TWI731417B - 在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的系統及方法 - Google Patents

在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的系統及方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法。在此實例中，根據本發明的第一實施例，基於單獨圖像來進行調節，並且根據第二實施例，基於重疊區域來進行調節。對於檢測器調節本身，使用對比度值及/或亮度值，並且可以採用迭代方法。

Description

在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的系 統及方法
本發明涉及一種在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法。此外，本發明涉及一種適於執行該方法的系統以及一種對應的電腦程式產品。
多射束粒子顯微鏡與單射束粒子顯微鏡一樣可以被用於在微觀尺度上分析物體。借助這種粒子顯微鏡例如可以拍攝物體的圖像，這些圖像表示物體的表面。通過這種方式例如可以分析表面結構。在單射束粒子顯微鏡中使用由帶電粒子(例如電子、正電子、介子或離子)形成的單一粒子射束來分析物體，而在多射束粒子顯微鏡中使用多個粒子射束來分析物體。該多個粒子射束(還被稱為束)同時指向物體的表面，由此與單射束粒子顯微鏡相比，在相同時間段內可以採樣並分析物體表面的明顯更大的面積。
從WO 2005/024881 A2中已知一種呈電子顯微鏡系統形式的多粒子射束系統，該多粒子射束系統通過多個電子射束工作，以便用這些電子射束的束平行地掃描待檢查的物體。產生這些電子射束的束的方式是將由電子源產生的電子射束指向多孔板，該多孔板具有多個開口。這些 電子射束的電子中的一部分擊中多孔板並且在該多孔板處被吸收，而射束的另一部分穿過多孔板的開口，使得在射束路徑中在每個開口之後形成一個電子射束，該電子射束的橫截面由開口的橫截面限定。此外，合適選擇的電場(該電場在射束路徑中被提供在多孔板之前及/或之後)使得多孔板中的每個開口作為透鏡作用於穿過開口的電子射束，使得電子射束被聚焦在距多孔板一定距離的平面上。形成電子射束的焦點的平面通過後續的光學器件被成像到待檢查的物體的表面上，使得各電子射束以聚焦為初級射束的方式擊中物體。這些初級射束在該物體處產生從物體出發的相互作用產物(如反向散射電子或二次電子)，這些相互作用產物形成次級射束並且被另一個光學器件引導到檢測器。在該檢測器處，這些次級射束中的每個次級射束擊中分開的檢測器元件，使得通過該檢測元件檢測到的電子強度提供在對應的初級射束擊中物體的位置處關於該物體的資訊。初級射束的束在物體的表面上系統地掃描，以便以對於掃描電子顯微鏡而言普遍的方式生成物體的電子顯微圖像。
如上文已經提到的，每個次級射束均擊中分開的或與該次級射束相關聯的檢測器元件。即使在原理上結構相同的檢測器元件的情況下，這些檢測器元件通常也不是100%完全相同的。替代於此，尤其這些檢測器元件的檢測器特徵曲線可能是彼此偏離的，即使對這些單獨圖像而言已掃過精確相同的結構，這也可能導致單獨圖像的不同的亮度值及/或對比度值。於是，當不同的單獨圖像應彼此結合(所謂的拼接)時，亮度及/或對比度的這種差別例如可能被證實為是有問題的。此外，當應測量在多個單獨圖像上延伸的表面結構的尺寸時，所提及的差別也起到重要作用。而且，由於亮度值及/或對比度值的差別還可能使輪廓識別變得困難，原因在於在此單獨圖像的邊緣可能以錯誤的方式被解釋為輪廓。
因此，本發明的目的是，提供一種在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法，從而能夠實現更加精確地分析圖像資料並且更好的進一步處理圖像資料。
該目的通過獨立申請專利範圍的標的來實現。本發明的有利的實施方式自附屬申請專利範圍中得出。
下文描述本發明的兩個實施方式，包括有利的改進方案。在此，第一實施方式涉及根據單獨圖像來調節檢測器，而第二實施方式根據重疊區域來調節檢測器。
因此，本發明的第一實施方式涉及一種在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法，該方法具有以下步驟：用多個初級粒子射束照射、尤其同時照射該物體，其中每個初級粒子射束以掃描的方式照射該物體的分開的單場區域；收集相互作用產物，這些相互作用產物由於這些初級粒子射束而從該物體中逸出；將這些相互作用產物投射到具有一個檢測器或具有多個檢測器的檢測單元的檢測區域上，使得從兩個不同的單場區域逸出的相互作用產物被投射到不同的檢測區域上，基於資料生成這些單場區域中的每個單場區域的單獨圖像，這些資料分別借助來自這些檢測區域中的信號而被獲得或者已獲得；得出每個單獨圖像的對比度值；以及設定該檢測單元，使得在經定義的第一極限內，預先確定的多個單獨圖像、尤其所有單獨圖像具有相同的對比度值。
初級粒子射束例如可以涉及電子、正電子、介子或離子或其他帶電顆粒。物體的與每個初級粒子射束相關聯的單場區域以例如逐行或逐列掃描的方式被掃描。在此較佳的是，單場區域彼此相鄰或以貼片的方式覆蓋物體或其一部分。通過這種方式可以獲得物體的盡可能完整並且連 貫的圖像。較佳地，單場區域被設計成矩形的或正方形的，原因在於這對於借助粒子輻射的採樣過程而言是最容易實現的。總體上，作為矩形的單場區域可以以如下方式相疊地佈置在不同的行中，從而總體上得到六邊形結構。在此，初級粒子射束的數量並非精確固定的；然而，使用的初級粒子射束越多，每個時間單元可以獲得的圖像資訊就越多，或者對整個物體面的掃描就可以越快地進行。還有利的是，還將多射束粒子顯微鏡的最多可用的所有初級粒子射束或追溯到這些初級粒子射束的圖像資料用於所描述的調節檢測器的方法，然而並不一定是這種情況。較佳地，在六邊形的情況下，粒子射束的數量是3n(n-1)+1，其中n是任意自然數。單場區域的其他佈置(例如正方形的或矩形的網格)同樣是可能的。
相互作用產物可以為反向散射電子或二次電子。在此，對於分析目的較佳的是，低能量的二次電子被用於生成圖像。
根據本發明的檢測單元可以包括一個檢測器或者相同類型或不同類型的多個檢測器。檢測單元例如可以具有一個或多個粒子檢測器或由其組成。粒子檢測器又可以設計為單件式或多件式。然而還可能的是，在檢測單元中相互組合或依次連接一個或多個粒子檢測器和光檢測器。
在以如下方式設定檢測單元，使得預先確定的多個或所有單獨圖像在期望的精確度內(即在經定義的第一極限內)具有相同的對比度值時，檢測區域的輸出受到影響。在此，根據檢測單元的結構，可以設定這些實際上分開的檢測器，即，使得一個檢測區域對應於一個分開的檢測器。然而還可能的是，在單一的檢測器中分開地設定及/或調節分別不同的轉換通道。
根據本發明的一個較佳實施方式，檢測單元包括粒子檢測器以及在該粒子檢測器下游的多個光檢測器。具體地，粒子檢測器可以是具有多個檢測區域的閃爍體板。在此，將相互作用產物投射到粒子檢測器的檢測區域上借助合適的粒子光學器件來進行。在此，從粒子檢測器發出的 光信號以合適的方式到達與粒子檢測器的相應檢測區域相關聯的光檢測器。例如可能的是，從粒子檢測器的檢測區域發出的光經過對應的光學器件輸入到玻璃纖維中，這些玻璃纖維又與實際的光檢測器連接。光檢測器例如包括光電倍增器、光電二極體、崩潰光電二極體或其他類型的合適的光檢測器。
