度來確定粒子射束的至少一個第一射束值。該等第一射束值的數量因此等於或大於粒子射束的數量並且相應地等於或大於子區域的數量。因此，為了確定物體性質的該等(第一)值，可使用大量射束值，由此改進物體的該等(第一)值的精確度。
根據本文的一個示例性實施方式，該方法另外包括：提供參考射束值，該參考射束值表示該等粒子射束在參考物體的參考表面處的至少一種性質、特別是形狀或尺寸；確定該等第一射束值與該等參考射束值之間的偏差；並且其中，物體性質的該等第一值係基於該偏差來確定的。
為了根據該等偏差來確定物體性質的該等第一值，可使用物理模型，該物理模型將該等偏差與通常物體性質之間的關係模型化。該等偏差可表示例如像差，該像差係由基於顯微鏡的設置所預期的、該等參考射束值與實際發生的射束值之間的差值而產生。
因為射束值表示粒子射束在表面上的性質、特別是尺寸或形狀，所以該等射束值用作對由物體性質產生的該等像差的度量。例如，如果高度分佈被假定為物體性質，那麼可基於該等參考射束值關於是否存在過聚焦(即，射束焦點在射束方向上位於表面的上游)或是否存在欠聚焦 (即，射束焦點在射束方向上位於物體的表面的下游)來解釋該等射束值。為此，不同的粒子射束的該等射束值可與該等參考射束值互相關或者進行比較或基於該等參考射束值而來進行解釋使得可減小射束焦點與物體的表面之間的距離。比較和解釋可由物理模型來實施，該物理模型例如考慮了操作參數與該等射束值之間的穩定關係。
可例如藉由基於參考物體的第一操作參數的計算、例如藉由電子-光學類比來分析地計算該等參考射束值，其中，參考物體類似於該物體，即，特別是具有先前已知的在限度內的物理行為。例如，物體或參考物體的物體性質可以是穩定的和/或具有有限的最大梯度。
特別地，可以基於表示所述粒子射束的性質、特別是表示所述射束焦點相對於所述預定平面的位置和/或所述粒子射束的像散和/或所述粒子射束在其射束焦點處的直徑和/或所述粒子射束在所述預定平面中的橫截面的形狀的數據來計算所述參考射束值，特別是當所述多射束粒子顯微鏡的所述操作參數被設置為所述第一值時。該等粒子射束的該等性質(例如，射束焦點的位置、像散和/或橫截面的形狀)可以採用空間相關的方式提供，即，該性質的空間解析分佈被提供用於計算該等參考射束值。
該束粒子射束的該等性質特別是指該等粒子射束的空間形狀和安排。該等性質可適用於關於該束的粒子射束的空間形狀或直接取決於該空間形狀的性質(例如，該等粒子射束的橫截面的形狀)或間接地取決於該空間形狀的性質(例如，該等粒子射束可實現的解析度)來對該束的粒子射束進行表徵。由該數據表示的該束粒子射束中的每個單獨的射束的該等性質包括例如射束焦點相對於預定平面的位置。射束焦點的位置對應於射束焦點相對於預定方向的位置和/或射束焦點相對於預定方向的定向。特別地，該位置包括射束焦點沿多粒子射束系統的光軸和/或該等粒子射束的傳播方向與預定平面相距的距離。另外或替代地，所提供的數據包括射束焦點相對於彼此的位置、特別是射束焦點沿例如平行於多射束粒子系統的 光軸的預定方向相對於彼此的距離。另外或替代地，由該數據表示的該等性質可包括該等粒子射束的像散。該等粒子射束的像散可例如由離子射束的線焦點的距離和/或線焦點相對於多粒子射束系統的光軸和/或該等粒子射束的傳播方向的定向來表徵。粒子射束的像散另外可由粒子射束的聚光角來表徵。該等性質可另外或替代地包括該束的每個粒子射束在其射束焦點處的直徑。另外或替代地，該等性質可包括每個粒子射束在預定平面中該束的橫截面的形狀。例如，粒子射束的橫截面可例如在正交於粒子射束的傳播方向的平面中或在正交於多射束粒子顯微鏡的光軸的平面中。橫截面的形狀包括對橫截面的形狀和/或橫截面的尺寸的度量。
替代地或另外，為了計算該等參考射束值，可事先測量並存儲後者。在這種情況下，使用多射束粒子顯微鏡和具有參考表面的參考物體來確定該等參考射束值。這可按照如下方式進行，例如：將參考物體的參考表面至少部分地安排在體積區域內、特別是在預定平面中；利用該等粒子射束掃描參考表面並且檢測粒子的強度，該等粒子係由在對參考表面進行掃描期間入射在參考表面上的該等粒子射束產生的；基於在對參考表面進行掃描期間所檢測到的該等強度來確定該等參考射束值。另外，可基於在對參考表面進行掃描期間所檢測到的該等強度來確定每個粒子射束的至少一個參考射束值。該等參考射束值因此可與操作參數、特別是第一操作參數以及參考物體的該等物體性質互相關。
為了確定該等參考射束值，另外可規定以至少兩種不同的方式來相對於預定平面安排參考物體的參考表面。例如，參考表面可沿多射束粒子顯微鏡的光軸移位，並且在將參考表面安排在對應位置處的同時確定該等粒子射束的該等參考射束值。
具有先前已知的物體性質的物體可用作例如參考物體。例如，可使用具有先前已知的參考表面(即，具有先前已知的空間解析高度分佈)的參考物體。所述物體可具有可由均方根描述的表面粗糙度。對於表面粗 糙度的均方根σRMS，以下可適用：σRMS<10μm、特別地σRMS<5μm、σRMS<2μm或σRMS<1μm；其中，σRMS指示被安排在參考表面上的長度區域內的位點的高度值與該等高度值的線性均值之間的差值在長度區域的長度上取平均的均方根，其中，該長度為至少100μm。參考表面有利地是高度導電的並且沒有磁性。
在本實施方式中，參考表面基本上是扁平的。然而，只要參考物體的物體性質先前係已知的，還可利用任何其他參考表面來執行確定所提供的數據或參考射束值。
另外，可以規定：根據所檢測到的強度藉由梯度法、傅立葉分析或自相關等來確定參考射束值和/或射束值。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：基於物體性質的該等第一值來針對表面的第二區域確定操作參數的第二值。基於物體性質的該等第一值、因此特別是基於該等第一射束值和該等參考射束值來確定操作參數的第二值，該第二值表示對多射束粒子顯微鏡的至少一個部件的設置，例如聚焦和/或消除像散和/或高階校正。
