WO2011021957A1 - Получение трехмерного изображения с использованием растрового электронного микроскопа - Google Patents

Получение трехмерного изображения с использованием растрового электронного микроскопа Download PDF

Info

Publication number
WO2011021957A1
WO2011021957A1 PCT/RU2010/000188 RU2010000188W WO2011021957A1 WO 2011021957 A1 WO2011021957 A1 WO 2011021957A1 RU 2010000188 W RU2010000188 W RU 2010000188W WO 2011021957 A1 WO2011021957 A1 WO 2011021957A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
focus
plane
intensity
height
depth
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000188
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Валентинович КУЧЕРЕНКО
Сергей Кириллович MAKCPlMOB
Кирилл Сергеевич МАКСИМОВ
Дмитрий Николаевич СУХОВ
Original Assignee
Kucherenko, Alexy Valentinovich
Maksimov, Sergy Kirillovich
Maksimov, Kirill Sergeevich
Sukhov, Dmitry Nik0Laevich
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 Kucherenko, Alexy Valentinovich, Maksimov, Sergy Kirillovich, Maksimov, Kirill Sergeevich, Sukhov, Dmitry Nik0Laevich filed Critical Kucherenko, Alexy Valentinovich
Publication of WO2011021957A1 publication Critical patent/WO2011021957A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/22—Treatment of data
    • H01J2237/226—Image reconstruction
    • 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
    • H01J2237/248—Components associated with the control of the tube
    • H01J2237/2482—Optical means
    • 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
    • H01J2237/2611—Stereoscopic measurements and/or imaging
    • 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
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2814—Measurement of surface topography

Definitions

  • the invention relates to methods for obtaining images, determining the shape and measuring the size of products, micro- and nanoelectronics, as well as nanoscale particles, and to scanning electron microscopes.
  • Scanning electron microscopic images reflect the distribution of the intensities of the output electrons (hereinafter “radiation”), that is, the electrons that leave the imaged object in response to irradiation with a focused electron beam.
  • radiation the intensities of the output electrons
  • This known method is the prototype for all the claimed methods.
  • the disadvantage of this known method is that it does not allow to determine the habit (the term habit is used as it is used in crystallography, i.e., indicating the crystallographic indices of faces and the fraction of the total area of faces of each type in the surface area of an object), is limited to determining the size of the object and does not take into account the influence of the dependence of the yield of the recoil electrons on the shape of the object and on the dimensions of the cross section of the electron beam "on the surface of the object.
  • the technical result which is achieved by the claimed methods of obtaining a three-dimensional image of an object using a scanning electron microscope, is to obtain a three-dimensional image of the object or its part, which allows you to determine the habit of the object.
  • the method allows you to determine the size of the object using a three-dimensional image of the object, which allows you to measure dimensions along different directions, and allows you to increase the accuracy of their determination.
  • the technical result, to which the claimed scanning electron microscope is aimed, is to automatically move the stage in space, combining the object located on it with the planes whose coordinates are given, and / or shifting the object in the given plane to obtain focused and / or defocused images with the given defocusing values for given convergences of the illuminating electron beam.
  • the shape and size of the cross section of the illuminating electron beam by a plane of zero height of the object are selected as the source (reference).
  • the beam moves along the surface of a three-dimensional object, it approaches the selected base plane or moves away from it, and changes in the shape and size of the section of the beam by the surface of the object, depending on the convergence of the beam.
  • the specified technical result is achieved in a method for obtaining a three-dimensional image of an object using a scanning electron microscope, in which the distribution of the re-emission intensity is recorded at a depth of focus of the electron microscope exceeding the height of the object, and two or more distributions of the re-emission intensity at a depth of focus of the electron microscope are less than the height of the object, differing in each other from each other by focus planes located at various given distances from a plane of zero height object, ensuring comparability of all recorded intensity distributions over the scale and directions in the sample, while all distribution of re-emission intensities are recorded using an electron beam having the same shape and the same section size in the focusing plane and the same electron beam intensity in this section, and to determine the habitus the object is formed by its three-dimensional image, determining the lines belonging to it, each of which passes through the intersection or maxi cial convergence intensity distribution obtained when the focus depth of more than the height of the object, with one of the intensity distributions obtained when the focus depth less than the height of the object
  • One of the distributions of the re-emission intensity at a depth of focus of the electron microscope less than the height of the object can be recorded when the focusing plane coincides with the plane of zero height of the object.
  • the distribution of the re-emission intensity at a depth of focus of the electron microscope less than the height of the object can be recorded with a constant focusing of the electron beam and the displacements of the object along the axis of the electron microscope.
  • the distribution of the re-emission intensity at a depth of focus of the electron microscope less than the height of the object can be recorded with a constant location of the object and the displacement of the focal plane along the axis of the electron microscope.
  • the indicated technical result is achieved in a method of obtaining an image of an object using a scanning electron microscope, in which two distributions of re-emission intensity are recorded, the first at an electron microscope focus depth exceeding the height of the object and the second at an electron microscope focus depth less than the height of the object with a focus plane coinciding with a plane of zero height of the object or a plane located at a given distance from the plane of zero height of the object, providing comparability in scale and directions in the object to which they correspond, while all distributions are intensi- .
  • the re-emission intensities are recorded when using electron beams having the same shape and the same section size in the focusing plane and the same electron beam intensities in this section, and to form a three-dimensional image of the object and determine the habit of this object, a difference distribution of re-emission intensity is obtained by subtracting one distribution from the other, and use the resulting difference distribution to restore changes in the size and shape of the cross section of the illuminating beam surface th three-dimensional object in the process of scanning it on this surface.
  • the specified technical result is achieved in a scanning electron microscope, made with a control unit that provides automatic control and change of the intensity of the electron beam, and the movement of the stage, and including associated with the control unit means of moving the stage and tracking means for changing the position of the stage, ensuring the combination of a given the plane of the object with the plane of focus and optimization of the uo-, focusing by moving the subject table, as well as made with the possibility of automatic (programmed) displacement of the object by the specified values, matching the displacement of the object with the parameters of the electron beam and scanning parameters and accounting for the displacement of the object when receiving an image of this object.
  • the microscope can be made with the possibility of displacement of the object by specified values along the axis of the microscope and in a plane perpendicular to this axis.
  • the control unit can be configured to automatically combine the object with a given focus plane, to shift the object in the focus plane by the specified values, and to match the object's displacement with scanning by its electron beam.
  • the microscope can be made with a corrector for spherical aberration, ensuring the use of converging beams.
  • the control unit can be configured to control the angle of convergence of the electron beam and to keep the beam shape and its intensity constant.
  • the control unit can be made with the possibility of ensuring the constancy of the focusing plane when changing the angle of convergence of the electron beam.
  • the control unit may be configured to provide a constant angle of convergence when changing the focus plane
  • the control unit can be configured to synchronize the excitation of the objective lens and change the focusing distance with the deviation of the illuminating beam from the axis of the microscope.
  • the control unit may be configured to control stepwise or continuous movement of the stage.
  • the control unit can be configured to control the movement of an object with a stage in a given area in the vicinity of the axis of the device.
  • the microscope may include an additional unit for automatically processing the re-emission intensity distributions associated with the control unit, configured to generate intensity profiles along predetermined directions, memorize profiles selected as reference, maintain their images on the display screen, and compare images of experimental profiles with reference ones.
  • the microscope may include a unit connected with the control unit for measuring the distribution of the electron beam intensity in the plane of the output diaphragm of the objective lens and a set of interchangeable diaphragms that limit the convergence of the electron beam.
  • the intensity distribution measuring unit may include one or more electron radiation detectors located on a plate made with a set of diaphragms in the form of through holes of various diameters, and means for holding and displacing the plate with electron radiation receivers in the plane of the output diaphragm of the objective lens.
  • the stage can be made with the surface of the spherical segment, which is the focusing surface of the electron beam when it is scanned.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the effect of divergence on images of a three-dimensional sample; 1 - changes in the size of the sample (where the sample is the cross section of the electron beam by the surface of the object) at a small angle of convergence; the relief of the object does not lead to a noticeable defocusing of the beam gliding over the surface of the object. 2 - a large angle of convergence, when the beam moves along the surface of the object, the dimensions of the sample change, therefore, the image illustrated by scheme 2 is different from the image illustrated by scheme 1. If both types of images are formed at the same section size by a plane of zero height of the object, then images 1 and 2 differ only in defocusing caused by habit. Therefore, the difference in intensity profiles 2 and 1 allows you to restore the shape of the object.
  • FIG. Figure 2 is a diagram explaining the patterns of intersection of intensity distributions that occur under conditions when, when forming one image, the focus plane is aligned with the plane on which the object lies, and when forming another, with the top of the object.
  • FIG. Figure 3 shows a schematic representation of the upper right corner of the profile of an object with a flat upper face, used to demonstrate the characteristics of the output of re-emission electrons when moving from an image that forms at a depth of focus less than the height of the object to an image that occurs when the depth of focus is greater than the depth of the object.
  • FIG. Figure 4 is a schematic illustration showing the features of the exit of samples beyond the contour of an object at different depths of focus using an example of an object in the form of a part of an ellipsoid.
  • FIG. Figure 5 shows the profile of an object of trapezoidal shape used to demonstrate patterns of images corresponding to different depths of focus.
  • FIG. Figure 6 schematically shows the intensity profile for a focused image corresponding to the depth of focus of a greater height of the object, with the profile of the object inscribed in it.
  • FIG. 7 schematically shows the intensity profile for the image corresponding to the focus depth of the lower height of the object, indicating traces of the focus planes.
  • FIG. 8 schematically depicts an overlay of an intensity profile for a focused image corresponding to a depth of focus of a greater height of an object on an intensity profile for an image corresponding to a depth of focus of a lower height of an object and focusing on a selected plane.
  • FIG. 9 schematically depicts two types of difference intensity profiles that occur when subtracting the image for the depth of focus greater than the height of the object from the image for the depth of focus less than the height of the object.
  • FIG. 10 schematically shows a cross-section of a three-dimensional image of an object indicating the coordinates found.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a scanning electron measuring microscope.
  • FIG. 12 is a bottom view of a section through a microscope column with a unit for measuring the intensity distribution of the electron beam and objective apertures.
  • FIG. 13 shows a unit for measuring the intensity distribution of an electron beam.