根據本發明的一個替代性的實施方式，檢測單元包括粒子檢測器，但不包括光檢測器。此時可能的是，不繞路經過光子而直接地檢測粒子，其方式是例如將這些粒子注入半導體的阻擋層中，由此可以再次觸發電子崩潰。於是為此需要對應結構的半導體檢測器，該半導體檢測器對於每個射束具有至少一個獨立的轉換單元。
單獨圖像與物體的單場區域相關聯。對應地，單場區域的幾何形狀也對應於單獨圖像的幾何形狀。在此通常涉及矩形或正方形。原則上是如下情況，即借助檢測器生成的信號對應於相互作用產物的粒子射束的強度。最後，單獨圖像在模數轉換和圖像採集後作為數位資料集存在。
較佳的是，每個單獨圖像的所有單獨點均為得出該單獨圖像的對比度值做出貢獻。在此，可以以不同的方式定義單獨圖像的對比度值。在此重要的是合理的定義，隨後還對該定義進行更準確的解說。
設定檢測器(使得預先確定的多個或所有單獨圖像具有在經定義的第一極限內相同的對比度值)可以分別通過檢測單元或檢測器的一個或多個設定參數來實現。這些參數的性質取決於使用什麼樣的檢測單元。在此在理論上可能的是，在一次設定檢測單元之後，預先確定的多個或所有單獨圖像就已經在經定義的第一極限內具有相同的對比度值。然而更普遍的是如下情況，即在多個步驟或方法過程中並且較佳地不斷細化地設定檢測單元，以便對於預先確定的多個或所有單獨圖像而言實現相同的對比度值。在此，較佳地選擇單獨圖像的合理的對比度值作為參考。還可以選擇所有單獨圖像的平均對比度值作為參考值/目標值。在此，經定義(所 期望)的第一極限(精確度)例如可以作為絕對值範圍給出或作為以百分比計的與上文定義的參考值的偏差給出。與上文選擇的參考值的偏差尤其可以是
Figure 108133862-A0305-02-0007-8
10%，較佳
Figure 108133862-A0305-02-0007-9
5%並且最佳
Figure 108133862-A0305-02-0007-10
1%。
較佳的是，該方法全部地或部分地多次及/或反覆運算地執行。在反覆運算過程中，尤其使用外推法和內插法，這些方法逐步地並且較佳不斷細化地允許檢測單元的精細調節。
根據本發明的一個較佳實施方式，該方法另外具有以下步驟：- 得出每個單獨圖像的亮度值；以及- 設定該檢測單元，使得在經預先定義的第二極限內，預先確定的多個單獨圖像、尤其所有單獨圖像具有相同的亮度值。
因此，在本發明的這個實施變體中是如下情況，即所有單獨圖像的對比度值和亮度值均相互匹配。單獨圖像的亮度值和對比度值無論如何都彼此密切相關地存在，使得對這兩個值的調節提供最佳結果。亮度值和對比度值在再下文中還將進一步定義。在亮度值的情況下，經定義的第二極限(精確度)例如也可以作為絕對值範圍給出或作為以百分比計的與上文定義的參考值的偏差給出。與上文選擇的參考值的偏差尤其可以是
Figure 108133862-A0305-02-0007-11
10%，較佳
Figure 108133862-A0305-02-0007-13
5%並且最佳
Figure 108133862-A0305-02-0007-14
1%。
根據本發明的另一個實施變體，該方法另外包括以下方法步驟：- 通過重新執行幾個或所有方法步驟來測試該檢測單元的經改變的設定。
例如在得出每個單獨圖像的對比度值之後及/或在得出每個單獨圖像的亮度值之後，即當如此得出的分別預先確定的多個單獨圖像或較佳所有單獨圖像的對比度值及/或亮度值在預先定義的極限內分別相同時，測試可以結束。在這種情況下，檢測單元當然不需要被進一步地或更 細化地設定。在這種上下文中的目的是，分別將品質指標定義為用於成功調節檢測器的指標。該品質指標是在多次執行方法時的中斷指標。
根據本發明的一個較佳實施方式，設定該檢測單元包括設定增益及/或設定偏移。這可以取決於檢測單元的結構對一個或多個檢測器或其轉換通道來進行。原則上是如下情況，即用於轉換粒子的檢測器除了許多其他參數之外具有兩個非常重要的設定參數。這些設定參數是增益和偏移。它們反映在檢測器的特徵曲線中。
在此，在原理上，增益給出由多少輸入產生多少輸出。具體地，增益給出在輸出中含有的第二粒子種類的粒子的數量(輸出)與在輸入中含有的第一粒子種類的粒子數量(輸入)的比例。在崩潰光電二極體的情況下，輸入由光子形成，而輸出由電子形成。對於所有其他檢測器DED(“直接電子檢測”)、PMT(“光電倍增管”)等可以定義類似的內容。此外，轉換成電信號(在輸出電阻上的電流或電壓降)的多種檢測器安裝有後置放大器，該後置放大器的增益同樣是可設定的。
偏移則給出，當沒有初級粒子到達時，輸出信號的水準有多高。這通常在下游電子電路(downstream electronic circuitry)中由電壓加法器來解決。即，最後用這種系統來補償漏電流等。偏移和增益通常不是彼此獨立的。
根據本發明的一個較佳實施方式，將這些相互作用產物投射到粒子檢測器的檢測區域上，其中該粒子檢測器的每個檢測區域在相互作用產物擊中該檢測區域時發出光信號，其中從每個檢測區域發出的光信號被送入與相應的檢測區域相關聯的光檢測器；並且其中設定該檢測單元包括設定這些光檢測器。至於其餘內容，上述關於依次連接粒子檢測器和光檢測器的實施方案適用於該實施方式。
根據本發明的一個較佳實施方式，光檢測器具有崩潰光電二極體，其中設定這些崩潰光電二極體包括設定增益及/或設定偏移。這例如可以分別通過改變電流或電壓來進行。崩潰光電二極體是高度靈敏的並且非常快速的光電二極體並且適合用於檢測本身較小的輻射功率並且因此突出地適合用在多射束粒子顯微鏡中。
如果觀察單獨圖像的亮度長條圖，該亮度長條圖通常示出高斯分佈或高斯分佈可以以良好近似的方式擬合的曲線。根據本發明的一個較佳實施變體，將亮度長條圖中的高斯分佈或擬合的高斯分佈的平均值定義為每個單獨圖像的亮度值，及/或，將亮度長條圖中擬合的高斯分佈的標準差的多倍、尤其2西格瑪，定義為每個單獨圖像的對比度值。在亮度長條圖中不具有類高斯分佈的情況下，對於亮度值可以使用亮度長條圖的平均值或亮度長條圖的最大峰的位置，並且替代於標準差的多倍可以例如考慮亮度長條圖的最大峰的半高寬度來定義待實現的對比度值。這些定義為對亮度值並且主要對對比度值的特別穩定的定義。即，在所獲得的單獨圖像中通常是如下情況，這些單獨圖像在對應的亮度長條圖中僅具有唯一的峰。如果存在兩個分離的峰，則對比度可以非常容易地表達為這兩個峰之間的差值。但是，借助多射束粒子顯微鏡獲得的圖像為特殊的圖像，這些圖像通常並不具有這種多峰。替代於此，通常僅存在唯一一個突出的峰，該峰有時具有以肩峰形式的弱的副峰。在這方面必要的是，尋找用於待實現的對比度值的定義，該定義在這種情況下也是穩定的。半峰寬度以及非常特別地高斯分佈的寬度(尤其高斯分佈的2西格瑪)作為對比度值的定義在此被證實為是非常穩定的。
如果使用崩潰光電二極體作為光檢測器，則在改變崩潰光電二極體的增益時改變了單獨圖像的對比度以及單獨圖像的亮度值。因此通過設定增益可以對單獨圖像的這兩個待適配的參數產生影響。相反地，如果改變崩潰光電二極體的偏移，則整個亮度長條圖沿著X軸移位。因此偏 移的設定僅對亮度值有影響。在此背景下可以是合理的是，在設定崩潰光電二極體時首先調節對比度並且接著通過設定偏移來調節亮度值。