為了確定操作參數的第二值，可使用優化方法，其中確定操作參數的第二值從而使得實現優化目標。優化目標可以是例如使射束值與該等參考射束值之間的偏差或測量的物體性質與期望物體性質之間的差值最小化。為此，可規定優化方法能夠基於根據所確定的偏差確定的物體性質的該等第一值來模擬當使用操作參數的第二值時預期的偏差。
根據示例性實施方式，操作參數的第二值不同於操作參數的第一值。特別地，操作參數的第二值與第一值的偏差係第一值的至少0.1%或1%。
根據一個示例性實施方式，第二區域至少部分地與第一區域重疊。特別地，第二區域與第一區域完全相同。至少部分地重疊可特別意味著：第二區域與第一區域的總面積的至少50%、至少80%、至少90%或至少 95%重疊；和/或第二區域的幾何中心與第一區域的幾何中心相距一段距離，該距離係第一區域的長度的至多50%、至多30%、至多20%或至多10%。
在本實施方式中，第二區域和第一區域可基本上疊合。操作參數的第二值(例如優化聚焦和/或優化消除像散和/或高階校正)可因此在類似於所掃描的區域的物體的表面的區域中使用。
根據一個示例性實施方式，第二區域至多部分地與第一區域重疊。至多部分地特別意味著：第二區域與第一區域的總面積的至多50%、至多20%、至多10%、至多5%或至多1%重疊；或者第二區域的幾何中心與第一區域的幾何中心相距一段距離，該距離係第一區域的長度的至少50%、至少70%、至少80%或至少90%。
在本實施方式中，第二區域基本上不同於第一區域。操作參數的第二值可因此在基本上物體的表面的不同於所掃描區域的區域中使用。例如，確定針對與第一區域相鄰的第二區域的聚焦和/或消除像散的優化設置。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：基於物體性質的值確定第一預測值，其中，該等預測值表示第二區域的物體性質的預測值，其中，物體性質的該等值包括物體性質的至少該等第一值，並且其中，基於該等預測值確定操作參數的第二值。
在本實施方式中，基於物體性質的該等值確定第二區域的第一預測值，該物體性質的該等值包括第一區域的物體性質的該等值。每個第一預測值表示物體性質的預測值，例如安排在該表面上的第二區域內的預測位點與預定平面之間的距離。當基於該等第一強度或該等第一射束值以及可能地該等參考射束值來確定物體性質的該等第一值時，根據物體性質的該等值確定該等預測值。例如，藉由外插和/或內插物體性質的該等第一值來確定該等預測值。為此，例如可使用物理模型，該物理模型將物體性質的物理行為模型化。如果空間解析高度分佈呈現為物體性質，那麼例如 夾板的微分方程組可用作物理模型。
物理模型可使物體性質在對應於第一區域的尺寸的空間區域中以穩定的方式表現。發明人已發現，能夠藉由多射束粒子顯微鏡以高通量分析的物體的物體性質的穩定度的假設係完全有道理的。因此，可以以高水平精確度執行對物體性質的該等值的外插/內插。
根據一個示例性實施方式，物體性質的該等值包括表示表面的至少一個另外的區域內的物體性質的物體性質的另外的值，其中，在每種情況下至少一個另外的區域至多部分地與第一和第二區域重疊。
在本實施方式中，不僅第一區域的物體性質的該等第一值用於外插/內插，而且至少一個另外的區域的物體性質的該等另外的值也用於外插/內插。該等另外的值可以與該等第一值相同或類似的方式而產生。據此，根據更大的值集合來確定該等預測值，其結果係，該等預測值的精確度可以得到改善。
根據一個示例性實施方式，可利用該束粒子射束以與第一區域相同或類似的方式來掃描第二區域。特別地，該方法另外包括：利用該束掃描第二區域，同時操作參數被設置為第二值，其中，該束的粒子射束中的每個粒子射束掃描第二區域的子區域並且為此被相繼地引導至子區域內的大量位點上，其中，該等子區域至多部分地重疊；以及檢測由入射在第二區域上的該等粒子射束產生的粒子的第二強度，其中，每個位點被分配有在將對應粒子射束引導至所述位點期間所產生的強度。
在本實施方式中，操作參數的第二值(例如先前已基於對第一區域的物體性質的該等第一值的外插而確定)用作多射束粒子顯微鏡的設置，同時利用該束粒子射束掃描第二區域。類似於使用操作參數的第一值掃描第一區域，因此可使用操作參數的第二值掃描第二區域。因此，將已經針對第二區域被優化的操作參數的值用於掃描第二區域。對以上實施方式的掃描和檢測的說明類似地適用。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：基於該等第二強度針對表面的第三區域確定操作參數的第三值。例如，表面的第三區域可以不同於第一區域和第二區域，並且至少部分地與它們重疊。第三區域可因此基本上不同於第一和第二區域。先前描述的在第一區域與第二區域之間的界定選項可因此類似地適用於第三區域，其結果係，這樣的界定選項可以類似方式應用於第三區域與第一區域之間以及第三區域與第二區域之間。在本實施方式中，針對對表面的第三區域確定操作參數的第三值。第三值係基於該等第二強度確定的，該等第二強度繼而又利用操作參數的第二值來確定，該第二值與操作參數的第一值相比係已經對第二區域優化的操作參數的值。
根據本文的一個示例性實施方式，該方法另外包括：基於該等第二強度、特別是基於第二射束值以及可選地表示第二區域的參考射束值的第二參考射束值來確定第二區域的物體性質的第二值。
在本實施方式中，針對第二區域確定物體性質的第二值，其中，直接根據該等第二值或替代地根據該等第二射束值來確定該等第二值，該第二射束值繼而又根據該等第二強度使用上文解釋的均值來確定。特別地，可針對第二區域的每個子區域確定物體性質的至少一個第二值。與基於並未對第一區域優化的操作參數的值確定(即，在並未對第一區域優化的聚焦和/或消除像散和/或高階校正的情況下)的物體性質的該等第一值相比，物體性質的該等第二值係利用對第二區域優化的值、操作參數的第二值來確定的，並且可因此以大於該等第一值的精確度來確定。
根據本文的一個示例性實施方式中，該方法另外包括：基於第二區域的物體性質的該等第二值來確定表面的第三區域的第二預測值，其中，該等第二預測值表示第三區域內的已預測的物體性質；其中，操作參數的第三值係基於第三區域的該等第二預測值確定的。