  • FIG. 14 shows a plate of an electron beam intensity distribution measuring unit with diaphragms of an objective lens.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of combining an object with predetermined planes, and controlling this alignment.
  • FIG. 16 is a schematic illustration of the cantilever from above.
  • FIG. 17 is a side view of the cantilever.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of a stage drive (side view).
  • FIG. 19 shows a drive circuit for the stage (top view).
  • FIG. 20 is a schematic diagram explaining the formation of the region of allowed positions of the object
  • P is the fixed focus plane
  • C is the sphere along which the focus point moves during scanning
  • 00 ' is the axis of the device
  • h is the focus point moves away from the focus plane during scanning
  • d is the permissible amount of focus point departure from the focus plane when implementing the proposed methods for determining habit and size
  • D is the diameter of the region of the allowed positions of the object.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of changes in the focusing distance when the electron beam deviates from the axis of the microscope and the flat table of objects; “1” refers to the plane of the output diaphragm of the objective lens, “2” refers to the flat surface of the stage, 0 marks the point at which the axis of the device crosses the stage of the object, r ⁇ is the same probe, the length of which increases with its deviation from the axis of the device .
  • FIG. 22 is a schematic diagram of the horizontal movement of the object’s table, compensating for the focus point moving away from the plane of the object’s zero height when the electron beam deviates from the axis of the device, numbers 1–4 refer to areas whose center is successively aligned with the axis of the device; d is the size of the region, depending on the permissible defocusing.
  • FIG. 23 is a schematic diagram of the vertical movement of the table of objects, compensating for the departure of the focus point from the plane of the zero height of the object. project when the electron beam deviates from the axis of the device; the segments characterize the position of the focusing plane, depending on the deviation of the probe from the axis of the device.
  • FIG. 24 is a schematic illustration of a table of objects with a surface in the form of a spherical segment with indication of zones corresponding to focal point departures from a plane of zero height of an object at 50, 100 and 200 nm for a flat table.
  • "15,700 objects can be placed, if each occupies an area of 100 nm 2 , when leaving 100 nm -" 31,400 objects, with a departure of 200 nm— and 62800 objects.
  • the properties of nanoobjects are determined by the triad of thermodynamically interconnected characteristics: size-structure-cut, the control of which is necessary both in the light of the functional properties of nanoobjects and in the light of their compatibility with the biosphere.
  • Modern technologies do not allow to obtain arrays with nano-objects of the same size and (due to the thermodynamic relationship between the size, structure and cut existing in the nanoworld) with one set of structural-morphological characteristics [1.
  • CK. Maximov, K.S. Maximov The principles of the safety standard and production control in nanoscale particle technologies.
  • the output control should be based on the selection of fractions with different structure and morphology, and environmental safety requires the identification of fractions whose share is 10 "5 - 10 " 7 of the total mass of objects, i.e., control over arrays with> 10 6 objects [1,2].
  • SEM scanning electron microscopy
  • SEM images arise when scanning an electron probe over the surface of an object and represent the sum of the responses (secondary and backscattered electrons) generated by the object in response to the process of inelastic scattering of the electrons of the probe or sample (i.e., the cross section of the probe by the surface of the object).
  • the nature of SEM images is determined by three factors. First, the output of the recoil electrons depends on the angle of inclination of the illuminated surface relative to the direction of the illuminating beam. Secondly, the output of recoil electrons increases if exit through intersecting surfaces (illuminated and side) is possible.
  • the sample when moving along the surface of an object, goes beyond its contour, and the distribution of electrons emitted by the substrate is superimposed on the distribution of the recoil electrons emitted by the object. Therefore, SEM images distort the image of the object, it is impossible to indicate the points corresponding to its edges and directly determine its size [3].
  • a SEM image is a two-dimensional projection of an object that contains distorted information about the coordinates of the object x, y (i.e., the coordinates in the plane perpendicular to the axis of the device), but does not carry information about its third size z (along the direction of its axis).
  • the image contains information about the intensity distribution in the coordinates x, y, z ⁇ where z x is the coordinate in the intensity space, however, methods that make it possible to establish relationships between the z'-distribution in the intensity space and z— coordinates in the space of the object due to the complexity of the image formation process, are still missing.
  • Habitus defocusing reflects the shape of the object and is characterized by the action surface, and for the two-dimensional case, by the action profile. (For simplicity, the two-dimensional case is considered, however, all the obtained regularities also apply to the three-dimensional).
  • the action profile is described by the expression [4. KS Maksimov. Regularities of defocused images in scanning electron microscopy and measurement of sizes in the nano-region. // News of universities. Electronics. 2009. N ° 2, pp.
  • ⁇ z - /
  • + g (2) ⁇ is the half-radius of the sample, which differs by a coefficient V2 from the standard deviation ⁇
  • I ⁇ is the intensity profile
  • x c is the coordinate of the center of the sample
  • J is the total intensity of the probe
  • z is the distance of the point on the surface of the object from the output diaphragm of the objective lens
  • / is the focal length
  • r is the radius of the probe’s cross section by the focusing plane
  • R is the radius of the exit lens of the objective lens
  • ⁇ z -j ⁇ is the removal of a point on the surface of the object from the plane to which the focus is being made
  • the integration region X is determined by the size of the object and along the scanning direction of the probe.
  • the source of information on the exposure profile can serve as images obtained with non-HDF.
  • the root-mean-square deviation ⁇ does not depend on the profile of the object, is constant and equal to ⁇ 0 , therefore, when subtracting from the profile of the impacts formed under the conditions of non-DHF, the profile that occurs during DHF, a difference profile appears, described by the expression: i.e., ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ difference profile unambiguously reflects the changes in the standard deviation and, accordingly, the profile of the object. Therefore, by differentiating this difference profile with respect to z, we can obtain a curve reflecting the gradient of changes in the object's height, and by differentiating with x the gradient of changes in the profile of the object along the scanning direction.
  • the invention allows for factional output control in micro- and nanotechnology, as well as to increase the information content of interoperational control.
  • the software designed to restore the habit of the object from the difference surfaces of the reradiation intensity is created on the basis of the mathematical description of SEM images.
  • mathematical techniques are used for inverting integrals or inverting matrices.
  • a three-dimensional image of the object is formed in real space and is a virtual prototype of the object.
  • a calculated image is constructed. This image is further adjusted to the experimental image of the object by varying the size and shape of the prototype.
  • the parameters of the prototype, in which its image coincides with the experimental image of the object, are considered the true parameters of the object.
  • FIG. 2 A diagram illustrating the patterns of overlapping images formed under non-DGP conditions is presented, one of which corresponds to focusing on the high-voltage air defense system, and the second to the upper point of the object; a - PNVO, b - the plane passing through the top of the object, r ⁇ - the size of the sample focused on the PNVO, r 2 - the size of the sample focused on the plane passing through the top of the object, 1 - forming a beam focused on the NVR, 2 - forming beam focused on a plane passing through the vertex of the object, h is the height of the object, / g / 2 is the half-height of the object, d is the size of the image obtained when focusing on the airborne airborne defense under the conditions of DHF, in the half-height plane of the object.
  • the following operations are performed to measure the height of an object: 1) Get the profile of the object in the conditions of DHF and fix it on the display screen.
  • FIG. 3 is a diagram explaining the principle of using intensity maxima to determine the height of an object with a flat upper face; a is the sample cross section for non-DHF, b is the sample cross-section for DHF, x a is the point at which the maximum formation begins in the conditions of non-DHF, x ⁇ is the point at which the maximum formation begins under the conditions of DHF, y is the distance of the focusing plane from the high-temperature shock detector, and the solid contour is the intensity profile under the conditions DHF, dashed line — intensity profile under non-DHF conditions.
  • FIG. Figure 4 shows a diagram explaining the principles of using the exit of a sample beyond the contour of an object to determine the height of a point belonging to the distribution of the intensity of reemission, under the assumption that the probability of the exit electrons emitted by the substrate is less than the probability of the exit of electrons emitted by the object (a situation is possible in which the exit of electrons the recoil from the substrate is greater than the exit of these electrons from the object, while at the profile fracture points the profile gradient along z decreases, but the essence of the technique remains unchanged).
  • Method "B” is characterized by the example of an object with a surface corresponding to the surface of an ellipsoid, but this method is also applicable to objects with any other shape. For example, for objects with a rectangular or trapezoidal section as a result of going beyond the contour, the length of the segment of the intensity contour corresponding to the image of the upper face changes.
  • FIG. Figure 5 shows a section of an object with a trapezoidal section used to illustrate a method based on determining the z-coordinates of the re-emission intensity profile by controlled movements of the focus plane, h is the height of the object, l ⁇ is the size of the upper face, Z 2 is the size of the lower face.
  • FIG. 6 schematically shows the profile of the re-emission intensity of the image of the object obtained by DHF under conditions of precise focus, with the profile of the object depicted in FIG. 5.
  • the image distortively reflects the shape and size of the object.
  • FIG. 7 is a diagram explaining the principle of forming sections by the focus plane in the method for determining the z-coordinates of points of the re-emission intensity profile by controlled movements of this plane; the intensity profile of the reemission obtained with non-DGF and traces of the focusing planes are shown, h is the height of the object, the profile of which is depicted in FIG. 5.
  • z ⁇ are the numbers of the cross sections, z is the distance from the air-borne cross section of the cross-section, the profile is focused on, and d is the distance between the cross-sections.
  • FIG. 8 is a schematic representation of a process for determining the coordinates of individual points belonging to a re-emission intensity profile; the solid contour corresponds to DHF, the dashed curve corresponds to non-DHF.
  • the profiles intersect at a point belonging to the line of intersection of the distribution of re-emission intensity with the focus plane; h is the height of the object, l ⁇ is the size of the upper face of the object, Z 2 is the size of the base of the object, x ⁇ , X 2 are the x-coordinates of the points of intersection of the profiles, z is the distance between the focus plane and the airborne surface.