根據本發明的另一個較佳實施方式，生成這些單獨圖像在圖像生成電腦上並行地實現，這些圖像生成電腦分別與該檢測單元相關聯的檢測區域。在圖像生成時，一維資料流程例如借助所謂的幀捕捉器轉換成二維資料格式。在此，在生成單獨圖像時累積了非常大的資料量，使得在不同的圖像生成電腦上並行地處理資料在時間上提供了很大的優勢。在此可能的是，為每個檢測器設置並且使用與其自身相關聯的圖像生成電腦。然而還可能的是，在同一個圖像生成電腦上從對應數量的檢測器生成多個單獨圖像。在現如今的計算容量方面被證實為有利的是，在同一個圖像生成電腦上生成至多8個單獨圖像。在使用例如91個初級粒子射束時，生成總計91個單獨圖像，這些單獨圖像例如可以在12個圖像生成電腦上並行地計算。通過這種方式可以非常良好地處理大量累積的資料量。
根據本發明的另一個較佳的實施變體，設定該檢測單元由控制電腦系統控制。在此，控制電腦系統本身還可以控制整個多射束粒子顯微鏡。在這裡還可以例如採用的是，在圖像生成電腦中得出對比度值及/或亮度值並且隨後將其從圖像生成電腦傳輸到控制電腦系統。隨後，控制電腦系統或與該控制電腦系統相關聯的控制電腦由此計算出對檢測單元的必需的設定或適配。出於調節目的，在控制電腦系統中集中地評估對比度值及/或亮度值在此是特別合理的，原因在於對於這種調節可以使用分開的程式碼或特殊的計算程式。
根據本發明的另一個實施變體，在成功調節檢測器之後進行影像處理，以進一步改善對比度及/或亮度。為此可以使用本身已知的影像處理常式。
根據本發明的另一個實施方式，使用測試樣品作為物體以用於調節檢測器，該測試樣品具有多個結構上完全相同的測試區域。該過程 基於如下想法，即對於在每個單場區域中採樣的所有初級單射束而言，這種樣品具有相同的結構並且在完全相同的採樣條件下獲得所有檢測器的檢測信號。即，單獨圖像的不同的亮度值及/或對比值隨後主要不歸因於樣品表面特徵，而是歸因於檢測器中的差異。使用例如矽晶片作為測試樣品，在該矽晶片上已經例如借助平板印刷法施加了規則結構。
在首先已經將作為物體的測試樣品用於調節檢測器之後，在另一個方法步驟中可以通過真實樣品來測試這些光檢測器的經改變的設定。現在在這裡還應將得出的對比度值及/或亮度值移動到適當的、由預先定義的極限確定的區間中。否則必須通過測試樣品再次進行檢測器的重新調節。這種反覆運算式方法執行過程的原因在於，檢測器設定非常靈敏地依賴於在真實樣品上二次電子的產率。如果在真實樣品上二次電子的產率與在測試樣品上二次電子的產率之間的區別很大，則在對真實樣品採樣時在光檢測器的另一個特徵曲線區域中工作。然而對這另一個特徵曲線區域而言非常有可能不再充分地滿足檢測器調節，原因在於大部分檢測器的特徵曲線具有基本上非線性的行為，該非線性行為僅在具有良好一致性的部分區域中可以被線性地近似。因此還可能的是，當前的真實樣品的整個調節方法以經驗數值起始，這些經驗值已經根據相似的或可比的真實樣品獲得。使用經驗數值作為起始值縮短用於成功調節檢測器的時長。
根據本發明的第二實施方式，本發明涉及一種在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法，該方法具有以下步驟：定義在物體的相鄰單場區域之間的樣品重疊區域，其中將每個樣品重疊區域與至少兩個不同的單場區域相關聯；用多個初級粒子射束照射、尤其同時照射該物體，其中每個初級粒子射束以掃描的方式照射單場區域以及與這個單場區域相關聯的每個重疊區域；收集相互作用產物，這些相互作用產物由於這些初級粒子射束而從該 物體中逸出；將這些相互作用產物投射到具有一個檢測器或具有多個檢測器的檢測單元的檢測區域上，使得從兩個不同的單場區域逸出的相互作用產物被投射到不同的檢測區域上，基於資料生成這些重疊區域中的每個重疊區域的重疊單獨圖像，這些資料分別借助來自這些檢測區域中的信號而被獲得或者已獲得；得出每個重疊單獨圖像的亮度值及/或對比度值；以及設定該檢測單元，使得在一個經定義的極限之內或在多個經定義的極限之內，相互對應的重疊單獨圖像分別具有相同的亮度值及/或對比度值。
即，在根據本發明的第二實施方式的調節檢測器的方法中，不用完整的單獨圖像來工作，而是僅用其特定的局部。其結果是可以更快速地實施該方法。此外，這種方法關於每個單場區域的二次電子產率的可能的變化是較不敏感的。即假設的是，二次電子在相鄰的單場區域的樣品重疊區域中的產率是近似完全相同的或變化幅度較低的。這還尤其適用於，當如上文在第一實施方式中描述的那樣使用測試樣品來調節檢測器時。
原則上可能的是，在調節檢測器時將這些單場區域完全採樣，然而僅使用與這些重疊區域相關聯的資料來調節檢測器。然而還可能的是，只將對於調節檢測器所需的重疊區域進行採樣。
根據本發明的第二實施方式，設定檢測單元的目的在於，分別彼此相關的重疊單獨圖像分別在期望的、即預先定義的精確度內具有相同的亮度值及/或對比度值。在此不必使所有的重疊單獨圖像具有相同的亮度值及/或對比度值；然而當然可以是這樣的。替代於此，這裡進行逐步調節，最好是從具有良好的亮度值及/或對比度值的參考檢測器設定開始。
至於其餘內容，已經在本發明第一實施方式的上下文中闡述的內容關於其餘方面也適用于根據本發明的第二實施方式。
根據本發明的一個較佳實施方式，樣品的這些單場區域和與 這些單場區域相關聯的單獨圖像分別以貼片的方式相對彼此佈置，並且設定該檢測單元在彼此相鄰的單獨圖像的重疊區域上逐步地進行。在這裡，單獨圖像還可以是例如矩形的並且以拐角對拐角的或遠離彼此移位元的方式相對彼此佈置在多個行中，其中在後一種情況下可以以非常容易的方式產生單場區域以及與這些單場區域相關聯的單獨圖像的總體上六邊形的結構。
根據一個較佳實施方式，設定該檢測單元從內部的單獨圖像開始向外進行。即，在此，內部的單獨圖像(更確切地說與該單獨圖像相關聯的檢測區域)用作參考。以具有足夠亮度及/或具有足夠好的對比度的有利的檢測器設定來開始。隨後進而通過重疊區域來進行調節。當合適地選擇單獨圖像的佈置(例如呈矩形形狀，這些矩形在總體上產生六邊形結構)時，則設定該檢測單元可以用其檢測器及/或其轉換單元從中心的內部的單獨圖像開始通過這些重疊區域從內到外殼形地進行。這種從內到外的殼形的過程具有的優點是，在調節檢測器時保持滯後誤差較小。因此，調節總體上可以以盡可能少的步驟執行。
根據另一個較佳的實施方式，樣品的所有彼此相鄰的單場區域和與這些單場區域相關聯的單獨圖像彼此具有公共的邊緣而不僅具有公共的拐角點，並且這些樣品重疊區域和重疊單獨圖像至少局部地包含這些公共的邊緣。即，在此基本上僅排除了單場區域彼此的點狀和線狀的接觸。即如果存在樣品的相鄰單場區域(更確切地說存在與這些單場區域相關聯的單獨圖像)之間的公共的邊緣，則通過這些公共的邊緣可以進行在重疊區域上的高品質的調節。
根據本發明的第二實施方式的另一個實施變體，這些樣品重疊區域及/或重疊單獨圖像的尺寸是可設定的。對於這種設定而言重要的調節值是例如總體上的單獨圖像尺寸(即圖元數量和圖元尺寸)以及初級單射束之間的距離。通過這種方式可以以如下設定樣品重疊區域及/或重疊單 獨圖像，使得存在足夠的資料以用於進行成功的調節。相反地，必要時可以避免記錄多餘的資料。
較佳地，這些樣品重疊區域及/或重疊單獨圖像是矩形的。然而這些樣品重疊區域及/或重疊單獨圖像還可以具有規則的或不規則的形狀。在此，矩形的實施變體具有的優點在於，實質性簡化了用於圖像生成的採樣過程。