在本實施方式中，類似於對該等第一預測值的確定來針對第三 區域確定第二預測值。類似於根據該等第一預測值對操作參數的第二值的確定，根據至少第二預測值來確定操作參數的第三值。
根據本文的一個示例性實施方式，另外基於第一區域的物體性質的該等第一值來確定第三區域的該等第二預測值。
在本實施方式中，除物體性質的該等第二值之外，第一區域的物體性質的該等第一值也用於確定該等第二預測值。因此，可使用物體性質的更多值，該值可用於確定該等第二預測值，結果係可改進該等第二預測值的精確度。類似地實現n個預測值的延續。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：在對物體的表面進行掃描期間使物體在基本上正交於多射束粒子顯微鏡的光軸的方向上移位。
根據一個示例性實施方式，該方法另外包括：根據檢測到的強度、特別是該等第一強度和/或該等第二強度來產生物體的表面的圖像。特別地可以規定，除該束的該等粒子射束之外沒有另外的粒子射束到達物體的表面。
在本實施方式中，全部粒子射束用於產生物體的表面的圖像並且用於確定第二、第三(等)區域的操作參數的值。特別地，僅用於產生圖像的粒子射束被引導至物體的表面上。
1‧‧‧粒子顯微鏡
3、31、32‧‧‧粒子射束
5、51、52‧‧‧射束焦點
6‧‧‧粒子射束點
7‧‧‧待檢查的物體
8‧‧‧表面
9‧‧‧粒子射束
10‧‧‧物體保持器
11‧‧‧粒子射束路徑
15‧‧‧平面
16‧‧‧光軸
17‧‧‧射束焦點
19‧‧‧體積區域
20‧‧‧位點
21‧‧‧形狀
23、23’‧‧‧值
24‧‧‧位點
25‧‧‧預測值
27‧‧‧值
29‧‧‧預測值
100‧‧‧物鏡系統
101‧‧‧物鏡平面
102‧‧‧物鏡
103‧‧‧場
200‧‧‧檢測系統
205‧‧‧投影透鏡
209‧‧‧粒子多重檢測器
211‧‧‧檢測平面
213‧‧‧位點
215‧‧‧檢測區
300‧‧‧射束生成裝置
301‧‧‧粒子源
303‧‧‧視準鏡
305‧‧‧多孔隙安排
307‧‧‧場鏡
309‧‧‧粒子射束
311‧‧‧射束
313‧‧‧多孔隙板
315‧‧‧開口/孔隙
317‧‧‧中心
319‧‧‧場
323‧‧‧射束焦點
325‧‧‧平面
400‧‧‧射束開關
501‧‧‧場
S1-S6、S10-S16‧‧‧步驟
圖1示出了多射束粒子顯微鏡之示意圖。
圖2示出了用於操作圖1中所示的多射束粒子顯微鏡的方法的一個實施方式之流程圖。
圖3示出了入射在物體的表面上的一束粒子射束之示意圖。
圖4A至圖4C示出了將表面的細節空間劃分至區域、子區域和掃描的位點。
圖5A至圖5C示出了針對多射束粒子顯微鏡的操作參數的不同值該等粒子射束在該表面上的橫截面的形狀之示意圖。
圖6示出了該束的兩個粒子射束的射束值之間的關係之示意圖。
圖7示出了表面的第一區域的物體性質的值以及表面的第二區域的預測值之示意圖。
圖8示出了用於操作圖1中所示的多射束粒子顯微鏡的方法的另外的實施方式的一部分之流程圖。
圖9A至圖9C示出了用於對物體性質的值進行外插和內插以便獲得預測值的第一、第二和第三區域之示例性安排。
圖1係使用大量粒子射束(例如，離子射束或電子射束)的多射束粒子顯微鏡1之示意圖。多射束粒子顯微鏡生成大量初級粒子射束3，該初級粒子射束3入射在有待檢查的物體7上以便在物體7上產生粒子，例如從物體7中發出並且隨後被檢測的二次電子或離子、反向散射的電子或離子、透射的電子或離子等。多射束粒子顯微鏡1使用多個初級粒子射束3，該初級粒子射束3聚焦在物鏡系統100的物鏡102的物鏡平面101中並且入射在物體7的表面8上並在表面8上產生多個粒子射束點。有待檢查的物體7可包括例如半導體晶片、生物樣本、微型元件的安排等。物體7的表面8被安排在物鏡平面101的區域中。
圖1中的放大細節I1示出了具有射束焦點5的規則矩形場103的物鏡平面101的平面圖。在圖1中，初級粒子射束3、射束焦點5以及相應地物體7的表面8上的粒子射束點6的數量係二十五(25)。數量25係出於簡化說明的原因所選擇的小數量。實際上，粒子射束3或射束焦點5或粒子射束點6的數量可被選擇為大得多。
在所說明的實施方式中，射束焦點5的場103係在相鄰射束點5之 間具有恒定距離P1的基本上規則的矩形場。距離P1的示例性值係1μm、10μm和40μm。然而，場103還可具有不同的對稱性，諸如六邊形對稱性。
圖1中的放大細節I5示出了具有粒子射束點6的規則場501的物體7的表面8的平面圖。該等粒子射束點6的形狀(它們的形狀和尺寸)基本上取決於該等初級粒子射束3在物體7的表面8上的形狀。相鄰粒子射束點6之間的距離P5基本上對應於距離P1。
將該等粒子射束3聚焦以對射束焦點5或該等粒子射束點6進行成形係例如藉由物鏡系統100、特別是藉由物鏡102或物體保持器10來實現的，該物體保持器的上面安排有物體7並且被配置為使物體7相對於射束焦點5或物鏡102移位。
入射在物體7上的該等初級粒子射束3產生從物體7的表面8上的該等粒子射束點6中發射出的粒子。在物體7的表面8上產生的該等粒子由物鏡102成形為二次粒子射束9。多射束粒子顯微鏡1提供粒子射束路徑11，該粒子射束路徑用於將該大量二次粒子射束9導向至檢測系統200。檢測系統200包括具有投影透鏡205的粒子光學裝置，該投影透鏡205用於將該等二次粒子射束9引導至粒子多重檢測器209上。該等二次粒子射束9可以例如係電子射束或離子射束、特別是反向散射的二次或透射電子和離子的射束。
圖1中的細節I2示出了檢測平面211的平面圖，在該檢測平面中定位有單獨的檢測區215，在該等檢測區上該等二次粒子射束9入射在位點213上。該等入射位點213相對於彼此以規則距離P2定位在場217中。距離P2的示例性值係10μm、100μm和200μm。粒子多重檢測器209包括大量檢測區215。檢測系統200被設計使得每個入射位點213被分配一個檢測區215。該等檢測區215可借助於大量單獨的檢測器或借助於分段檢測器而被提供。