  • FIG. Figure 9 schematically depicts two types of difference profiles of the intensity of reradiation arising from the subtraction of one of the other images corresponding to different depths of focus and focusing under conditions of non-DGP onto a plane that does not coincide with the IHPS; a difference profile of type “a” changes sign at point 1 when crossing the focus plane; the difference profile of type “6” at point 1 corresponding to the intersection of the focusing plane has an extremum (minimum or maximum, depending on which profile is chosen to be subtracted and which to be reduced). O - lines of zero intensity (substrate intensity). 5 - positive profile values, 4 - negative profile values. In zones 2, recoil electrons emitted by the object are superimposed on the substrate image. Zones 1 correspond to maxima of the intensity of reemission due to exit through two surfaces. The following are operations based on using the difference in profiles obtained with DHF and non-DHF:
  • the determination of the z-coordinates of the re-emission intensity profile is based on the principle that the output of the recoil electrons depends on the size of the sample at each point on the surface, and that at those points where the samples have identical outputs of the recoil electrons (and, accordingly, the intensities in the images of these points identical, regardless of the convergence of the illuminating electron beam).
  • This principle is absolute for surfaces perpendicular to the axis of the instrument, and it holds well for inclined and curved surfaces, that is, differences in intensity profiles corresponding to different convergences are always minimal at points for which the sample sizes are identical.
  • Figure 10 schematically illustrates the construction of a cross-section of a three-dimensional image of the object depicted in Fig. 5 according to the profile shown in FIG. 6.
  • the slope of the side faces increased.
  • the described operations "A” - “G” allow, at a minimum, to determine the relative height position of two key points of the re-emission intensity profile.
  • Method “B” allows in the general case to determine the position of a point on the intensity profile, the position of which relative to the upper point of the object is not known, but the task of scaling the intensity profiles along the z axis is also solved by localizing the found point on the curve d ⁇ Jdz), One of These points also belong to the VHT and is the starting point of the profile, and the second determines the length of the profile in the vertical direction.
  • Methodhods "G” allowing to establish the relative position along the z axis of several points of this profile, are even more informative.).
  • the resulting three-dimensional image of the object does not transmit with absolute accuracy its real shape and dimensions, however, the shape and dimensions of the image are close to the real shape and size of the object.
  • the shape and dimensions of a three-dimensional image constructed on the basis of a sample with the smallest possible size and an illuminating beam with a minimum angle of convergence are closest to the true shape and size of the object, i.e., when using focused images obtained under the conditions of DHF.
  • a similar image is a virtual prototype of an object.
  • the true dimensions and shape of the object can be clarified by calculation by constructing an image of the prototype using software designed to simulate SEM images, and fitting this image to the experimental image of the object, due to variations in the size and shape of the prototype.
  • the inventive scanning electron microscope is designed to solve the whole complex of problems that arise during the control of micro- and nanotechnology products, including obtaining images that are uniform in terms of image formation ”for any arrays of micro- and nano-objects.
  • the design features of the device, focused on solving identification problems, are brought to the fore.
  • a regime must be implemented that provides the possibility of: 1, the formation of high-resolution images by means of electronic illuminating beams with variations in the convergence angles of these beams from almost zero to close to 10 "1 rad and for the sections of these beams with focus planes identical in size and intensity, 2, combining the given plane of the object with the focus plane with subnanometer (angstrom) accuracy and 3, ensuring the same magnitude of the allowable departure of the focal point from the given -th plane during the scanning process.
  • the microscope must have a system for fixing, analyzing, and jointly processing images corresponding to different convergencies.
  • the implementation of a regime that meets these basic requirements is possible using instruments with the design features described below.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a scanning electron measuring microscope designed to implement the methods for determining habit and linear dimensions described above.
  • 1 - cathode; 2 - control grid; 3 - anode; 4 - 1st condenser lens; 5 - a set of condenser diaphragms; moved by two stepper motors; 6 - 2nd condenser lens; 7 - corrector for spherical aberration; 8 - coils of the scanning unit; 9 - backscattered electron detector; 10 - detector of secondary electrons; 11 - objective lens; 12 is an aperture of an objective lens and a detector for monitoring the size and shape of the beam and the intensity of the illuminating electron beam, shown in more detail in FIG.
  • 18 - a microscope control unit 18 - a microscope control unit; 19 - control unit source of high voltage electrons; 20 - control unit operating mode of condenser lenses; 21 - control unit for the corrector for spherical aberration, 22 - control unit for scanning and enlargement modes; 23 - block system for detecting secondary and backscattered elec- thrones; 24 - control unit of the objective diaphragm and the beam shape controller; 25 - control unit of the objective lens; 26 - control unit of the operating mode of the optical system when changing the angle of convergence; 27 - control unit for the mechanism of combining the object with the working planes; 28 - block controlling the movements of the stage; 29 - block analysis and processing of information; 30 - block output and presentation of information.
  • the reliability of the methods for determining the habit and measuring the dimensions is determined by the accuracy and identity of the foci falling on a given plane of the object (a given section of the object).
  • the solution to this problem is provided by creating a device operating mode specified in the control unit with a fixed focus plane or fixed focus planes, the ability to form beams focused on this plane and corresponding to different angles of convergence, and correcting spherical aberrations associated with the use of converging beams, as well as creating tools the stability of the accelerating voltage and the level of excitation of the objective lens, which maintain a constant subnanometer (up to angstr volumetric) the accuracy of focusing on this plane.
  • Accurate focusing on a given plane of the object can also be achieved by determining the position of this plane using tracking tools and then focusing on a point with these coordinates.
  • FIG. 12 is a bottom view of a section through a microscope column with a unit for measuring the distribution of the electron beam intensity in the plane of the output diaphragm of the objective lens and a set of interchangeable diaphragms that limit the convergence of the electron beam.
  • 31 - plate with a set of output diaphragms of the objective lens 32 - an electron radiation receiver (detector) for controlling the shape and intensity of the illuminating beam; 33 - rod holder diaphragms and detector; 34 - bellows sealing; 35 - channel input diaphragms and detector; 36 - channel objective lens; 37 - the body of the objective lens; 38 - block movements of the diaphragms and the detector; 39 - block mapping signals of the detector.
  • FIG. 13 shows a unit for measuring the distribution of intensity.
  • 40 - gear 41 - vernier vertical movements (configured by the manufacturer); 42- engine of lateral movements; 43 — controller of lateral movements; 44 is a detector signal processing unit; 45 - engine longitudinal movements; 46- controller of longitudinal movements.
  • FIG. 14 shows a plate 31 made with a set of diaphragms in the form of through holes and an electron radiation receiver 32.
  • the receiver of electronic radiation 32 of the illuminating beam in the plane of the objective diaphragm is designed to solve three problems: firstly, it is used to find the center of the electron beam relative to the current movements made by engines 44 and 45, and, accordingly, the position of the center of the installed diaphragm is determined, and secondly, it allows you to control the defocusing of the illuminating beam and to achieve an approximation of the intensity distribution cut out by the objective diaphragm to a homogeneous one, thirdly, it allows you to measure int nsivnost beam exiting the objective aperture, which is necessary to obtain identical image and / or normalization of the intensity profiles detected.
  • the need to control the alignment of predetermined planes (primarily PNVO) with the focus plane with angstrom accuracy is solved by means of a tracking system for the position of the stage, based, in particular, on the use of a cantilever needle that signals the cessation of further movement of the stage at the point of contact IEEE with a needle or rupture of this contact.
  • the control over the contact of the cantilever with the high-voltage air-borne detection system can be monitored by means of optical systems used in scanning probe microscopy.
  • the focus plane is determined by fixing the excitation of the objective lens and when the illumination beam deviates from the axis of the device, the focal point deviates from the focus plane corresponding to the illuminating beam oriented along the axis (as shown in Fig. 20).
  • Maintaining the conditions for combining an airborne detonator and a focusing plane can be achieved in two ways: firstly, by varying the height of a fixed focusing plane specified in the microscope control unit depending on the deviation from the instrument axis of the illuminating beam forming an image of a given object, and secondly, by fixing the area in the vicinity of the axis of the device, within which the focal point does not deviate from the focus plane by an amount exceeding the permissible one, and automatically moving the task of an object located outside this area, within its boundaries.
  • this region and the position of the object relative to it are established by means of restrictions on the magnitude of the deviation angles when forming the image of the object used in the identification of structural and morphological characteristics of the object, and fixing the real angle of deviation of the illuminating electron beam from the axis of the device when forming the image of the object at the stage of obtaining the image of the array as a whole.
  • FIG. 15 is a diagram of combining an object with the planes defined in the control unit, including controlling this alignment.
  • the needle is fixed vertically and its tip determines the position of the plane, the system is configured so that touching the tip of the needle changes the angle of reflection, which is detected by the photo detector.
  • a single cantilever or a system of two or three cantilevers can be used to control the alignment of the air-borne air defense system with the focus plane.
  • a scheme with a reflected laser beam is shown, but there are also possible schemes in which the alignment of an object with a plane is controlled by the appearance of a tunneling current, a change in capacitance by means of a laser interferometer, etc.
  • a device with a special holder in which the sample is installed to a given height using means outside the microscope body, and the holder’s position in height is fixed, for example, using cal system.
  • FIG. 16 schematically shows a cantilever (top view). 47 - cantilever needle, 49 - cantilever beam, 60, 61 - piezoelectric motors, 62 - elastic insert of the needle holder beam, which reacts to the contact of the needle tip with the object.
  • FIG. 17 also shows a schematic cantilever (side view).
  • the same system based on the cantilever and optical means of recording changes in its position, can be used to control the movements of the object relative to the focus plane along the axis of the device, as well as to accurately control the movement of the object to the area in the vicinity of the axis of the device, in which the focus point deviates from the scanning process does not exceed the permissible value.
  • FIG. 18 is a block diagram of the precision movements of the object stage along the microscope axis (side view). 59 - the table of the object; 63, 64, 65 - piezoelectric motors for precision movements of the object table and combining the plane of the zero height of the object with the working plane; 66 - the central part of the base of the block of the sample holder; 65 - stepper motor, providing movement of the stage for long distances.
  • FIG. 19 is a block diagram of the precision movements of the object table (top view). 59 - a table of the object; 66 -base of the block holder sample; 68, 69 - engines providing lateral movement of the object's table.
  • Implementation of methods for determining the habit and size of an object in different directions requires the expansion of "ip situ" image processing tools and, in particular, the ability to form intensity profiles along specified directions, memorize profiles selected as reference, maintain their images on the display screen and compare images of experimental profiles with reference ones, carry out operations to subtract the intensity distributions obtained under different conditions, differentiate the intensity profiles, determine the co A number of different profile points and transfer of coordinates of points defined for one image to similar points for another image of the same object.