在這裡總體上是以下情況，即可以全部地或部分地多次及/或反覆運算地執行該方法。
根據一個特別較佳的實施方式，設定該檢測單元進而包括設定增益及/或設定偏移。在這裡，檢測單元還可以包括(一個或多個)粒子檢測器和光檢測器。在這裡，光檢測器較佳地還具有崩潰光電二極體，並且設定這些崩潰光電二極體包括改變電壓及/或改變電流。
其餘內容參考關於本發明的第一實施方式做出的實施方案以及較佳實施變體，以便在這一點上避免在描述第二實施方式時不必要的重複。
根據本發明的另一個方面，本發明涉及一種系統，該系統具有：- 具有多射束粒子光學器件的多射束粒子顯微鏡，該多射束粒子光學器件具有檢測單元；- 至少一個圖像生成電腦，較佳多個圖像生成電腦；以及- 控制電腦系統，- 其中該系統的組成部分被配置成執行根據上文所描述的實施變體中的一個實施變體或這兩個實施變體的方法。
在此，控制電腦系統較佳地控制實際的多射束粒子顯微鏡。圖像生成電腦被設置成基本上用於生成圖像，並且這些圖像生成電腦還可以計算出單獨圖像或重疊單獨圖像的對比度值及/或亮度值並且將這些值傳 輸到控制電腦系統以用於實際的檢測器調節常式。
根據本發明的另一個方面，本發明涉及一種具有程式碼的電腦程式產品，該程式碼用於執行所描述的在借助多射束粒子顯微鏡將物體成像時調節檢測器的方法。在此，程式碼可以被分為一段或多段子代碼。例如適合的是，將用於控制多射束粒子顯微鏡的代碼分開地設置在一個程式部分中，而另一個程式部分含有用於實際的檢測器調節的常式。
只要不在技術上產生矛盾，上文描述的本發明的實施變體可以完全地或部分地相互組合。這還適用于來自本發明的第一實施方式和第二實施方式的特徵彼此組合。
1:粒子射束系統
3:粒子射束
5:位置
7:物體
9:次級粒子射束
10:電腦系統
11:粒子射束路徑
100:物鏡系統
101:第一平面
102:物鏡
103:場
200:檢測器系統
205:投射透鏡
207:閃爍體板
208:表面
209:檢測器
211:檢測平面
213:位置
217:場
221:射束路徑
223:光學器件
225:第一透鏡
227:反射鏡
229:第二透鏡
231:第三透鏡
235:光接收面
237:光檢測系統
239:玻璃纖維
241:光檢測器
243:區域
245:信號線路
270:控制電腦系統
280:圖像生成電腦
300:射束發生裝置
301:粒子源
303:准直透鏡
305:多孔組件
307:場透鏡
309:粒子射束
311:射束
313:多孔板
315:開口
317:中點
319:場
323:射束焦點
325:平面
400:射束切換器
圖像1-圖像19、圖像60-圖像63
參考附圖以更好地理解本發明。在附圖中：圖1以示意圖顯示多射束粒子顯微鏡；圖2顯示檢測器系統的示意圖；圖3顯示借助單一的初級射束獲得的單獨圖像；圖4a顯示從屬於圖3中的單獨圖像的亮度長條圖；圖4b顯示檢測器特徵曲線；圖5顯示檢測器調節之前和檢測器調節之後的完整圖像；圖6顯示矩形的單獨圖像的示例性排列，該排列整體上形成六邊形結構；圖7顯示來自圖6的六邊形結構的殼形構造；圖8顯示調節路徑的第一可能性；圖9顯示調節路徑的替代性可能性；圖10a顯示單獨圖像之間的重疊區域；圖10b顯示單獨圖像之間的替代性重疊區域；圖11顯示單獨圖像之間的替代性重疊區域； 圖12顯示單獨圖像的另一種排列以及在此用於檢測器調節的重疊區域；以及圖13顯示單獨圖像之間的不同類型的重疊區域。
圖1是呈多射束粒子顯微鏡1形式的粒子射束系統1的示意圖，該粒子射束系統使用多個粒子射束。粒子射束系統1產生多個粒子射束，這些粒子射束擊中待檢查的物體，以便在那裡生成相互作用產物(例如二次電子)，這些相互作用產物從物體出發並且隨後被檢測。粒子射束系統1是掃描式電子顯微鏡類型(“scanning electron microscope”，SEM)，該粒子射束系統使用多個初級粒子射束3，這些初級粒子射束在多個位置5處擊中物體7的表面並且在那裡產生在空間上彼此分開的多個電子射束斑或斑點。待檢查的物體7可以是任意類型(例如半導體晶片或生物樣品)並且包括微型化元件等的元件。物體7的表面被佈置在物鏡系統100的物鏡102的第一平面101(物體平面)中。
圖1的放大的局部I1示出向具有規則直角場103的物體平面101上的擊中位置5的俯視圖，這些擊中位置形成在第一平面101中。在圖1中，擊中位置的數量是25，這些擊中位置形成5×5的場103。擊中位置的數量為25是出於簡化視圖的原因而選擇的數量。實踐中，射束的數量以及對應的擊中位置的數量可以選擇得明顯更大，例如20×30、100×100等。
在所展示的實施方式中，擊中位置5的場103是基本規則的直角場，其中相鄰的擊中位置之間為恒定的距離P1。距離P1的示例性值是1微米、10微米和40微米。然而還可能的是，場103具有其他對稱性，例如六邊形對稱性。
在第一平面101中形成的射束斑(即擊中位置5)的直徑可以 是小的。該直徑的示例性值是1納米、5納米、10納米、100納米和200納米。通過物鏡系統100實現微粒射束3的聚焦以形成射束斑(即擊中位置5)。
擊中物體的初級粒子生成相互作用產物(例如二次電子、反向散射電子或出於其他原因已經經歷運動反轉的初級粒子)，這些相互作用產物從物體7的表面或從第一平面101出發。從物體7的表面出發的相互作用產物通過物鏡102形成次級粒子射束9。粒子射束系統1提供粒子射束路徑11，以便將多個次級粒子射束9供應至檢測器系統200。檢測器系統200包括具有投射透鏡205的粒子光學器件，以便使次級粒子射束9指向粒子多檢測器209。
圖1中的局部I2示出向平面211的俯視圖，粒子多檢測器209的單獨檢測區域位於該平面中，次級粒子射束9在位置213處擊中這些檢測區域。擊中位置213以相對彼此的規則距離P2位於場217中。距離P2的示例性值是10微米、100微米和200微米。
初級粒子射束3在射束發生裝置300中產生，該射束發生裝置包括至少一個粒子源301(例如電子源)、至少一個准直透鏡303、多孔組件305和場透鏡307。粒子源301產生發散的粒子射束309，該粒子射束通過准直透鏡303被准直或至少很大程度上被准直，以便形成射束311，該射束照射多孔組件305。
圖1中的局部I3示出向多孔組件305的俯視圖。多孔組件305包括多孔板313，該多孔板具有形成在其中的多個開口或孔315。開口315的中點317被佈置在場319中，該場被成像到由射束斑5在物體平面101中形成的場103上。孔315的中點317相對彼此的距離P3例如可以具有5微米、100微米和200微米的示例性值。孔315的直徑D小於孔的中點的距離P3。直徑D的示例性值為0.2×P3、0.4×P3和0.8×P3。
照射用的粒子射束311的粒子穿過孔315並且形成粒子射束3。照射用的射束311的擊中板313的粒子被該板捕獲並且無助于形成粒子 射束3。
多孔組件305根據外加的靜電場以如下方式聚焦這些粒子射束3中的每個粒子射束，使得在平面325中形成射束焦點323。射束焦點323的直徑例如可以是10納米、100納米和1微米。
場透鏡307和物鏡102提供第一成像用粒子光學器件，以便將平面325(在該平面中形成射束焦點)成像到第一平面101上，使得在此處產生擊中位置5或射束斑的場103。只要在第一平面中佈置物體7的表面，射束斑就對應地形成在物體表面上。