物鏡102和投影透鏡205提供成像粒子光學裝置，該成像粒子光學裝置用於將物鏡平面101成像至檢測平面211上。以此方式，由該等初級粒子射束3產生並且從該等粒子射束點6中發射出的該等粒子的強度可由檢 測系統200來檢測。
該等初級粒子射束3生成在射束生成裝置300中，該裝置300包括至少一個粒子源301、至少一個視準鏡303、多孔隙安排305和場鏡307。射束生成裝置300可另外包括消像散器。粒子源301生成發散粒子射束309，該粒子射束309係由視準鏡303準直以形成照射多孔隙安排305的射束311。
圖1中的細節I3示出了多孔隙安排305的平面圖。多孔隙安排305包括多孔隙板313，該多孔隙板在其中形成多個開口或孔隙315。該等開口315的中心317被安排在場319中，該場319對應於由射束焦點5形成在物鏡平面101中的場103。
該等孔隙315的該等中心317彼此相距的距離P3可具有5μm、100μm和200μm的示例性值。該等孔隙315的直徑D小於該等孔隙的中心之間的距離P3。直徑D的值的示例係0.2 x P3、0.4 x P3和0.8 x P3。
照射射束311的粒子穿透該等孔隙315並且形成該等初級粒子射束3。入射在板313上的照射射束311的粒子由此被吸收並且並不促成該等初級粒子射束3的形成。
由於已經施加的靜電場，多孔隙安排305將該等粒子射束3聚焦從而使得在板325中形成射束焦點323。焦點323的直徑可以是例如10nm、100nm和1μm。
場鏡307和物鏡102提供了成像粒子光學裝置，該成像粒子光學裝置用於將其中形成有焦點323的平面325成像至物鏡平面101上，從而使得在物鏡平面中形成射束焦點5的場103。
射束開關400被安排在粒子光學裝置的射束路徑中。射束開關400將從場鏡307中發出的該等初級粒子射束3導向至物鏡系統100。射束開關400另外將從物體7的表面8中發射出的該等二次粒子射束9導向至檢測系統200。
圖2示出了用於操作多射束粒子顯微鏡1的方法的一個實施方式 之流程圖。在第一步驟S1中，產生一束大量粒子射束3。圖3示出了該束(初級)粒子射束3，該等粒子射束3並排穿透預定平面15並且在該過程中不會彼此疊加，即，在預定平面15中，該等粒子射束3之間的距離大於單獨的粒子射束的寬度。在所示的實施方式中，預定平面15係在數學上完全扁平的平面。然而，預定平面15還可以是彎曲區並且通常可以是任何期望形狀的區。預定平面15與多射束粒子顯微鏡1的光軸16相交。光軸16可以是例如物鏡102的光軸。該束粒子射束3可圍繞光軸16偏轉，為此多射束粒子顯微鏡1可包括一個或多個偏轉器。藉由使該等粒子射束3從圖3中所示的位置偏轉(其特徵在於，該等粒子射束3的傳播方向被定向為平行於光軸16)，有可能會引入隨著該等粒子射束3從光軸16偏轉而增大的像差。實際上，據此關於以此方式引入的像差限制其中該等粒子射束3從光軸16偏轉的角度範圍。表面8的可藉由該等粒子射束3進行掃描而無需未將物體7相對於光軸16移位的區在下文稱為區域。
每個粒子射束3係由物鏡102聚焦並且具有被安排在物鏡平面101中的射束焦點5。與圖1中所示出的採用在數學上完全扁平的平面的形式的物鏡平面101相比，歸因於成像粒子光學裝置從粒子射束生成裝置300至物鏡102的像差，物鏡平面101通常在數學上並不是完全扁平的，但是可以是如圖3中說明的彎曲區。該等初級粒子射束3的射束焦點5被安排在預定平面15的體積區域19中。預定平面15可包括例如至少一個射束焦點5或覆蓋物鏡平面101。預定平面15可被安排為使得它基本上正交於光軸16安排並且與至少一個射束焦點5相距小於100μm、50μm、10μm或1μm的距離。
根據繼圖2中說明的步驟S1之後的步驟S2，物體7的表面8被至少部分地安排在體積區域19內。因此，表面8被安排在射束焦點5附近。
根據繼圖2中中所說明的步驟S2之後的步驟S3，利用該束粒子射束3掃描表面8的第一區域B1。在掃描期間，多射束粒子顯微鏡1的操作參數被設置為第一值。操作參數用於控制多射束粒子顯微鏡1的至少一個部件， 該部件被配置為改變射束焦點5與預定平面15的距離和/或該等粒子射束在表面8上的形狀和/或物體7例如在平行於多射束粒子顯微鏡1的光軸16的方向上相對於射束焦點17或物鏡102的位置。操作參數通常可用於控制可影響像差的多射束粒子顯微鏡1的至少一個部件。換言之，操作參數用於設置聚焦和/或消除像散和/或高階誤差的校正。至少一個部件可包括粒子-光學透鏡，例如粒子-光學物鏡102、消像散器或另一個場生成器。
圖4A至圖4C以表面8的平面圖示出了將表面8的細節空間劃分至區域或區域的子區域以及子區域的所掃描位區。圖4A示出了九個區域B1至B9。如上文所解釋，區域的特徵基本上在於：該區域係可利用該束粒子射束3藉由使該等粒子射束3相對於光軸16偏轉並且並未使物體7相對於光軸16移位而掃描的表面8的區。在圖4A中所示的圖中，區域B1至B9並未重疊，但是相鄰。區域B1至B9中的每一個都具有正方形形狀。該等區域的形狀基本上與射束焦點5的場103以及該等粒子射束3能夠相對於光軸16偏轉的角度範圍有關。
該等區域的形狀可偏離正方形形狀，並且具有例如矩形或六邊形形狀。另外，該等區域相對於彼此的相對位置(圖4A中所示)僅僅是示例並且可具有幾乎任何期望配置。然而，關於多射束粒子顯微鏡的通量，該等區域的這種安排(其中該等區域至多部分地重疊並且必要時盡可能少地重疊)可以是較佳的。
在對第一區域B1(和全部另外的區域)進行掃描期間，該束的全部粒子射束3被引導至此區域B1上。藉由使該等粒子射束3偏轉，每個粒子射束3被引導至表面8的大量位點上。可藉由偏轉將單個粒子射束3引導至其上的該等位點限定了被分配至粒子射束的區域的子區域。