  • a mode must be implemented in the SEM, forming images of arrays that are almost unlimited in number of objects and, accordingly, in the size of their localization areas, at the highest resolution and increase, which requires restrictions: 1, to care focus points from the plane of initial focusing and 2, onto the tilts of the illuminating beam relative to the z-axis of the first object — throughout the entire process of imaging a single array.
  • This mode also It is limited by the deviation of the illuminating electron beam from the axis of the device, however, these restrictions are determined not by the deviation of the focal point from the IHWR, but by the depth of focus.
  • the areas into which the array should be divided, when distributing images into groups, can be orders of magnitude larger than the areas that are introduced when identifying the characteristics of objects.
  • the problem of providing identical focuses for images of large arrays can be solved by changing the focusing distance (Fig. 20), moving the object's table (Fig. 21,22) or creating special tables with the focusing surface of the spherical segment (Fig. 23). Potentially, changes in the focusing distance Ki, and moving the table can be carried out continuously and step by step. However, a step-by-step mode seems to be more probable, although its optimal implementation is associated with a change in the nature of scanning from translationally-rectilinear to spiral.
  • the sizes of the areas into which it is necessary to divide the area occupied by the array in order to identical the focusing conditions can increase due to the removal of the focusing plane from the objective lens. (Such an increase contradicts optimization of the object identification mode, since it requires increasing the size of the output aperture of the objective lens and tightening the requirements for the spherical aberration corrector to achieve the same convergence angle).
  • the radius of the region for which the focal point moves away from the original focusing plane ⁇ 0.5 ⁇ m is equal to "22.4 ⁇ m, and increasing the focusing distance to 10 mm allows increasing the radius of this region is up to “70.7 microns, which is enough to accommodate an array of 10 6 objects.
  • the ability to increase the size of these areas due to the removal of the focus plane from the plane of the output diaphragm is important in production control by means of images of already identified objects, since it allows you to increase the pace of control operations.
  • Images must be recorded in the device’s memory, processed according to size, shape and intensity distributions based on specified criteria, and the display can be transferred in the form of a mosaic, each component of which corresponds to an image of a certain type, and for each of these images information on the relative prevalence.
  • the system for recording and processing images should output intensity profiles in any given direction, and provide the possibility of overlapping each other, both the images themselves and the profiles corresponding to the given directions.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Для получения трехмерного изображения объекта регистрируют растровым электронным микроскопом распределение интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта, и два или более распределений интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта, отличающиеся друг от друга плоскостями фокусировки, находящимися на различных заданных расстояниях от плоскости нулевой высоты объекта, обеспечивая сопоставимость всех регистрируемых распределений интенсивности по масштабу и направлениям в образце, при этом все распределения интенсивности реизлучения регистрируют с использованием электронного пучка, имеющего одинаковую форму и одинаковые размеры сечения в плоскости фокусировки и одинаковую интенсивность электронного пучка в этом сечении, и для определения габитуса объекта формируют его трехмерное изображение, определяя принадлежащие ему линии, каждая из которых проходит через точки пересечения или максимального сближения распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса более высоты объекта, с одним из распределений интенсивности, полученным при глубине фокуса менее высоты объекта, при этом каждая из линий находится в плоскости фокусировки соответствующего ей распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта.

Description

Получение трехмерного изображения
с использованием растрового электронного микроскопа
Область техники
Изобретения относятся к способам получения изображений, определения формы и измерения размеров изделий, микро- и наноэлектроники, а также наноразмерных частиц, и к сканирующим электронным микроскопам.
Предшествующий уровень техники
Растровые электронно-микроскопические изображения отражают распределения интенсивностей электронов выхода (далее «peизлyчeниe»), т.е., электронов, которые покидают изображаемый объект в ответ на облучение его сфокусированным пучком электронов.
Из уровня техники известен патент RU2134864, опубликованный 20.08.1999, в котором описан способ получения изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа. Этот известный способ является прототипом для всех заявленных способов. Недостатком этого известного способа является то, что он не позволяет определять габитус (термин габитус используется так, как он используется в кристаллографии, т.е., с указанием кристаллографических индексов граней и доли суммарной площади граней каждого типа в площади поверхности объекта), ограничен в определении размеров объекта и не учитывает влияние зависимости выхода электронов отдачи от формы объекта и от размеров сечения пучка электронов" поверхностью объекта.
Из уровня техники известен, патент США US7442929 от 28.10.2008, в котором описан растровый электронный микроскоп, выполненный с блоком управления, обеспечивающим автоматическое изменение интенсивности электронного пучка, его сходимости и перемещение предметного столика. Этот известный растровый электронный микроскоп является прототипом заявленного растрового электронного микроскопа. Недостатком этого известного растрового электронного микроскопа является отсутствие контроля над положением предметного столика и невозможность обеспечить с более высокой точностью автоматическое перемещение предметного столика и фиксированное совмещение заданной плоскости объекта с плоскостью фокусировки. Раскрытие изобретений
Техническим результатом, на достижение которого направлены заявленные способы получения трехмерного изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа, является получение трехмерного изображения объекта или его части, которое позволяет определить габитус объекта. Кроме того, способ позволяет определять размеры объекта, используя трехмерное изображение объекта, что позволяет измерять размеры вдоль разных направлений, и позволяет увеличить точность их определения.
Техническим результатом, на достижение которого направлен заявленный растровый электронный микроскоп, является автоматическое перемещение предметного столика в пространстве, совмещая расположенный на нем объект с плоскостями, координаты которых заданы, и/или смещая объект в заданной плоскости для получения сфокусированных и/или дефокусированных изображений с заданными величинами дефокусировки при заданных сходимостях освещающего электронного пучка.
Следует пояснить, что форма и размеры сечения освещающего электронного пучка плоскостью нулевой высоты объекта (базовой плоскостью) выбраны как исходные (опорные). При движении пучка по поверхности трёхмерного объекта он приближается к выбранной базовой плоскости или удаляется от неё, при этом происходят изменения формы и размера сечения пучка поверхностью объекта, зависящие от сходимости пучка.
Указанный технический результат достигается в способе получения трехмерного изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа, в котором регистрируют распределение интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта, и два или более распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта, отличающиеся друг от друга плоскостями фокусировки, находящимися на различных заданных расстояниях от плоскости нулевой высоты объекта, обеспечивая сопоставимость всех регистрируемых распределений интенсивности по масштабу и направлениям в образце, при этом все распределения интенсивности реизлучения регистрируют с использованием электронного пучка, имеющего одинаковую форму и одинаковые размеры сечения в плоскости фокусировки и одинаковую интенсивность электронного пучка в этом сечении, и для определения габитуса объекта формируют его трехмерное изображение, определяя принадлежащие ему линии, каждая из которых проходит через точки пересечения или максимального сближения распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса более высоты объекта, с одним из распределений интенсивности, полученных при глубине фокуса менее высоты объекта^ при этом каждая из линий находится в плоскости фокусировки соответствующего ей распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта.
Для определения линий, принадлежащих трехмерному изображению, можно использовать разностные распределения интенсивности, полученные путем вычитания друг из друга распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса меньшей высоты объекта, и распределение интенсивности, полученное при глубине фокуса большей высоты объекта, при этом положение линий, принадлежащих трехмерному изображению, определяют по положению принадлежащих этим линиям точек разностного распределения интенсивности, при которых разностные распределения интенсивности изменяют знаки, или имеют экстремумы (минимумы или максимумы).
Одно из распределений интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта можно регистрировать при совпадении плоскости фокусировки с плоскостью нулевой высоты объекта.
Распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта можно регистрировать при неизменной фокусировке электронного луча и смещениях объекта вдоль оси электронного микроскопа.
Распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта можно регистрировать при неизменном расположении объекта и смещении фокальной плоскости вдоль оси электронного микроскопа.
Можно дополнительно определять высоту объекта, соотнося профиль интенсивности реизлучения, полученный при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта, с профилем интенсивности реизлучения, полученным при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта и удалении плоскости фокусировки относительно плоскости нулевой высоты объекта, при котором соотносимые участки профилей интенсивности изображений, сформированных при указанных глубинах фокуса, соответствующие верхним точкам объекта, совпадают.
Указанный технические результат достигается в способе получения изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа, при котором регистрируют два распределения интенсивности реизлучения, первое при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта, и второе при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта с плоскостью фокусировки, совпадающей с плоскостью нулевой высоты объекта или плоскостью, находящейся на заданном расстоянии от плоскости нулевой высоты объекта, обеспечивая сопоставимость по масштабу и направлениям в объекте, которому они соответствуют, при этом все распределения интен- .
4
сивности реизлучения регистрируют при использовании электронных пучков, имеющих одинаковую форму и одинаковые размеры сечения в плоскости фокусировки и одинаковые интенсивности электронных пучков в этом сечении, а для формирования трехмерного изображения объекта и определения габитуса этого объекта получают разностное распределение интенсивности реизлучения, вычитая одно распределение из другого, и используют полученное разностное распределение для восстановления изменений размеров и формы сечения освещающего пучка поверхностью трехмерного объекта в процессе его сканирования по этой поверхности.
Можно дополнительно определять размеры (образуемых этими распределениями интенсивности реизлучения) трехмерных изображений объекта в плоскости, соответствующей нулевой высоте объекта или находящейся на заданном расстоянии от плоскости нулевой высоты объекта.
Указанный технический результат достигается в растровом электронном микроскопе, выполненном с блоком управления, обеспечивающим автоматические контроль и изменение интенсивности электронного пучка, и перемещение предметного столика, и включающем связанные с блоком управления средства перемещения предметного столика и средства слежения за изменением положения предметного столика, обеспечивающие совмещение заданной плоскости объекта с плоскостью фокусировки и оптимизацию уело-, вий фокусировки посредством перемещений предметного столика, а также выполненном с возможностью автоматического (программируемого) смещения объекта на заданные значения, согласования смещения объекта с параметрами электронного пучка и параметрами сканирования и учета смещения объекта при получении изображения этого объекта.
Микроскоп может быть выполнен с возможностью смещений объекта на заданные значения вдоль оси микроскопа и в плоскости перпендикулярной этой оси.