物鏡102和投射透鏡組件205提供第二成像用粒子光學器件，以便將第一平面101成像到檢測平面211上。因此，物鏡102是如下透鏡，該透鏡既是第一粒子光學器件的一部分，也是第二粒子光學器件的一部分，而場透鏡307僅屬於第一粒子光學器件並且投射透鏡205僅屬於第二粒子光學器件。
射束切換器400在第一粒子光學器件的射束路徑中被佈置在多孔元件305與物鏡系統100之間。射束切換器400還是在物鏡系統100與檢測器系統200之間的射束路徑中的第二光學器件的一部分。
關於這種多射束粒子射束系統以及在其中使用的部件(例如粒子源、多孔板和透鏡)的詳細資訊可以從國際專利申請WO 2005/024881、WO 2007/028595、WO 2008/028596、WO 2011/124352和WO 2007/060017以及申請號為DE 10 2013 026 113.4和DE 10 2013 014 976.2的德國專利申請中獲得，其公開內容全部通過引用併入本申請中。
多粒子射束系統進一步具有電腦系統10，該電腦系統被設計成用於控制多粒子射束系統的單獨粒子光學部件以及用於評估並且分析利用多檢測器209獲得的信號。在此，電腦系統10可以由多個單獨電腦或對應的部件組成。根據一個較佳的實施變體，電腦系統10包括控制電腦系統270以及一個或多個圖像生成電腦280(示於圖2)。由於大量累積的資 料量，設置多個圖像生成電腦280是有利的並且允許並行地評估檢測器信號。根據本發明的用於調節檢測器的方法還可以借助所描述的電腦系統10來執行，即電腦系統被設計成通過程式尤其用於執行根據本發明的調節檢測器的方法。
圖2是示意圖，用以顯示檢測器209的更多細節。在此，檢測器209包括作為粒子檢測器的閃爍體板207，相互作用產物(例如二次電子射束)通過電子光學器件被指向到該閃爍體板上。當該電子光學器件被整合到圖1的多射束粒子顯微鏡中時，該電子光學器件包括粒子光學器件的電子光學部件，這些電子光學部件使電子射束9成形(即例如物鏡102)、將電子射束9引導至檢測器209(例如射束切換器400)、並且將電子射束9聚焦到閃爍體板207的表面上(例如透鏡205)。電子射束9在擊中位置213處擊中閃爍體板207。即使當電子射束9被聚焦在閃爍體板207的表面上時，在表面上也形成射束斑，這些射束斑的直徑不是任意小的。射束斑的中點可以被看作是擊中位置213，這些擊中位置以距彼此距離P2(參考圖1)佈置。
閃爍體板207含有閃爍體材料，該閃爍體材料由擊中的電子射束9的電子激發，以發出光子。因此，擊中點213中的每個擊中位置形成光子源。圖2中僅展示一條唯一的對應的射束路徑221，該射束路徑從所展示的五個電子射束9中的中間的電子射束的擊中位置213出發。射束路徑221延伸穿過光學器件223，該光學器件在所示實例中包括第一透鏡225、反射鏡227、第二透鏡229以及第三透鏡231，並且該射束路徑隨後擊中光檢測系統237的光接收面235。光接收面235由玻璃纖維239的端面形成，光子中的至少一部分光子被耦合到該端面中並且被引導至光檢測器241。光檢測器241例如可以包括光電倍增器、崩潰光電二極體、光電二極體或其他類型的合適的光檢測器。光學器件223被配置成使得該光學器件將閃爍體板207的表面208光學地成像到佈置有光接收面235的區域243 中。由於這種光學成像，在區域243中產生擊中位置213的光學成像。在區域243中為擊中點213中的每個擊中位置設置光檢測系統237的一個分開的光接收面235。其他光接收面235中的每個光接收面由光導體(即玻璃纖維239)的端面形成，該端面將耦合到該端面中的光引導至光檢測器241。由於這種光學成像，將擊中點213中的每個擊中位置與一個光接收面235相關聯，其中進入相應的光接收面235中的光被分開的光檢測器241檢測。光檢測器241通過信號線路245輸出電信號。這個電信號表示粒子射束9的強度。因此，閃爍體板207的表面上的位置(這些位置被成像到光檢測器241的光接收面上)限定不同的檢測點或檢測區域。由於之前描述的電子光學器件，從物體的兩個不同的單場區域中逸出的相互作用產物(例如電子)也被投射到閃爍體板207的不同的檢測區域上。在這裡闡述的實施例中，光檢測器241以遠離光接收面235的方式佈置，光學器件223將閃爍體板207成像到這些光接受面上，並且接收到的光通過玻璃纖維239被引導至光檢測器241。然而還可能的是，光檢測器241直接被佈置在光學器件產生閃爍體板圖像的位置處，並且因此光檢測器的感光面形成光接收面。
在此，圖2如所述的那樣僅示意性地說明了檢測器209的幾個細節。在這種情況下應指出的是，通過初級粒子射束在物體或樣品上的掃過/掃描運動對樣品的許多個點進行照射或採樣。在此，每個初級粒子射束3全部或局部掃過物體的單場區域。在此，為每個初級粒子射束3分配一個自有的物體單場區域。現在，來自物體的相互作用產物(例如二次電子)再次從物體的這些單場區域中逸出。隨後，相互作用產物以如下方式被投射到粒子檢測器的檢測區域或閃爍體板207上，使得從兩個不同的單場區域逸出的相互作用產物被投射到閃爍體板207的不同的檢測區域上。在相互作用產物(例如二次電子)擊中閃爍體板207的每個檢測區域時，從該檢測區域發出光信號，其中從每個檢測區域發出的光信號被引導至與相應的檢測區域相關聯的光檢測器241。換言之是如下情況，即每個初級粒 子束3包括其在閃爍體上的自有的檢測區域以及還包括其自有的檢測器通道或光檢測器241。因此，在所描述的多射束粒子顯微鏡中，檢測區域或檢測器的總特徵曲線偏差在分別生成的單獨圖像中均可見。這意味著，每個單獨圖像中的亮度及/或對比度可以由於所描述的偏差而變化，並且不同的檢測區域或檢測器關於亮度及/或對比度被互相匹配之前，基於所有初級粒子射束組合出的完整圖像看起來無法令人滿意。
與圖2中展示的不同的檢測架構也適合於根據本發明的調節檢測器的方法的實施方案。例如參考再上文已描述的DED(“直接電子檢測”)方法，該方法不使用光檢測器，而是在其中將二次電子直接轉換成電流信號。
圖3示例性地示出基於單一的初級粒子射束獲得的單獨圖像。在此，在單獨圖像中可見的結構反映所使用的測試樣品的結構。在此，單獨圖像由初級粒子射束的對應的掃過或掃描移動逐行地構造而成。在此，單獨圖像中的圖像點的數量非常大並且處於例如從約1000×1200至約8000×9300的圖元的數量級。根據本發明的一個較佳的實施變體，現在對每個初級粒子射束3生成一個對應的單獨圖像。然而這些單獨圖像並不全都具有相同的亮度值或相同的對比度值。現在在這裡開始進行實際的檢測器調節。
對每個單獨圖像進行單獨圖像分析並且得出亮度長條圖。在該亮度長條圖中，在X軸上繪製亮度(即輸出信號的灰度級)，而在Y軸上給出單獨圖像中具有相應亮度的圖元的數量。通常，在長條圖中在此得出高斯分佈或能夠通過高斯分佈良好近似的分佈。在此，例如將高斯分佈的平均值定義為單獨圖像的亮度值。在圖4a中，該值由虛線表示。例如將高斯分佈的標準差的多倍(例如高斯分佈的二西格瑪)定義為對比度值。該二西格瑪區域在圖4a中由圖表中的雙箭頭展示。在非高斯的情況下，替代於標準差的多倍，還可以指定峰的半高寬度(該半高寬度表示單獨圖像 的亮度眾值)作為對比度值。