圖4B示出了第一區域B1的子區域UB1至UB25的場。每個區域B1至B9中的子區域的數量對應於粒子射束3或粒子射束點6的數量。該等子區域相對於彼此的安排基本上對應於場103中的射束焦點5的安排。子區域UB1 至UB25中的每一個都具有正方形形狀。該等子區域的形狀基本上是由該等粒子射束3可相對於光軸16偏轉的角度所限定並且可因此具有基本上任何期望形狀。關於多射束粒子顯微鏡的通量可較佳的是，該等子區域至多部分地重疊或盡可能少地重疊。
圖4C示出了子區域UB1內的大量位點20，那個粒子射束藉由偏轉被引導至所分配的子區域UB1到該等位點上。入射位點的數量以及該等入射位點之間的距離基本上確定了可分析物體7的表面8的精確度。每個子區域具有相同數量和類似安排的位點20。每個子區域中的位點20的數量的值的示例係100×100、1000×1000或10000×10000。
在對第一區域B1進行掃描期間入射在表面8上的該等粒子射束3產生從物體7中發射出的粒子。從物體7中發出的該等粒子係由物鏡102或二次粒子射束9成形的並且被導向至粒子多重檢測器209以便在這裡進行檢測。檢測到的粒子的數量係由強度表示。在對第一區域B1進行掃描期間檢測到的強度被稱為第一強度。每個子區域的每個位點20在此被分配對應於由被引導至位點上的粒子射束產生的粒子的數量的強度。該等第一強度可以圖形呈現，結果係表面8可以圖形呈現。
在繼圖2中說明的步驟S3之後的步驟S4中，基於該等第一強度中被分配至該等粒子射束被引導至其上的子區域內的該等位點的那些強度來確定該束的每個粒子射束3的至少一個第一射束值。例如，確定被引導至子區域UB1的粒子射束的至少一個第一射束值基於該等第一強度中被分配至子區域UB1內的該等位點20的那些強度。確定被引導至子區域UB2的粒子射束的至少一個第一射束值基於該等位點的該等第一強度中被分配至子區域UB2內的那些強度，以此類推。
至少一個射束值的確定可例如藉由圖像信號的分析來實現，所述圖像信號係在對子區域UB1、的UB2執行掃描期間測量的。特別地，可執行空間頻率分析。藉由比較校準測量期間對已知樣本測量的空間頻率的比 較，可根據子區域UB1、UB2中的圖像信號中所含的該等空間頻率推斷入射在物體的表面上的粒子射束的直徑。如果所測量的空間頻率在相互垂直的方向上發生變化，那麼可推斷出：該等粒子射束與物體的表面相交的區形成橢圓形，這繼而又可由於物體的表面相對於該等粒子射束傾斜或該等粒子射束的像散所致。如上文已進一步提及，例如可藉由該等子區域中的該等圖像信號的傅立葉分析或自相關分析來執行空間頻率分析。替代地，還可應用梯度法於該等子區域中的該等圖像信號以確定至少一個射束值。
每個粒子射束的至少一個第一射束值表示表面8上的粒子射束的形狀(橫截面)。表面8上的粒子射束3的(橫截面的)形狀基本上對應於表面8上由粒子射束產生的粒子射束點6的形狀。如圖3中所說明，例如，該等粒子射束3的橫截面的形狀21可具有直徑為A的近似圓形形狀(該等粒子射束3的橫截面的形狀21被展示為以平行於光軸16的方向處於表面8的平面圖中)。該等粒子射束3的橫截面可以是例如正交於光軸16的平面中的橫截面。相交平面與表面8之間的距離可較小。值的示例係10nm、100nm、1μm或10μm。橫截面位於其中的相交平面可特別地與表面8相交。
該等粒子射束3在表面8上的橫截面的形狀的直徑A的值以及該等粒子射束點6在表面8上的尺寸取決於粒子射束3的配置和射束焦點5與表面8之間的距離二者。出於此原因，粒子射束的橫截面的形狀、特別是形狀的直徑A可用作射束焦點5與表面8之間的距離的度量，結果係此關係可用於聚焦。在此，粒子射束的配置對應於例如光軸16與粒子射束3之間所圍成的角度。此角度基本上是由物鏡102確定。
如圖3中所解釋，表示物體7的表面8上的粒子射束3的橫截面的形狀21的射束值可以是圓形形狀的直徑A。然而，射束值還可以是表示表面上的粒子射束的橫截面的形狀的不同參數。例如，形狀可近似為橢圓形，並且射束值可包括長主軸的長度、短主軸的長度和/或橢圓形相對於參考方向的定向以用於形狀的特徵化的目的。
可藉由將橢圓形形狀的形狀特徵化而定量的單獨的粒子射束3的像散一方面係藉由粒子射束生成裝置並且另一方面係藉由由物體(例如，基於物體7內的電荷)生成的電場或由物體(例如，基於物體的磁化)生成的磁場所致。該等粒子射束3的形狀係藉由表面8的區域中的該等電場或磁場而改變的。該等射束值可因此用作電荷分佈或物體7內的磁化分佈的度量。
圖5A至圖5C示意地說明射束值與物體性質之間的關係。該等射束值取決於物體性質，即，如果物體性質改變，那麼該等射束值也改變。該關係係藉由聚焦的示例來解釋，即，物體性質被視為空間解析高度分佈。然而，如果物體性質表示空間解析電荷或場分佈，那麼還存在類似關係。
圖5A示出了表面8上的該等粒子射束3的橫截面的該等形狀21的圖，其中，物鏡系統100被設置為欠聚焦，即，射束焦點5在該等粒子射束3的傳播方向的方向上位於表面8後面。該等射束值表示該等形狀21。在圖5A至圖5C的圖中，每個子區域或每個粒子射束被分配由虛線指示的射束值或形狀21。
由於射束生成裝置300與物鏡102之間的粒子射束光學裝置所固有的像差，該等初級粒子射束3可以是像散形狀。每個像散形狀的粒子射束3具有兩個線焦點，該線焦點被定向為彼此正交並且正交於該等粒子射束3的傳播方向，並且在該線焦點的中心，沿傳播方向定位有射束焦點5。
因為圖5A說明了其中物鏡系統100欠聚焦的情形，所以表面8上的該等粒子射束3的該等橫截面的該等形狀具有橢圓形形狀。該等粒子射束3中的每個單獨的粒子射束的橫截面的形狀(由至少一個射束值(例如圓形形狀的直徑、橢圓形的長和/或短主軸和/或定向)表示)取決於物體性質(在此示例中取決於高度，即，物體的表面8與射束焦點5之間的距離)使得射束值可用作此距離和因此物體性質的度量。
圖5B和圖5C闡明了這種關係。圖5B示出了該等粒子射束3的該 等橫截面的該等形狀21，其中，表面8在焦點中，即，射束焦點5與表面8之間的距離較小。該等形狀21具有圓形形狀。形狀越小，聚焦就越好，並且反之亦然。
圖5C示出了該等粒子射束3的該等橫截面的該等形狀21，其中，物鏡系統100過聚焦，即，射束焦點5在該等粒子射束3的傳播方向的方向上位於物體7的表面8前面。該等形狀21因此再次為橢圓形形狀。