Блок управления может быть выполнен с возможностью автоматического совмещения объекта с заданной плоскостью фокусировки, смещения объекта в плоскости фокусировки на заданные значения и согласования смещения объекта со сканированием его электронным пучком.
Микроскоп может быть выполнен с корректором сферической аберрации, обеспечивающим использование сходящихся пучков.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления величиной угла сходимости электронного пучка и поддержания постоянными формы пучка и его интенсивности. Блок управления может быть выполнен с возможностью обеспечения постоянства плоскости фокусировки при изменении угла сходимости электронного пучка.
Блок управления может быть выполнен с возможностью обеспечения постоянства угла сходимости при изменении плоскости фокусировки
Блок управления может быть выполнен с возможностью синхронизации возбуждения объективной линзы и изменения расстояния фокусировки с отклонением освещающего пучка от оси микроскопа.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления пошаговым или непрерывным перемещением предметного столика.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления перемещением объекта предметным столиком в заданную область в окрестности оси прибора.
Микроскоп может включать связанный с блоком управления дополнительный блок автоматической обработки распределений интенсивности реизлучения, выполненный с возможностью формировать профили интенсивности вдоль заданных направлений, запоминать профили, избранные как опорные, поддерживать их изображения на экране дисплея и сопоставлять изображения экспериментальных профилей с опорными.
Микроскоп может включать связанный с блоком управления блок измерения распределения интенсивности электронного пучка в плоскости выходной диафрагмы объективной линзы и набор сменных диафрагм, ограничивающих сходимость электронного пучка.
Блок измерения распределения интенсивности может включать один или несколько приемников электронного излучения, расположенных на пластине, выполненной с набором диафрагм в виде сквозных отверстий различных диаметров, и средства удержания и смещения пластины с приемниками электронного излучения в плоскости выходной диафрагмы объективной линзы.
Предметный столик может быть выполнен с поверхностью шарового сегмента, являющейся поверхностью фокусировки электронного пучка при его сканировании.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведена схема, иллюстрирующая влияние расходимости на изображения трехмерного образца; 1 - изменения размеров пробы (где проба суть сечение пучка электронов поверхностью объекта) при малом угле сходимости; рельеф объекта не приводит к заметной дефокусировке луча, скользящего по поверхности объекта. 2— большой угол сходимости, при движении луча по поверхности объекта изменяются размеры пробы, поэтому изображение, иллюстрируемое схемой 2, отличается от изображения, иллюстрируемого схемой 1. Если оба типа изображений формируются при одинаковых размерах сечения плоскостью нулевой высоты объекта, то изображения 1 и 2 отличаются только дефокусировкой, вызванной габитусом. Поэтому разность профилей интенсивности 2 и 1 позволяет восстанавливать форму объекта.
На Фиг. 2 приведена схема, разъясняющая закономерности пересечения распределений интенсивности, возникающих в условиях, когда при формировании одного изображения плоскость фокусировки совмещена с плоскостью, на которой лежит объект, а при формировании другого— с вершиной объекта.
На Фиг. 3 приведено схематическое изображение верхнего правого угла профиля объекта с плоской верхней гранью, использованное для демонстрации особенностей выхода электронов реизлучения при переходе от изображения, формирующегося при глубине фокуса менее высоты объекта, к изображению, возникающему при глубине фокуса более глубины объекта.
На Фиг. 4 приведено схематическое изображение, демонстрирующее особенности выхода проб за контур объекта при разных глубинах фокуса на примере объекта в форме части эллипсоида.
На Фиг. 5 приведен профиль объекта трапецеидальной формы, использованного для демонстрации закономерностей изображений, отвечающих разным глубинам фокуса.
На Фиг. 6 схематически приведен профиль интенсивности для сфокусированного изображения, отвечающего глубине фокуса большей высоты объекта, с вписанным в него профилем объекта.
На Фиг. 7 схематически приведен профиль интенсивности для изображения, отвечающего глубине фокуса меньшей высоты объекта, с указанием следов плоскостей фокусировки.
На Фиг. 8 схематически изображено наложение профиля интенсивности для сфокусированного изображения, отвечающего глубине фокуса большей высоты объекта, на профиль интенсивности для изображения, отвечающего глубине фокуса меньшей высоты объекта и фокусировке на выбранную плоскость.
На Фиг. 9 схематически изображены два типа разностных профилей интенсивности, возникающих при вычитании изображения для глубины фокуса большей высоты объекта из изображения для глубины фокуса меньшей высоты объекта.
На Фиг. 10 схематически изображено сечение трехмерного изображения объекта с указанием найденных координат. На Фиг. 11 приведена принципиальная схема растрового электронного измерительного микроскопа.
На Фиг. 12 показан вид снизу на разрез колонны микроскопа с блоком измерения распределения интенсивности электронного пучка и объективными диафрагмами.
На Фиг. 13 показан блок измерения распределения интенсивности электронного пучка.
На Фиг. 14 показана пластина блока измерения распределения интенсивности электронного пучка с диафрагмами объективной линзы.
На Фиг. 15 приведена принципиальная схема совмещения объекта с заданными плоскостями, и контроля этого совмещения.
На Фиг. 16 приведено схематическое изображение кантилевера сверху.
На Фиг. 17 приведено схематическое изображение кантилевера сбоку.
На Фиг. 18 приведена принципиальная схема привода предметного столика (вид сбоку).
На Фиг. 19 приведена схема привода предметного столика (вид сверху).
На Фиг. 20 приведена принципиальная схема, разъясняющая формирование области разрешенных положений объекта, P - фиксированная плоскость фокусировки, С - сфера, по которой движется точка фокусировки в процессе сканирования, 00 ' - ось прибора, h - уход точки фокусировки от плоскости фокусировки в процессе сканирования, d- допустимая величина ухода точки фокусировки от плоскости фокусировки при реализации предложенных способов определения габитуса и размеров, D - диаметр области разрешенных положений объекта.
На Фиг. 21 приведена принципиальная схема изменений расстояния фокусировки при отклонении пучка электронов от оси микроскопа и плоском столике объектов; «1» относится к плоскости выходной диафрагмы объективной линзы, «2» - к плоской поверхности столика, 0 маркирует точку, в которой ось прибора пересекает столик объекта, r\ - один и тот же зонд, протяженность которого растет с его отклонением от оси прибора.
На Фиг. 22 приведена принципиальная схема горизонтального перемещения столика объектов, компенсирующего уход точки фокусировки от плоскости нулевой высоты объекта при отклонении пучка электронов от оси прибора, цифры 1 - 4 относятся к областям, центр которых последовательно совмещается с осью прибора; d - размер области, зависящий от допустимой дефокусировки.
На Фиг. 23 приведена принципиальная схема вертикального перемещения столика объектов, компенсирующего уход точки фокусировки от плоскости нулевой высоты объ- екта при отклонении пучка электронов от оси прибора; отрезки характеризуют положение плоскости фокусировки, зависящее от отклонения зонда от оси прибора.
На Фиг. 24 приведено схематическое изображение столика объектов с поверхностью в виде шарового сегмента с указанием зон, отвечающих для плоского столика уходам фокусной точки от плоскости нулевой высоты объекта на 50, 100 и 200 нм. Для плоского столика при его расстоянии от выходной плоскости объективной линзы в 1 мм в области, для которой уход точки фокусировки составляет 50 нм, может быть размещено « 15 700 объектов, если каждый занимает площадь в 100 нм2, при уходе в 100 нм - « 31 400 объектов, при уходе в 200 нм— и 62800 объектов.
Лучшие варианты использования изобретений
Свойства нанообъектов определяет триада термодинамически взаимосвязанных характеристик: размер-структура-огранка, контроль которой необходим и в свете функциональных свойств нанообъектов, и в свете их совместимости с биосферой. Современные технологии не позволяют получать массивы с нанообъектами одного размера и (вследствие термодинамической зависимости между размером, структурой и огранкой, существующей в наномире) с одним набором структурно-морфологических характеристик [1. CK. Максимов, К.С. Максимов. Контроль поверхностной функциональности нанома- териалов. // Российские нанотехнологии, 2009, T. 4, JN° 3-4, С. 59 - 70. 2. CK. Максимов, К.С. Максимов. Принципы стандарта безопасности и производственного контроля в технологиях наноразмерных частиц. // Нанотехника, 2009, N°.2, C.5-12]. Присутствие неконтролируемых объектов в их массивах негативно сказывается на работе приборов и опасно, поскольку может приводить к нарушениям метаболизма в живых организмах [3. CM. Sауеs, D.В. Wаrhеit. An iп vitго iпvеstigаtiоп оf thе diffеrепtiаl суtоtохiс геsропsеs оf humап апd гаt luпg ерithеliаl сеll lines using TiO2 папораrtiсlеs. // International J. оf Nапоtесhпоlоgу, 2008, V. 5, No 1, P. 15-29.]. Поэтому выходной контроль должен основываться на выделении фракций с различными структурой и морфологией, а экологическая безопасность требует идентификации фракций, доля которых составляет 10"5 - 10"7 от общей массы объектов, т.е., контроля над массивами, насчитывающими > 106 объектов [1,2].
Только методы растровой электронной микроскопии (РЭМ) позволяют оперативно осуществлять подобный контроль посредством разделения РЭМ изображений нанообъектов, образующих указанные массивы, на группы, различающиеся размерами, формой и распределениями интенсивности. Это требует использования изображений, соответствующих максимальным увеличениям и разрешению. Нарушение условий фокусировки в процессе сканирования больших площадей методически и инструментально решается за счет перемещений столика объектов или расстояния фокусировки в зависимости от отклонения освещающего пучка электронов от оси прибора (Фиг. 21 - 23), замены линейного режима сканирования на сканирование по спирали или использования столиков объектов, имеющих поверхность шарового сегмента (Фиг. 24). Однако существующие РЭМ методы не позволяют идентифицировать наблюдаемые объекты, и определить габитусы и размеры объектов, которым отвечают изображениям разных типов [3. J. Gоldstеiп, D. Nеwburу, D. Jоу, еt аl. Scanning Еlесtrоп Мiсrоsсору апd Х-Rау Мiсгоапаlуsis. // Кluwеr Асаd. & Рlепum Рublishегs, 2003, N. Y. P. 688].