為了調節檢測器，現在以如下方式設定光檢測器241(或更一般地表述為檢測單元)，使得在分別預先定義的精確度內，每個單獨圖像具有相同的對比度值及/或亮度值。為此通常存在經驗數值，這些經驗數值給出必須以何種程度改變檢測器的設置，才能實現對比度或亮度方面的特定變化。根據目的，以合理的初始值開始並且隨後在對比度值及/或亮度值的第一輪評估之後執行對檢測器的第一次適配或設定。現在測試經改變的設定，其方式是通過試驗元件以新的檢測器設置來重新生成所有單獨圖像。如所描述的，在這裡也得出每個單獨圖像的新的對比度值及/或亮度值。通過比較適配之前和之後的對比度值及/或亮度值可看出，檢測器設定的何種改變程度引起何種對比度變化和亮度變化。通過這種方式，可以通過多次反覆運算設定和測試以反覆運算的方式重複整個方法。在該反覆運算過程終止時，在預先規定的第一精確度或極限/容差的範圍內，預先確定的多個單獨圖像或必要時所有單獨圖像具有相同的對比度值，並且較佳地，在第二預先規定的精確度或極限內，預先確定的多個單獨圖像或必要時所有單獨圖像具有相同的亮度值。在此，可以事先將品質指標定義為並用作用於成功調節檢測器的指標。
借助作為光檢測器的崩潰光電二極體獲得在圖3中展示的圖像和在圖4a中展示的亮度長條圖。為了適配檢測器，在此分別通過改變電壓或改變電流來調節上文描述的光電二極體的特徵曲線(即增益和偏移)。在圖4a中可以看出，純檢測器偏移僅作用於亮度值。換言之，當崩潰光電二極體的偏移改變時，在圖表中的曲線向左或向右移位元。相反地，如果改變檢測器特徵曲線的增益，則這兩個值(即亮度值和高斯分佈的標準差(二西格瑪寬度))以彼此組合的方式改變。因此首先調節對比度值並且隨後才調節亮度值可以是合理的。
圖4b示例性地展示檢測器特徵曲線。記錄的是在射束強度 上的所獲得的檢測器輸出信號。為了說明性的目的，軸的標度分別被歸一化。原則上可以看到，當射束強度增大時，輸出信號變強。在此，射束強度與輸出信號之間的線性關係至少局部地存在。還可以用直線局部地擬合所示的特徵曲線，即施加切線，其中切線的斜率β描述增益。特徵曲線進而與y軸在高度d處相交。因此即使沒有進入的射束或沒有入射到檢測器上的光子(根據檢測器而不同)，也獲得(即使較弱的)輸出信號。即，為了這個所謂的偏移d，在必要時必須糾正輸出信號的值。即當特徵曲線總體上改變時，增益β和偏移d改變。因此可以通過改變特徵曲線來調節增益β和偏移d。
現在，調節檢測器通過以下方式來進行，即，在預先定義的第一極限內，在所有已調節的單獨圖像中的亮度長條圖具有在圖4a中由雙箭頭表徵的亮度長條圖中的峰寬度的完全相同的寬度。為此，對應地改變與單獨圖像相關聯的相應檢測器的增益。在調節檢測器的後續的第二步驟中，以如下方式改變檢測器特徵曲線的偏移值，使得在經定義的第二極限內，所有與經調節的單獨圖像相關聯的檢測器的亮度長條圖中的峰處於相同的亮度值或灰度值。
圖5示例性地示出在檢測器調節之前和之後的多重圖像。在圖5a)中展示在檢測器調節之前的初始情形。可以看出的是不同亮度值並且具有不同類型的對比度的91個單獨圖像。在此，單獨圖像分別被選擇成矩形的。每個單獨圖像借助與該單獨圖像相關聯的初級粒子射束來生成。通過91個單獨圖像的排列在整體上獲得了六邊形結構，該六邊形結構適於面的拼接。
在圖5b)中展示成功調節檢測器之後的情形。所看出的是，在經定義的極限(即經定義的精確度範圍內)，每個單獨圖像具有相同的亮度值和相同的對比度值。因此，圖5展示所描述的調節檢測器的方法的效果。
在圖6至圖13示例性展示用於本發明的實施方式的調節策略，其中借助單獨圖像之間的重疊區域工作。圖6首先示出單獨圖像1至19的排列，其中這些單獨圖像分別是矩形的，在這裡近似正方形。這些單獨圖像適於面的拼接並且在其整體上再次獲得近似六邊形的結構。這種六邊形的結構現在被劃分為不同的殼，如在圖7由不同的劃陰影線的區域展示的那樣。在此，最內部的單獨圖像1被展示為塗成黑色的。具有數位2至7的6個另外的單獨圖像圍繞該最內部的單獨圖像排列(白色)。具有單獨圖像8至19的另一個殼圍繞由單獨圖像形成的這個環排列(陰影線)。
現在，如果基於單獨圖像之間的重疊區域進行檢測器調節，則這有利地從最內部的中心的單獨圖像(單獨圖像1)開始殼形地從內到外進行，如根據圖8展示。在此，中心的單獨圖像1用作參考。具體地，將單獨圖像1的重疊單獨圖像的對比度值及/或亮度值分別與單獨圖像2至7的重疊單獨圖像的對比度值及/或亮度值進行比較，並且由此匯出用於關於對比度及/或亮度來調節與單獨圖像2至7相關聯的檢測器的值。隨後，將單獨圖像2至7的重疊單獨圖像中的對比度值及/或亮度值與在同單獨圖像2至7相鄰的單獨圖像8至19中在相應的重疊區域中的對比度值及/或亮度值進行比較。換言之，隨後將以下單獨圖像的對比度值及/或亮度值進行相互比較：圖像2與圖像8；圖像3與圖像9以及圖像3與圖像10；圖像4分別與圖像11、12以及13；圖像5與圖像14；圖像6分別與圖像15和16；圖像7分別與圖像17、18和19。隨後通過前面提及的在相應的重疊區域中的對比度值及/或亮度值的比較獲得用於關於對比度及/或亮度來調節與單獨圖像8至19相關聯的檢測器的值。在所描述的過程中，可以將可能出現的滯後誤差保持得盡可能低。也就是說，與從中心單獨圖像1觀察位於最遠的外部的單獨圖像或重疊單獨圖像相關聯的檢測器通過從中心單獨圖像1開始的盡可能少的中間步驟來調節。用於檢測器的調節而分別關於其對比度值及/或亮度值進行比較的單獨圖像在圖8中通過箭頭標示。
中心的單獨圖像1的對比度值和亮度值在該調節策略中用作參考值。與單獨圖像2至19相關聯的檢測器的調節通過改變與單獨圖像2至19相關聯的檢測器的增益和偏移以如下方式進行，使得在經定義的第一極限內，單獨圖像2至19的亮度長條圖中的峰全部具有與中心的單獨圖像1的亮度長條圖中的峰相同的寬度或標準差，並且在經定義的第二極限內，單獨圖像2至19的亮度長條圖中的峰的位置全部處於與中心的單獨圖像1的亮度長條圖中的峰相同的灰度值。
圖9示出與圖8中的調節路徑不同的替代性調節路徑，該替代性調節路徑在細節上與圖8中所示的調節路徑有區別。用於檢測器的調節而分別關於其對比度值及/或亮度值進行比較的單獨圖像在圖9中再次通過箭頭標示。與第一殼(即單獨圖像2至7)相關聯的檢測器的調節與以上結合圖8所描述的完全相同地進行。然而存在調節與下一層殼的單獨圖像8至19相關聯的檢測器的多種可能性。在圖9中例如是如下情況，即從單獨圖像5開始，在重疊區域中將單獨圖像13、14、15的對比度值及/或亮度值與單獨圖像5的對比度值及/或亮度值進行比較，並且由此獲得用於對與單獨圖像13、14和15相關聯的檢測器的對比度值及/或亮度值進行調節的值。通過類似的方式，在重疊區域中將單獨圖像8、9和19的對比度值及/或亮度值與單獨圖像2的對比度值及/或亮度值進行比較，並且由此獲得用於對與單獨圖像8、9和19相關聯的檢測器的對比度值及/或亮度值進行調節的值。相反地是如下情況，即例如單獨圖像7的對比度值及/或亮度值僅被用於調節與單獨圖像18相關聯的檢測器。但是在為了檢測器調節而待比較的單獨圖像的這種定義中，也可以將滯後誤差保持得盡可能小。