與圖5A至圖5C相比，特別是與每個子區域的形狀21比較，例如與子區域UB1中說明的該等形狀21比較，顯而易見的是，形狀直接與表面8和對應的射束焦點5之間的距離有關。
基於該束的多個不同粒子射束3的該等射束值(例如，子區域UB1和UB25的該等形狀21，該形狀21係使用操作參數的相同值來確定)，可確定物鏡系統100係被設置為過聚焦還是欠聚焦。例如，這藉由參照圖6來進行解釋。
圖6示出了該束的兩個示例性粒子射束31和32，該粒子射束入射在物體7的表面8上並且在此照射粒子射束點6。該等粒子射束31和32的射束焦點51和52在平行於光軸16的方向上彼此分隔開。射束焦點51和52之間沿平行於光軸16的方向的距離係例如藉由射束生成裝置300與物鏡102之間的粒子-光學系統的圖像場彎曲所致(參照圖3中的彎曲物鏡平面101)。在每種情況下，兩個粒子射束31和32中的每一者在表面8上生成一個粒子射束點6，該粒子射束點6幾乎與表面8上照射該粒子射束點的粒子射束31或32的橫截面的形狀21完全相同。粒子射束31具有為了簡化解釋而為圓形並且具有直徑A1的形狀21。粒子射束32同樣具有圓形形狀21，但是具有更大直徑A2。關於直徑A1和A2的差值係歸因於射束焦點51和52與表面8相距的不同距離。即使可根據直徑A1確定射束焦點51與表面8之間的距離，仍然不一定能夠確定粒子射束31是否過聚焦(如在由位置I指定的本情況下)或粒子射束31是否欠聚焦(如由位置II指定)。位置I和II在平行於光軸16的方向上與粒子射束 31的射束焦點51相距相同距離。如果射束焦點51和52的相對位置係已知的，那麼還可使用粒子射束32的形狀21的直徑A2來確定粒子射束31係過聚焦還是欠聚焦。例如，可根據直徑A1與A2之比來推斷出粒子射束31係過聚焦還是欠聚焦。如果射束焦點51和52的相對位置係已知的，那麼如圖6中所說明，例如當直徑A1小於直徑A2時可推斷出粒子射束31過聚焦。可以相同方式推斷出：如果直徑A1大於直徑A2(例如，如果表面8位於位置II中)，那麼粒子射束31欠聚焦。在剛剛解釋的原則的說明中，該等粒子射束3的橫截面的直徑用於射束值。如上所述，射束值還可表示橫截面的形狀的不同參數，例如橢圓形的長和/或短主軸和定向。
在繼圖2中說明的步驟S4之後的步驟S5中，基於該等第一射束值和參考射束值來確定物體性質的至少一個第一值(高度值)，其中，每個至少一個第一高度值表示表面8上被安排在第一區域B1內的位點與預定平面15之間的距離。
圖7示出了沿空間維度x穿過物體7以及物體7的表面8的橫截面。點23說明了物體性質的第一值，在本示例中為被安排在第一區域B1內的位點24處的第一高度值。該等高度值(物體性質的值)23表示表面8上在第一區域B1內的該等位點24與預定平面15之間的距離h。特別地可基於該等第一射束值並且可使用該等參考射束值來確定第一區域B1的每個子區域的至少一個第一高度值23。
如圖2中所示，在繼步驟S5之後的步驟S6中，可例如基於物體性質的該等第一值(第一高度值)23來確定操作參數的第二值。隨後，可使用操作參數的第二值來操作多射束粒子顯微鏡1。例如，可使用操作參數的第二值來掃描並且分析第二區域B2。第二區域可基本上對應於第一區域B1，從而使得可使用關於聚焦和/或消除像散和/或高階誤差的校正的優化設置來掃描相同區域。
下文參考圖8描述了該方法的進一步實施方式，其中操作參數的 第二值被確定用於第二區域B2，該第二區域B2至多部分地與第一區域B1重疊。圖4A和圖7以平面圖或橫截面示出了第一區域B1和第二區域B2，其中，這兩個區域B1和B2彼此相鄰。例如，如在先前解釋的實施方式中，已經確定了第一區域B1的物體性質的第一值(第一高度值)23。這對應於圖8中所示的步驟S10。
為此，在掃描第二區域之前或在再次掃描已經掃描的區域之前，向對應的粒子-光學部件(諸如物鏡102、消像散器或圖1中未示出的其他粒子-光學校正元件)施加操作電流或操作電壓，從而使得粒子射束系統具有操作參數的第二值。
在繼步驟S10之後的步驟S11中，基於第一區域B1的物體性質的該等第一值(第一高度值)23來確定第二區域B2的第一預測值(第一預測高度值)25(參照圖7)。每個第一預測高度值25表示被安排在表面8上的第二區域B2內的預測位點與預定平面15之間的已預測距離(h)。
大致上確定預測值和具體確定預測高度值可例如藉由物體性質的已知值(高度值)的外插和/或內插而實現。對於外插和/或內插，可偏愛使用被安排在有待預測的該等值(高度值)的該等位點附近的物體性質的該等值(高度值)。外插和/或內插特別地可對物體的表面使用物理模型或完全對物體使用物理模型來實現。在此示例中，物體可被描述為夾板，結果係物體的表面無法以任何期望方式變形。
如圖9A和圖9B中說明，多個不同第一區域的物體性質的第一值(第一高度值)可用於確定第二區域B2的該等第一預測值(預測高度值)25。多個第一區域可可變地安排在第二區域周圍，如圖9A和圖9B中所展示的。例如，可使用第一區域B1的物體性質的該等第一值(第一高度值)23和另外的第一區域B1'的物體性質的該等第一值(第一高度值)23'來確定該等第一預測值(預測高度值)23。該等第一區域(特別是對於該等第一區域B1和B1')的共同之處在於：已經確定用於該第一區域的物體性質的該等 值(高度值)在每種情況下係使用操作參數的任意設置的值來確定。特別是在對更大物體的分析開始時，可僅僅使用操作參數(利用該操作參數掃描多個第一區域)的簡易估計。
圖9A說明了使用外插(藉由箭頭說明)確定該等第一預測值(第一預測高度值)25。圖9B說明了使用內插(同樣藉由箭頭說明)確定該等第一預測值(第一預測高度值)25。
在繼圖8中所示的步驟S11之後的步驟S12中，基於該等第一預測值(第一預測高度值)25來確定用於第二區域B2的操作參數的第二值。以此方式可以取決於第二區域B2的預測值(預測高度值)25來設置例如聚焦和/或消除像散和/或高階誤差的校準以掃描第二區域B2。