РЭМ изображения возникают при сканировании электронного зонда по поверхности объекта и представляют собой сумму откликов (вторичных и обратно рассеянных электронов), генерируемых объектом в ответ на процесс неупругого рассеяния электронов зонда или пробы, (т.е., сечения зонда поверхностью объекта). Характер РЭМ изображений определяют три фактора. Во-первых, выход электронов отдачи зависит от угла наклона освещаемой поверхности относительно направления освещающего пучка. Во-вторых, выход электронов отдачи возрастает, если возможен выход через пересекающиеся поверхности (освещаемую и боковую). В-третьих, проба при движении по поверхности объекта выходит за его контур, и на распределение электронов отдачи, эмитированных объектом, накладывается распределение электронов, эмитируемых подложкой. Поэтому РЭМ изображения искаженно отражают объект, на них невозможно указать точки, отвечающие его краям, и напрямую определить его размеры [3].
РЭМ изображение является двумерной проекцией объекта, которая содержит искаженную информацию о координатах объекта х, у (т.е., координатах в плоскости перпендикулярной оси прибора), но не несет информации о третьем его размере z (вдоль направления его оси). Вместо информации о z-размере в пространстве объекта РЭМ изображение содержит информацию о распределении интенсивности в координатах х, у, z\ где zx - координата в пространстве интенсивностей, однако методы, позволяющие установить связи между z'-распределением в пространстве интенсивностей и z— координатами в пространстве объекта в силу сложности процесса формирования изображения, до настоящего времени отсутствуют. Поэтому сегодня единственным способом восстановления габитуса объекта является подгоночный. В рамках этого способа выбирается эталон или модель объекта с составом, отвечающим составу объекта, и изображение эталона или расчетное изображение модели модифицируются расчетным путем посредством изменений их формы/размеров, пока распределение интенсивности для модифицированного изображения, рассчитанное для тех же условий, в которых формируется экспериментальное изображение, не совпадет с этим экспериментальным изображением объекта. Хотя реализации этого пути уделяется много внимания, и существует множество программ для его осуществления (напр., Jоу's PC Мопtе Саrlо ргоgгаms, Саsiпо Мопtе Саrlо Рrоgrаm, SEMLP, Мопsеl- II и пр.), он, как и любой другой вероятностный подход, не гарантирует правильности результатов и не применим к объектам мало-мальски сложной формы.
В РЭМ используют зонды с углами сходимости χ да Зхl О"3 рад, для которых глубина фокуса > 0,5 мкм [3], т.е., больше высоты нанообъекта, (далее - достаточная глубина фокуса или ДГФ). Поэтому размеры пробы при её движении по поверхности объекта практически постоянны. Но при χ » Ю'1 рад глубина фокуса падает до < 10 нм, становясь меньшей высоты объекта (недостаточная глубина фокуса или НеДГФ), и размеры пробы изменяются даже при её движении по поверхности объектов высотой в 10 - 20 нм, т.е., она дефокусируется. Эту дефокусировку (в отличие от «пpибopнoй» дефокусировки, обусловленной неадекватным возбуждением объектива) можно назвать габитусной. Габитус- ные дефокусировки, отражают форму объекта и характеризуются поверхностью воздействий, а для двумерного случая - профилем воздействий. (Далее для простоты рассматривается двумерный случай, однако все полученные закономерности относятся также к трехмерному). Профиль воздействий описывается выражением [4. К.С.Максимов. Закономерности дефокусированных изображений в растровой электронной микроскопии и измерения размеров в нанообласти. // Известия вузов. Электроника. 2009. N° 2, Стр. 69 - 73.]:
Figure imgf000012_0001
где в линейном приближении: σ = z - /| + г (2) δ - полурадиус пробы, отличающийся коэффициентом V2 от средне квадратичного отклонения σ, I∑- профиль интенсивности, xc— координата центра пробы, J— суммарная интенсивность зонда, z - расстояние точки на поверхности объекта от выходной диафрагмы объективной линзы,/- фокусное расстояние, г - радиус сечения зонда плоскостью фокусировки, R - радиус выходного отверстия объективной линзы, \z -j\ суть удаление точки на поверхности объекта от плоскости, на которую осуществляется фокусировка, область интегрирования X определяется размером объекта вдоль направления сканирования зонда. Источником информации о профиле воздействий могут служить изображения, получаемые при НеДГФ. Разность профилей воздействий, возникающих при НеДГФ и разных углах сходимости зондов, описывается выражением:
т с J ( (x - xc)2 Л . г J ( (x - xc)2 ) , где /- - разностный профиль. Введем понятие плоскости нулевой высоты объекта, т.е., плоскости относительно которой измеряется его высота (ПНВО). Если записать σ, в форме σ0 +τ, где σо относится к сечению пучка ПНВО, а г отражает изменения среднеквадратичного отклонения, обусловленные габитусной дефокусировкой, то при |σo| >|г | выражение (3) для случая, когда оба используемых профиля, отвечают фокусу на ПНВО или одной и той же приборной дефокусировке на ПНВО преобразуется в: (4)
Figure imgf000013_0001
Для изображения формируемого в условиях ДГФ средне квадратичное отклонение σ, не зависит от профиля объекта, постоянно и равно σ0, поэтому при вычитании из профиля воздействий, формируемого в условиях НеДГФ, профиля, возникающего при ДГФ, возникает разностный профиль, описываемый выражением:
Figure imgf000013_0002
т.е., Э¥θ¥ разностный профиль однозначно отражает изменения среднеквадратичного отклонения и, соответственно, профиль объекта. Поэтому, дифференцируя этот разностный профиль по z, можно получить кривую, отражающую градиент изменений объекта по высоте, а дифференцируя по х— градиент изменений профиля объекта вдоль направления сканирования.
В целом изобретение позволяет осуществлять пофракционный выходной контроль в микро- и нанотехнологиях, а также повысить информативность межоперационного контроля.
При этом при пофракционном выходном или межоперационном контроле реализуются следующие стадии, предшествующие стадиям идентификации габитуса и размеров объектов разных типов:
1. Получение изображений нанообъектов, формирующих массив. 2. Разделение изображений на группы по совокупности их размеров, формы и распределений интенсивности
После этих этапов начинается этап идентификации объектов, которым соответствуют изображения разных типов, технологии которого посвящено настоящее изобретение.
Математическое обеспечение, предназначенное для восстановления габитуса объекта по разностным поверхностям интенсивности реизлучения, создаётся на основе математического описания РЭМ изображений. При этом используются математические приемы обращения интегралов или обращения матриц.
Для восстановления габитуса объекта наряду с математическим подходом возможен также подход, основанный на совместной обработке экспериментальных изображений, одно из которых получено при глубине фокуса большей высоты объекта, а другое или другие при глубине фокуса менее высоты объекта, и получении трехмерного изображения объекта. Трехмерное изображение объекта формируется в реальном пространстве и представляет собой виртуальный прототип объекта. Для прототипа при его составе, отвечающем составу объекта, и при условиях формирования изображения (энергия электронов зонда, размер пробы, энергия регистрируемых электронов отдачи и пр.), строго соответствующих условиям формирования экспериментального изображения, строится расчетное изображение. Это изображение далее подгоняется под экспериментальное изображение объекта посредством вариаций размеров и формы прототипа. Параметры прототипа, при которых его изображение совпадает с экспериментальным изображением объекта, считаются истинными параметрами объекта.
Основные подходы к этому полуэкспериментальному восстановлению габитуса и размеров объекта изложены далее.
А. Измерение высоты объекта путем перемещения плоскости фокусировки.
На Фиг. 2. приведена схема, иллюстрирующая закономерности наложения изображений, формируемых в условиях НеДГФ, одно из которых отвечает фокусировке на ПНВО, а второе - на верхнюю точку объекта; а - ПНВО, б - плоскость, проходящая через вершину объекта, r\— размер пробы, сфокусированной на ПНВО, r2 - размер пробы, сфокусированной на плоскость, проходящую через вершину объекта, 1 - образующие пучка, сфокусированного на ПНВО, 2 - образующие пучка, сфокусированного на плоскость, проходящую через вершину объекта, h - высота объекта, /г/2 - полувысота объекта, d - размер изображения, полученного при фокусировке на ПНВО в условиях ДГФ, в плоскости полувысоты объекта.
Для измерения высоты объекта выполняются следующие операции: 1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Получить профиль объекта в условиях Не ДГФ и фокусировке на ПНВО.
3) Перемещать в условиях НеДГФ плоскость фокусировки в направлении недофо- куса или перемещать предметный столик с объектом вдоль оси прибора для совмещения плоскости фокусировки с верхней точкой (ребром, гранью) объекта, фиксируя расстояние, на которое текущая плоскость фокусировки удалена от ПНВО.
4) Зафиксировать момент, при котором профиль интенсивности на изображении верха объекта, полученный в условиях НеДГФ, совпадет с аналогичным участком профиля, полученным в условиях ДГФ.
5) Считать расстояние, на которое плоскость фокусировки удалена от ПНВО в момент совпадения изображений, высотой объекта.
Дополнительно определить точку, соответствующую краю прототипа в ПНВО следующим образом:
1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на ПНВО.
3) Вычесть из НеДГФ профиля ДГФ профиль или найти точку пересечения НеДГФ и ГДФ профилей, лежащую на ПНВО.
4) Считать точку, которая лежит на ПНВО, и в которой разностный профиль меняет свой знак, или в которой пересекаются НеДГФ и ДГФ профили, крайней точкой прототипа в ПНВО.
Б. Измерение высоты объекта путем фиксации точек, в которых начинается формирование максимумов интенсивности.
На Фиг. 3 приведена схема, разъясняющая принцип использования максимумов интенсивности для определения высоты объекта с плоской верхней гранью; а - сечение пробы при НеДГФ, б - сечение пробы при ДГФ, xa - точка начала формирования максимума в условиях НеДГФ, хρ - точка начала формирования максимума в условиях ДГФ, у - расстояние плоскости фокусировки от ПНВО, сплошной контур— профиль интенсивности в условиях ДГФ, штриховой контур - профиль интенсивности в условиях НеДГФ.
Для измерения высоты объекта выполняются следующие операции:
1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Получить изображение объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на ПНВО. (Возможны получения изображений при идентичных приборных дефокусировках).
3) Зафиксировать для обоих профилей точки, с которых начинается формирование максимумов.