圖10a根據圖6的放大的局部展示了借助於重疊單獨圖像的調節。在圖10a中標出的在中心的單獨圖像1與具有單獨圖像2至7的第一殼之間的黑色矩形展示了重疊單獨圖像。在示出的實例中，重疊單獨圖像的尺寸分別被設計成相同的，然而部分不同地取向。在示出的實例中是 如下情況，即分別對應的重疊單獨圖像分別是相同大小的。假設的是，由重疊單獨圖像表示的重疊樣品區域具有至少近似相同的二次電子產率，並且在相互關聯的重疊單獨圖像中亮度及/或對比度的變化由在單獨圖像中的不同的檢測器特徵曲線引起。即，在這裡通過在相互關聯的重疊單獨圖像中的對比度值及/或亮度值來執行調節就是足夠的。重疊單獨圖像的長度尤其以如下方式選擇，使得這些長度分別僅在相鄰單獨圖像之間的相應界線的長度的一部分上延伸。
圖10b展示單獨圖像之間的替代性重疊區域。展示的是單獨圖像1至7，這些單獨圖像在此處所示的實例中分別近似為正方形。然而這些單獨圖像還可能是矩形的。單獨圖像1至7現在分別具有相對於其相鄰單獨圖像的重疊區域。這些重疊區域在所示實例中被設計成條形的、分別具有寬度b。所有重疊區域的寬度b在這裡是完全相同的，然而這些寬度還可能是從重疊區域至重疊區域變化的。條形的重疊區域在圖10b中在其不同的區段內由字母A至R標識，以便隨後可以通過重疊區域更好地闡述檢測器的調節。再次從中心的單獨圖像1開始，該中心的單獨圖像的對比度值及/或亮度值首先應在公共的重疊區域中與單獨圖像2進行比較。單獨圖像1和2現在具有公共的重疊區域B-C-D。即，這些區域B-C-D可以限定重疊單獨圖像，並且在這些重疊區域B-C-D中的亮度值及/或對比度值可以相互進行比較。理論上還可能的是，僅限定區域B-C-D的子選擇，即例如將B-C、C-D、B-D或甚至僅B、C或D分隔開地限定為重疊區域，並且亮度值及/或對比度值的比較僅在這些子區域中執行。然而應注意的是，對足夠大數量的圖元的亮度值及/或對比度值進行比較以用於調節。就這方面來說，當在兩個單獨圖像之間理論上完整存在的重疊區域也被完全用於調節檢測器時，這是有利的並且在方法引導方面是相對簡單的。
在下一個步驟中，單獨圖像1和3還可以在其重疊區域中關於亮度及/或對比度相互進行比較，以用於與單獨圖像3相關聯的檢測器的 檢測器調節。其中包括區域D-E-F或從中選擇的區域。此外，將單獨圖像1與單獨圖像4在重疊區域F-J-P或其一部分中進行比較，以便獲得用於對與單獨圖像4相關聯的檢測器進行調節的值。與單獨圖像5相關聯的檢測器和與單獨圖像1相關聯的檢測器的匹配可以在重疊區域N；O；P或其一部分上進行。與單獨圖像6相關聯的檢測器和與單獨圖像1相關聯的檢測器的匹配進而可以在公共的重疊區域L-M-N或其一部分上進行。與單獨圖像7相關聯的檢測器和與單獨圖像1相關聯的檢測器的匹配進而可以在公共的重疊區域B-I-L或其一部分上進行。其他調節路徑在原理上也是可能的。因此，可能例如不直接將與單獨圖像3相關聯的檢測器與單獨圖像1在公共的重疊區域上匹配，而是還可能將與單獨圖像3相關聯的檢測器與先前已經調節過的、與單獨圖像2相關聯的檢測器在重疊區域上匹配。為此提供公共的重疊區域H-D或其一部分。然而這種調節具有的缺點在於，滯後誤差增大，該滯後誤差在理想方式中應保持得盡可能小。就這方面來說適宜的是，直接通過與中心的單獨圖像1的重疊區域，在分別存在的公共的重疊區域上調節直接圍繞中心的單獨圖像1的殼的單獨圖像2至7。隨後，額外的單獨圖像的進一步調節進而可以以殼狀方式從內向外進行(未示出)。
在將樣品的單獨圖像或從屬的單場區域略微疊放或疊置推移時以非常簡單並且靈巧的方式方法產生在圖10b中所示的重疊區域。在約12μm×10.5μm的像場中，重疊條的寬度b例如是約0.5μm。根據較佳的實施方式，重疊條或矩形重疊區域的寬度b是對應圖像高度或圖像寬度H的
Figure 108133862-A0305-02-0027-15
1%並且
Figure 108133862-A0305-02-0027-16
10%，即1% H
Figure 108133862-A0305-02-0027-17
b
Figure 108133862-A0305-02-0027-18
10% H；較佳地1% H
Figure 108133862-A0305-02-0027-19
b
Figure 108133862-A0305-02-0027-20
7% H並且最佳地3% H
Figure 108133862-A0305-02-0027-21
b
Figure 108133862-A0305-02-0027-22
5% H。
圖11示出具有分別三個相互對應的重疊單獨圖像的本發明替代性實施變體。圖11中的這些重疊單獨圖像由黑色圓展示。還可能的是，選擇用於重疊單獨區域的其他形狀，例如矩形形狀。重要的是，在每個重疊單獨圖像中存在足夠數量的資料點，由此對重疊單獨圖像中的亮度及/或 對比度的統計學評估也具有必要的說服力。
在圖6至11中分別是如下情況，即所展示的單獨圖像與分別相鄰的單獨圖像(除去重疊區域)不僅具有公共的拐角點，而且具有彼此公共的邊緣。就這一點而言，將矩形的單獨圖像以磚形方式彼此移位元地排列在多個層中。在圖12中所示的實施例中有所不同：在這裡涉及的是矩形的單獨圖像1至9，這些單獨圖像被排列在三個彼此重疊排列的行中並且自身形成大的矩形。在單獨圖像的這種排列中，在調節檢測器時也借助重疊區域工作。在這裡可以再次從中心的單獨圖像5開始，該中心單獨圖像具有其四個重疊單獨圖像，這些重疊單獨圖像分別與直接圍繞中心的單獨圖像的單獨圖像2、4、6和8形成重疊單獨圖像。在調節與單獨圖像的十字形內部結構相關聯的檢測器之後，則通過在與其相鄰的單獨圖像4、6的對應重疊區域中評估對比度值和亮度值，進而可以分別調節與位於拐角處的單獨圖像1、3、7和9相關聯的檢測器。
圖13示出具有不同尺寸的重疊單獨圖像的本發明另一個替代性實施變體。在此，重疊單獨圖像60和61是正方形的並且具有四個相互關聯的重疊單獨圖像。相反地，重疊單獨圖像62和63在這裡僅具有重疊單獨圖像60和61的面積的一半並且在這裡僅分別存在兩個相互關聯的重疊單獨圖像。在大的重疊單獨圖像60和61的情況下，4個檢測器或一個檢測器的4個轉換通道分別對重疊單獨圖像的圖像做出貢獻並且從作為參考的中心的單獨圖像5開始相互匹配。分別僅兩個單獨圖像對較小的重疊單獨圖像62和63做出貢獻，這兩個單獨圖像分別與單獨圖像5的重疊單獨圖像匹配(單獨圖像3和7的重疊單獨圖像)。因此在所示實例中，最後基於與中心的單獨圖像5的重疊區域中的亮度值及/或對比度值，調節與位於外部的單獨圖像相關聯的所有檢測器。
所描述的實施變體僅應理解為示例性的，並且只要不得出技術上的矛盾就可以全部或部分地相互組合。
圖像1-圖像19

Claims (26)