在繼步驟S12之後的步驟S13中，隨後可利用該束粒子射束3來掃描第二區域B2，並且可檢測第二強度。為了利用該束粒子射束3來掃描第二區域B2，可必須使物體例如藉由上面放置有物體7的物體保持器10的對應致動而相對於光軸16移位(參照圖1)。
因為第二強度現在也可用於第二區域B2，所以正如先前第一強度可用於第一區域B1一樣，可再次執行先前描述的程式。例如，這在圖8的繼步驟S13之後的步驟S14至S16中進行了說明。
在步驟S14中，基於該等第二射束值並且可能基於該等參考射束值來確定第二區域B2的物體性質的第二值(第二高度值)27，該第二射束值可根據如先前解釋的該等第二強度而確定。
在後續步驟S15中，基於物體性質的該等第二值(第二高度值)27來確定第三區域B3的第二預測值(第二預測高度值)29。另外，還可使用第一區域B1的物體性質的第一值(第一高度值)23來確定該等第二預測值(第二預測高度值)29。這在圖9C中藉由箭頭進行了示意性說明。可基於第一區域B1的物體性質的該等第一值(第一高度值)23以及第二區域B2的物體性質的該等第二值(第二高度值)27來確定該等第二預測值(第二 預測高度值)29(該第二預測值表示表面8上被安排在第三區域B3內的第二預測位點與預定平面15之間的已預測距離)，其中，第二區域B2的物體性質的該等值(第二高度值)27係根據步驟S10至S14中說明的方法來確定。類似於圖9A和圖9B中的說明，還可使用多個第一區域的物體性質的值(高度值)和多個第二區域的物體性質的值(高度值)來確定該等第二預測值(第二預測高度值)29。該等第二預測值(第二預測高度值)29的確定還可藉由外插和/或內插、特別是使用物理模型來實現。
如圖8的步驟S16中說明，可基於第三區域B3的該等第二預測值(第二預測高度值)29來針對第三區域B3確定操作參數的第三值。
在所述方法的特定實施方式中，還可以向單獨作用在至少一個粒子射束上的粒子-光學校正元件(諸如用於校正圖像場像散的消像散器或用於校正圖像場彎曲的透鏡)施加小偏差電勢或小偏差電流，該偏差電勢或偏差電流被選擇為使得在至少一個射束值的確定期間的評估靈敏度藉由至少用於單個粒子射束的偏差電勢或偏差電流而增加，但是同時不會顯著不利地影響粒子射束在物體表面上或物鏡平面101中的橫截面，從而使得藉由隨著該等粒子射束的出現而掃描物體的表面所獲得的圖像資訊的解析度沒有出現不可接受的惡化。
在不脫離本發明精神或必要特性的情況下，可以其他特定形式來體現本發明。應將所述具體實施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發明的範疇如隨附申請專利範圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請專利範圍之等效意義及範圍內的變更應視為落在申請專利範圍的範疇內。
S1-S6‧‧‧步驟

Claims (25)

  1. 一種用於操作多射束粒子顯微鏡(1)之方法，所述方法包括：生成大量粒子射束(3)，使得所述粒子射束(3)並排穿透預定平面(15)並且在每種情況下在所述預定平面周圍的體積區域(19)內具有一個射束焦點(5)；將物體(7)的表面(8)至少部分地安排在所述體積區域內；利用所述粒子射束(3)掃描所述表面的第一區域(B1)並且檢測由入射在所述第一區域上的所述粒子射束產生的粒子(9)的第一強度，同時所述多射束粒子顯微鏡的操作參數被設置為第一值，基於所述第一強度來確定物體性質的第一值(23)，以及基於所述第一強度來確定第一射束值，其中，所述第一值表示所述第一區域內的所述物體性質，並且其中，所述物體性質表示所述物體(7)的物理性質，其中，所述第一射束值表示所述粒子射束(3)在所述表面的至少一性質，而所述粒子射束(3)在所述表面的所述至少一性質包含所述粒子射束(3)在所述表面的形狀或是尺寸，並且基於所述第一射束值來確定所述第一值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，所述物體性質表示：- 空間解析高度分佈，其中，所述高度分佈表示所述表面上的位點(24)與所述預定平面(15)之間的距離(h)；和/或- 空間解析電荷分佈；和/或- 空間解析磁化分佈；和/或- 電場和/或磁場的空間解析場分佈，所述電場和/或磁場由所述物體內的電荷或所述物體的磁化而生成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中，在每種情況下所述粒子射束(3)中的每個粒子射束掃描所述第一區域的子區域(UB)並且為此被相繼地引導至對應所述子區域內的大量位點(20)上，其中，所述子區域至多部分地重疊，其中，所述位點(20)中的每個位點被分配有在將對應所述粒子射束引導至所述位點上期間產生的所述強度，並且其中，在每種情況下基於被分配給在所述子區域內的所述位點的所述第一強度來針對所述第一區域的所述子區域中的每個子區域確定所述物體性質的所述第一值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在每種情況下所述粒子射束(3)中的每個粒子射束掃描所述第一區域的子區域(UB)並且為此被相繼地引導至所述對應子區域內的大量位點(20)上，其中，所述子區域至多部分地重疊，其中，至少一個第一射束值係基於由所述對應粒子射束產生的所述第一強度針對所述粒子射束中的每個粒子射束確定的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括：提供參考射束值，所述參考射束值表示所述粒子射束在參考物體的參考表面處的至少一種性質、特別是形狀或尺寸，確定所述第一射束值與所述參考射束值之間的偏差，並且其中，所述物體性質的所述第一值係基於所述偏差確定的。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，為了基於所述偏差確定所述物體性質的所述第一值，使用物 理模型。