4) Измерить расстояние (с учетом увеличения) между точками начала формирования максимумов, которое равно (r2 - r{), где r\ - радиус пробы при ДГФ, а r2 - при НеДГФ.
5) Определить высоту объекта по формуле:
('2 - 4)
tgϋJ
где та половина угла сходимости освещающего пучка.
Остальные операции этого способа, позволяющие построить трехмерное изображение объекта и восстановить на его основе габитус и размеры объекта, повторяют операции, описанные в разделах A-2-a, A-2-б.
В. Измерение высоты точки на профиле объекта, в которой проба выходит за контур объекта.
На Фиг. 4 показана схема, разъясняющая принципы использования выхода пробы за контур объекта для определения высоты точки, принадлежащей распределению интенсивности реизлучения, в предположении, что вероятность выхода электронов отдачи, эмитированных подложкой, менее чем вероятность выхода электронов, эмитированных объектом (возможна ситуация, при которой выход электронов отдачи из подложки больше выхода этих электронов из объекта, при этом в точках перелома профиля градиент профиля по z уменьшается, но суть методики останется неизменной). 1 - объект, 2 - подложка, тонкая линия - профиль интенсивности при НеДГФ, толстая линия - профиль интенсивности при ДГФ, а - сечение пробы при НеДГФ, б - сечение пробы при ДГФ, 0-(f - линия, проходящая через контур объекта, ya— позиция центра пробы при НеДГФ в момент её выход на контур объекта, у ζ— позиция центра пробы при ДГФ в момент её выход на контур объекта, xa - координата центра пробы при НеДГФ в момент её выход на контур объекта, Хб -координата центра пробы при ДГФ в момент её выход на контур объекта, размер пробы при НеДГФ, а = б + 2(xa - хв)-
Для измерения высоты объекта выполняются следующие операции:
1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Определить х-координату точки выхода пробы за контур объекта по перелому профиля. 3) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
4) Определить х-координату точки выхода пробы за контур объекта по перелому профиля.
5) Измерить расстояние (с учетом увеличения) между точками выхода проб за контур объекта.
6) Определить высоту точки перелома в условиях НеДГФ по формуле:
\ (χ. - *в) \ t
tgtσ
Способ «B» характеризуется на примере объекта с поверхностью, отвечающей поверхности эллипсоида, но этот метод применим также к объектам с любой другой формой. Например, для объектов с прямоугольным или трапецеидальным сечением в результате выхода за контур изменяется протяженность отрезка контура интенсивности, отвечающего изображению верхней грани.
Г. Определение z-координат профиля интенсивности реизлучения путем контролируемых перемещений плоскости фокусировки.
На Фиг. 5 показано сечение объекта с трапецеидальным сечением, использованного для иллюстрации способа, основанного на определении z-координат профиля интенсивности реизлучения путем контролируемых перемещений плоскости фокусировки, h - высота объекта, l\ - размер верхней грани, Z2 - размер нижней грани.
На Фиг. 6 схематически показан профиль интенсивности реизлучения изображении объекта, полученного при ДГФ в условиях точного фокуса, с вписанным в него профилем объекта, изображенного на Фиг . 5. Изображение искаженно отражает форму и размеры объекта.
На Фиг. 7 показана схема, разъясняющая принцип формирования сечений плоскостью фокусировки в способе определения z-координат точек профиля интенсивности реизлучения путем контролируемых перемещений этой плоскости; приведен профиль интенсивности реизлучения, полученного при НеДГФ и следы плоскостей фокусировки, h - высота объекта, профиль которого изображен на Фиг. 5. z\ - номера сечений, z - расстояние от ПНВО сечения, фокусировке на которое соответствует профиль, d - расстояние между сечениями.
На Фиг. 8 показано схематическое изображение процесса определения координат отдельных точек, принадлежащих профилю интенсивности реизлучения; сплошной контур соответствует ДГФ, штриховой - НеДГФ. фокусировка осуществляется на плоскость 00 ; профили пересекаются в точке, принадлежащей линии пересечения распределения интенсивности реизлучения с плоскостью фокусировки; h - высота объекта, l\— размер верхней грани объекта, Z2 - размер основания объекта, x\, X2 - х-координаты точек пересечения профилей, z - расстояние между плоскостью фокусировки и ПНВО.
Выполняются следующие операции:
1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на ПНВО и зафиксировать его на экране дисплея.
3) Найти точку пересечения этих профилей и определить её как точку края объекта в ПНВО.
4) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на плоскость, проходящую через тело объекта и находящуюся на известном расстоянии от ПНВО.
5) Найти точку пересечения профиля, полученного при ДГФ, и профиля, полученного при НеДГФ и фокусировке на плоскость, находящуюся на известном расстоянии от ПНВО, и определить расстояние, на которое плоскость фокусировки удалена от ПНВО, как значение z-координаты точки пересечения профилей по оси z.
m— п) Повторить несколько раз операции 4) и 5).
n+1) Рассматривать профиль интенсивности реизлучения с нанесенными на него координатами отдельных его точек как сечение трехмерного изображения объекта.
Определение z-координат профиля интенсивности реизлучения путем контролируемых перемещений плоскости фокусировки и использовании разностных профилей.
На Фиг. 9 схематически изображены два типа разностных профилей интенсивности реизлучения, возникающие при вычитании одного из другого изображений, отвечающих разным глубинам фокуса и фокусировке в условиях НеДГФ на плоскость, не совпадающую с ПНВО; разностный профиль типа «a» изменяет знак в точке 1 при пересечении плоскости фокусировки; разностный профиль типа «6» в точке 1, отвечающей пересечению плоскости фокусировки, имеет экстремум (минимум или максимум в зависимости от того какой профиль выбран вычитаемым, а какой уменьшаемым). О - линии нулевой интенсивности (интенсивности подложки). 5 - положительные значения профиля, 4 - отрицательные значения профиля. В зонах 2 происходит наложение электронов отдачи, эмитированных объектом, на изображение подложки. Зоны 1 отвечают максимумам интенсивности реизлучения, обусловленным выходом через две поверхности. Ниже приводятся операции, основанные на использовании разности профилей, полученных при ДГФ и НеДГФ:
1) Получить профиль объекта в условиях ДГФ и зафиксировать его на экране дисплея.
2) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на ПНВО и зафиксировать его на экране дисплея.
3) Произвести вычитание одного профиля их другого
4) Найти точку пересечения разностного профиля с ПНВО и определить её как точку края прототипа в ПГВО.
5) Получить профиль объекта в условиях НеДГФ и фокусировке на плоскость, проходящую через тело объекта и находящуюся на известном расстоянии от ПНВО.
6) Найти точку изменения знака разностного профиля или точку экстремума и определить расстояние, на которое плоскость фокусировки удалена от ПНВО как значение z- координаты некоторой точки профиля (точка экстремума может быть найдена дифференцированием разностного профиля).
m - п) Повторить несколько раз операции Г.5 и Г.6.
n+1) Рассматривать профиль интенсивности реиз лучения с нанесенными на него координатами отдельных его точек как сечение трехмерного изображения объекта.
В методах «Г» определение z-координат профиля интенсивности реизлучения основаны на принципе, что выход электронов отдачи зависит от размеров пробы в каждой точке поверхности, и что в тех точках, где пробы идентичны выходы электронов отдачи (а соответственно и интенсивности на изображениях этих точек идентичны, независимо от сходимости освещающего пучка электронов). Этот принцип абсолютен для поверхностей, перпендикулярных оси прибора, и хорошо выполняется для наклонных и криволинейных поверхностей, т.е., различия профилей интенсивностей, отвечающих разным сходимо- стям, всегда минимальны в точках, для которых размеры проб идентичны. Поэтому для «Г» способов возможна другая адекватная реализация: зафиксировать профиль при НеДГФ и получить профили при ДГФ и разных, но известных по величине приборных дефокусировках, а далее искать точки пересечения профилей при НеДГФ и ДГФ или точки экстремумов на разностных профилях.
Построение трехмерного изображения объекта и его использование
На Фиг.10 схематически иллюстрирует построение сечения трехмерного изображения объекта, изображенного на Фиг. 5 по профилю, приведенному на Фиг. 6. Для того, чтобы проиллюстрировать принцип определения х-координат, наклон боковых граней увеличен. Устранены также максимумы интенсивности реиз лучения, обусловленные одновременным выходом электронов отдачи, посредством увеличения протяженности отрезка, отвечающего изображению верхней грани, вплоть до пересечения его с продолжением боковой ветви профиля; zx - следы плоскостей фокусировки, расстояния которых от ПНВО суть значения координат по оси z; Xj - проекции (координаты) точек, для которых определена высота над ПНВО, на ось х.
Описанные операции «A» - «Г» позволяют, как минимум, определить относительное положение по высоте двух ключевых точек профиля интенсивности реизлучения. (Способ «B» позволяет в общем случае определить положение точки на профиле интенсивности, положение которой относительно верхней точки объекта не известно, но задача масштабирования профилей интенсивности по оси z и в этом случае решается с помощью локализации найденной точки на кривой dΙJdz), Одна из этих точек принадлежит также ПНВО и является начальной точкой профиля, а вторая определяет протяженность профиля в вертикальном направлении. (Способы «Г», позволяющие установить взаимное расположение по оси z нескольких точек этого профиля, ещё информативней.). Координаты всех точек профиля оси х читаются по положению их проекций на оси х. Поэтому результатом описанных выше операций является преобразование профиля из построения в пространстве интенсивностей в сечение трехмерного изображения объекта в реальном пространстве (пространстве объекта). Специфика построения этого сечения иллюстрируется Фиг. 10. (Фигура непосредственно относится к способам «Г».) Для построения полного трехмерного изображения объекта достаточно построить несколько аналогичных сечений «нaтянyв на них как на кapкac» распределение интенсивности реизлучения, зафиксированное в процессе сканирования..