  1. 一種在借助多射束粒子顯微鏡將一物體成像時調節檢測器的方法，該方法包括以下步驟：用多個初級粒子射束照射、尤其同時照射該物體，其中每個初級粒子射束以掃描的方式照射該物體的分開的單場區域；收集相互作用產物，該等相互作用產物由於該等初級粒子射束而從該物體中逸出；將該等相互作用產物投射到具有一檢測器或具有多個檢測器的檢測單元的檢測區域上，使得從兩個不同的單場區域逸出的相互作用產物被投射到不同的檢測區域上，基於資料生成該等單場區域中的每個單場區域的單獨圖像，該等資料分別借助來自該等檢測區域中的信號而被獲得或者已獲得；得出每個單獨圖像的對比度值；以及設定該檢測單元，使得在經定義的第一極限內，預先確定的多個單獨圖像、尤其所有單獨圖像具有相同的對比度值，其中設定該檢測單元包括設定增益及/或設定偏移。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中該方法全部地或部分地多次及/或反覆運算地執行。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，該方法另外具有以下步驟：得出每個單獨圖像的亮度值；以及設定該檢測單元，使得在經定義的第二極限內，預先確定數量的單獨圖像、尤其所有單獨圖像具有相同的亮度值。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，該方法另外包括以下方法步驟：通過重新執行幾個或所有方法步驟來測試該檢測單元的經改變的設定。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，該方法另外包括以下步驟：使用品質指標作為成功調節檢測器的指標。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中所有單獨圖像的對比度值的經定義的第一極限與所選擇的對比度參考值的偏差
    Figure 108133862-A0305-02-0032-1
    10%，尤其
    Figure 108133862-A0305-02-0032-3
    5%或
    Figure 108133862-A0305-02-0032-4
    1%；及/或其中所有單獨圖像的亮度值的經定義的第二極限與所選擇的亮度參考值的偏差
    Figure 108133862-A0305-02-0032-6
    10%，尤其
    Figure 108133862-A0305-02-0032-5
    5%或
    Figure 108133862-A0305-02-0032-7
    1%。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中將該等相互作用產物投射到粒子檢測器的檢測區域上，其中該粒子檢測器的每個檢測區域在相互作用產物擊中該檢測區域時發出光信號，其中從每個檢測區域發出的光信號被送入與相應的檢測區域相關聯的光檢測器；及其中設定該檢測單元包括設定該等光檢測器。
  8. 根據申請專利範圍第7項的方法，其中該等光檢測器具有崩潰光電二極體，並且 其中設定該等崩潰光電二極體包括設定增益及/或設定偏移。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中使用測試樣品作為物體以調節檢測器，該測試樣品具有多個結構上完全相同的測試區域。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的方法，該方法另外包括以下步驟：通過真實樣品測試該檢測單元的經改變的設定。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中生成該等單獨圖像在圖像生成電腦上並行地進行，該等圖像生成電腦分別與該檢測單元的該等檢測區域相關。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的方法，其中用於得出該對比度值及/或該亮度值的計算同樣在該等圖像生成電腦上並行地進行。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中設定該檢測單元由控制電腦系統來控制。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中在調節檢測器之後進行影像處理以用於進一步改善對比度及/或亮度。
  15. 根據申請專利範圍第1項所述的方法， 其中將亮度長條圖中的高斯分佈的平均值定義為每個單獨圖像的亮度值；及/或其中將亮度長條圖中的高斯分佈的標準差的多倍、尤其二西格瑪定義為每個單獨圖像的對比度值。
  16. 一種在借助多射束粒子顯微鏡將一物體成像時調節檢測器的方法，該方法包括以下步驟：定義在物體的相鄰單場區域之間的樣品重疊區域，其中將每個樣品重疊區域與至少兩個不同的單場區域相關聯；用多個初級粒子射束照射、尤其同時照射該物體，其中每個初級粒子射束以掃描的方式照射一單場區域以及與該單場區域相關聯的每個重疊區域；收集相互作用產物，該等相互作用產物由於該等初級粒子射束而從該物體中逸出；將該等相互作用產物投射到具有一檢測器或具有多個檢測器的檢測單元的檢測區域上，使得從兩個不同的單場區域逸出的相互作用產物被投射到不同的檢測區域上，基於資料生成該等重疊區域中的每個重疊區域的重疊單獨圖像，該等資料分別借助來自該等檢測區域中的信號而被獲得或者已獲得；得出每個重疊單獨圖像的亮度值及/或對比度值；以及設定該檢測單元，使得在一個經定義的極限之內或在多個經定義的極限之內，相互對應的重疊單獨圖像分別具有相同的亮度值及/或對比度值。
  17. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該樣品的該等單場區域以及與該等單場區域相關聯的單獨圖 像分別以貼片形式相對彼此佈置，並且其中設定該檢測單元在彼此相鄰的單獨圖像的重疊區域上逐步地進行。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述的方法，其中設定該檢測單元從內部的單獨圖像開始通過該等重疊區域向外進行。
  19. 根據申請專利範圍第18項所述的方法，其中設定該檢測單元從中心的內部的單獨圖像開始通過重疊區域從內到外殼形地進行。
  20. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該樣品的所有彼此相鄰的單場區域和與該等單場區域相關聯的單獨圖像彼此具有公共的邊緣而不僅具有公共的拐角點；並且其中該等樣品重疊區域和重疊單獨圖像至少局部地包含該等公共的邊緣。
  21. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該等樣品重疊區域及/或重疊單獨圖像的尺寸是能夠調節的。
  22. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該等樣品重疊區域及/或重疊單獨圖像是矩形的。
  23. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中該方法全部地或部分地多次及/或反覆運算地執行。
  24. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中設定該檢測單元包括設定增益及/或設定偏移。
  25. 一種借助多射束粒子顯微鏡將一物體成像時調節檢測器的系統，該系統具有：具有多射束粒子光學器件的多射束粒子顯微鏡，該多射束粒子光學器件具有檢測單元；至少一個圖像生成電腦；以及控制電腦系統，其中該系統的組成部分被配置成用於執行根據申請專利範圍第1至24項中任一項所述的方法。
  26. 一種具有程式碼的電腦程式產品，該電腦程式代碼用於執行根據申請專利範圍第1至24項中任一項所述的方法。
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