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，進一步包括：基於所述物體性質的所述第一值來針對所述表面的第二區域(B2)確定該操作參數的第二值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，進一步包括：基於所述物體性質的值確定預測值，其中，所述預測值表示所述物體性質的針對所述第二區域的預測值，其中，所述物體性質的所述值至少包括所述物體性質的所述第一值，並且其中，所述操作參數的所述第二值係基於所述預測值確定的。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，確定所述預測值包括外插和/或內插所述物體性質的所述值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，所述物體性質的所述值另外包括：所述物體性質的另外的值，所述另外的值表示在所述表面的至少一個另外的區域內的所述物體性質，其中，所述至少一個另外的區域在每種情況下至多部分地與所述第一區域和所述第二區域重疊。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，所述操作參數的所述第二值不同於所述操作參數的所述第一值。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，所述第二區域至少部分地與所述第一區域重疊、特別是與所述第一區域完全相同；和/或其中，所述第二區域與所述第一區域的總面積的至少50%重疊；和/或其中，所述第二區域的幾何中心與所述第一區域的幾何中心相距一段距離，所述距離係所述第一區域的長度的至多50%。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，所述第二區域至多部分地與所述第一區域重疊；和/或其中，所述第二區域與所述第一區域的總面積的至多50%；和/或其中，所述第二區域的幾何中心與所述第一區域的幾何中心相距一段距離，所述距離係所述第一區域的長度的至少50%。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，所述操作參數用於控制所述多射束粒子顯微鏡的至少一個部件，所述至少一個部件被配置為改變所述射束焦點與所述預定平面的距離和/或所述粒子射束在所述表面上的形狀和/或所述物體在平行於所述多射束粒子顯微鏡的光軸(16)的方向上的位置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中，所述至少一個部件包括用於生成電場和/或磁場的場發生器、特別是粒子-光學透鏡(102)和/或消像散器。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法， 其中，所述多射束粒子顯微鏡具有所述粒子射束可圍繞著偏轉的光軸(16)，並且其中，所述預定平面被定向為基本上正交於所述光軸。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括：在對所述物體的所述表面進行所述掃描期間使所述物體在基本上正交於所述多射束粒子顯微鏡的光軸(16)的方向上移位。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括：根據所述檢測到的強度產生所述物體的所述表面的圖像。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中，除所述粒子射束之外，沒有其他粒子射束到達所述表面。
  20. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，提供所述參考射束值包括：基於表示所述粒子射束的性質、特別是表示所述射束焦點相對於所述預定平面的位置和/或所述粒子射束的像散和/或所述粒子射束在其射束焦點處的直徑和/或所述粒子射束在所述預定平面中的橫截面的形狀的數據來計算所述參考射束值，特別是當所述多射束粒子顯微鏡的所述操作參數被設置為所述第一值時。
  21. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，提供所述參考射束值包括：使用所述多射束粒子顯微鏡以及具有所述參考表面的所述參考物體來確定所述參考射束值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中，確定所述參考射束值包括： 將所述參考物體的所述參考表面至少部分地安排在所述體積區域內、特別是所述預定平面內；利用所述粒子射束掃描所述參考表面並且檢測粒子的強度，所述粒子係由在對所述參考表面進行所述掃描期間入射在所述參考表面上的所述粒子射束產生的；基於在對所述參考表面進行所述掃描期間檢測到的所述強度來確定所述參考射束值。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中，基於在對所述參考表面進行所述掃描期間檢測到的所述強度來確定所述粒子射束中的每個粒子射束的至少一個參考射束值。
  24. 如以上申請專利範圍第1項所述之方法，其中，藉由梯度法、傅立葉分析、自相關等來確定所述射束值和/或所述射束參考值。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中，對於表示所述參考表面的表面粗糙度的均方根，以下各項適用：σRMS<5μm；其中，σRMS指示被安排在所述參考表面上的長度區域內的位點的高度值與所述高度值的線性均值之間的差值在所述長度區域的長度上取平均的均方根，其中，所述長度為至少100μm。
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