Полученное трехмерное изображение объекта не передает с абсолютной точностью его реальные форму и размеры, однако форма и размеры изображения близки к реальным форме и размерам объекта. Наиболее близки к истинным форме и размерам объекта форма и размеры трехмерного изображения, построенного на основе пробы с минимально возможными размерами и освещающего пучка с минимальном углом сходимости, т.е., при использовании сфокусированных изображений, полученных в условиях ДГФ. Подобное изображение представляет собой виртуальный прототип объекта. Истинные размеры и форму объекта можно уточнить расчетным путем посредством построения изображения прототипа с использованием программного обеспечения, предназначенного для моделирования РЭМ изображений, и подгонке этого изображения к экспериментальному изображению объекта, за счет вариаций размеров и формы прототипа. Микроскоп
Заявляемый растровый электронный микроскоп предназначен для решения всего комплекса проблем, возникающих при контроле изделий микро- и нанотехнологий, включая получение однородных по условиям формирования изображений » для любых по численности массивов микро- и нанообъектов. Однако поскольку проблема структурно- морфологической идентификации этих объектов является ключевой, особенности конструкции прибора, ориентированные на решение задач идентификации, вынесены на первый план. Для идентификации объектов в РЭМ должен реализовываться режим, обеспечивающий возможности: 1, формирования высокоразрешающих изображений посредством электронных освещающих пучков при вариациях углов сходимости этих пучков от почти нулевых до близких к 10"1 рад и при сечениях этих пучков плоскостями фокусировки идентичных по размерам и интенсивностям, 2, совмещения заданной плоскости объекта с плоскостью фокусировки с субнанометровой (ангстремной) точностью и 3, обеспечения такого же по величине допустимого ухода точки фокуса от заданной плоскости в процессе сканирования. Микроскоп должен обладать системой фиксации, анализа и совместной обработки изображений, отвечающих разным сходимостям. Реализация режима, отвечающего этим основным требованиям, возможна посредством приборов с описанными далее конструктивными особенностями.
На фиг. 11 приведена принципиальная схема растрового электронного измерительного микроскопа, предназначенного для реализации способов определения габитуса и линейных размеров, описанных выше. 1 - катод; 2 - управляющая сетка; 3 - анод; 4 - 1-я конденсорная линза; 5 - набор конденсорных диафрагм; перемещаемый двумя шаговыми двигателями; 6 - 2-я конденсорная линза; 7 - корректор сферической аберрации, 8 - катушки блока сканирования; 9 - детектор обратно рассеянных электронов; 10 - детектор вторичных электронов; 11 - объективная линза; 12 - диафрагма объективной линзы и детектор устройства контроля размеров и формы пучка и интенсивности освещающего пучка электронов, более детально представленные на фиг. 12 - 14; 13 - плоскость фокусировки, задаваемая в блоке управления, 14 - набор средств для контроля совмещения объекта с плоскостью фокусировки (детали на фиг. 10 - 12); 15 - объект; 16 - магнитострикционный двигатель; 17 - шаговый двигатель (более детально представлены на фиг. 13 и 14), 18 - блок управления работой микроскопа; 19 - блок управления источником высоковольтных электронов; 20 - блок управления режимом работы конденсорных линз; 21 - блок управления корректора сферической аберрации, 22 - блок управления режимами сканирования и увеличения; 23 - блок системы детектирования вторичных и обратно рассеянных элек- тронов; 24 - блок контроля объективной диафрагмы и контролера формы пучка; 25 - блок управления объективной линзы; 26 - блок управления режимом работы оптической системы при изменении угла сходимости; 27 - блок управления механизмом совмещения объекта с рабочими плоскостями; 28 - блок управляющий перемещениями предметного столика 29 - блок анализа и обработки информации; 30 -блок вывода и представления информации.
Достоверность способов определения габитуса и измерения размеров определяется точностью и идентичностью фокусировок, приходящихся на заданную плоскость объекта (заданное сечение объекта). Решение этой задачи обеспечивается созданием заданного в блоке управления режима работы прибора с фиксированной плоскостью фокусировки или фиксированными плоскостями фокусировки, возможностями формировать пучки, сфокусированные на эту плоскость и отвечающие разным углам сходимости, и коррекцией сферических аберраций, связанных с использованием сходящихся пучков, а также созданием средств стабильность ускоряющего напряжением и уровня возбуждения объективной линзы, которые поддерживают постоянной субнанометровую (вплоть до ангстремной) точность фокусировки на эту плоскость.
Точная фокусировка на заданную плоскость объекта может быть обеспечена также посредством определения положения этой плоскости с помощью средств слежения и последующей фокусировкой на точку с этими координатами.
На фиг. 12 представлен вид снизу на разрез колонны микроскопа с блоком измерения распределения интенсивности электронного пучка в плоскости выходной диафрагмы объективной линзы и набором сменных диафрагм, ограничивающих сходимость электронного пучка. 31 - пластинка с набором выходных диафрагм объективной линзы; 32 - приемник электронного излучения (детектор) для контроля формы и интенсивности освещающего пучка; 33 - стержень держателя диафрагм и детектора; 34 - сильфонная герметизация; 35 - канал ввода диафрагм и детектора; 36 - канал объективной линзы; 37 - корпус объективной линзы; 38 - блок перемещений диафрагм и детектора; 39 - блок картографирования сигналов детектора.
На фиг. 13 представлен блок измерения распределения интенсивности. 40 - редуктор; 41 - верньер вертикальных перемещений (настраивается производителем); 42- двигатель поперечных перемещений; 43— контроллер поперечных перемещений; 44 - блок обработки сигналов детектора; 45 - двигатель продольных перемещений; 46- контроллер продольных перемещений. На фиг. 14 представлена пластина 31, выполненная с набором диафрагм в виде сквозных отверстий и приемником 32 электронного излучения.
Приемник электронного излучения 32 освещающего пучка в плоскости объективной диафрагмы предназначен для решения трех задач: во-первых, с его помощью находится центр пучка электронов относительно текущих перемещений, осуществляемых двигателями 44 и 45, и, соответственно определяется положение центра устанавливаемой диафрагмы, во-вторых, он позволяет контролировать дефокусировку освещающего пучка и добиваться приближения распределения интенсивности, вырезаемого объективной диафрагмой, к однородному, в-третьих, он позволяет измерять интенсивность пучка, выходящего из объективной диафрагмы, что необходимо для получения идентичных изображений и/или нормировки регистрируемых профилей интенсивности.
Использование матрицы приемников вместо единичного приемника электронного излучения возможно при размерах пиксела матрицы порядка 1 мкм.
Необходимость контроля совмещения заданных плоскостей (в первую очередь ПНВО) с плоскостью фокусировки с ангстремной точностью, решается посредством системы слежения за положением предметного столика, основанной, в частности, на использовании иглы кантилевера, дающего сигнал о прекращении дальнейшего движения предметного столика в момент установления контакта точки ПНВО с иглой или разрыва этого контакта. При этом контроль за контактом кантилевера с ПНВО может отслеживаться посредством оптических систем, используемых в растровой зондовой микроскопии.
Плоскость фокусировки задается фиксацией возбуждения объективной линзы и при отклонении освещающего пучка от оси прибора точка фокуса отклоняется от плоскости фокусировки, отвечающей освещающему пучку, ориентированному вдоль оси (как это изображено на Фиг. 20). Сохранение условий совмещения ПНВО с плоскостью фокусировки может быть обеспечено двумя способами: во-первых, посредством вариаций по высоте заданной в блоке управления микроскопа фиксированной плоскости фокусировки в зависимости от величины отклонения от оси прибора освещающего пучка, формирующего изображение заданного объекта, во-вторых, посредством фиксации области в окрестности оси прибора, в пределах которой точка фокуса не отходит от плоскости фокусировки на величину, превышающую допустимую, и автоматического перемещения заданного объекта, расположенного вне этой области, в её пределы. Границы этой области и положение объекта относительно неё устанавливаются посредством ограничений на величину углов отклонения при формировании изображения объекта, используемого в процессах идентификации структурно-морфоло-гических характеристик объекта, и фиксации реаль- ного угла отклонения освещающего электронного пучка от оси прибора при формировании изображения объекта на стадии получения изображения массива в целом.
На фиг. 15 представлена схема совмещения объекта с заданными в блоке управления плоскостями, включая контроль этого совмещения. 47 - игла кантилевера; 48 - блок перемещения иглы; 49 - балка кантилевера; 50 - лазерный диод с коллиматором и линзой; 51 - освещающий лазерный луч; 52— система фокусировки луча на зеркало блока кантилевера; 53— зеркало блока кантилевера; 54 - отраженный луч; 55 - система фокусировки отраженного луча; 56— настраиваемое зеркало, ориентация которого связана с горизонтальными перемещениями блока иглы; 57 - зеркало; 58 - фотодетектор с коллиматором; 59 - столик объекта. Игла фиксирована по вертикали и её остриё определяет позицию плоскости, система настроена так, что касание объектом острия иглы изменяет угол отражения, что регистрируется фотодетектором.
Для контроля совмещения ПНВО с плоскостью фокусировки может использоваться один кантилевер или система из двух или трех кантилеверов. Для регистрации сигнала от кантилевера приведена схема с отраженным лазерным лучом, но возможны также схемы, в которых совмещение объекта с плоскостью контролируется по возникновению туннельного тока, изменению емкости, посредством лазерного интерферометра и пр. Наряду с кантилеверами, установленными в корпусе микроскопа, возможно устройство со специальным держателем, в котором образец устанавливается на заданную высоту с помощью средств вне корпуса микроскопа, а положение самого держателя по высоте фиксируется, например, с помощью оптической системы.
На фиг. 16 схематично изображен кантилевер (вид сверху). 47 - игла кантилевера, 49 - балка кантилевера, 60, 61 - пьезодвигатели, 62 - упругая вставка балки держателя иглы, реагирующая на контакт острия иглы с объектом.
На фиг. 17 также схематично изображен кантилевер (вид сбоку). 53 - зеркало кантилевера. 49 - балка кантилевера, 60, 61 - пьезодвигатели, 62 - упругая вставка балки держателя иглы, реагирующая на контакт острия иглы с объектом.
Эта же система, основанная на кантилевере и оптических средствах регистрации изменений его положения, может использоваться для контроля перемещений объекта относительно плоскости фокусировки вдоль оси прибора, а также для прецизионного контроля перемещения объекта в область в окрестности оси прибора, в которой отход точки фокусировки в процессе сканирования не превышает допустимой величины.
Необходимая точность совмещения ПНВО с плоскостью фокусировки обеспечивается перемещениями с помощью пьезодвигателей. На фиг. 18 приведена схема блока прецизионных перемещений столика объекта вдоль оси микроскопа (вид сбоку). 59 - столик объекта; 63, 64, 65 - пьезодвигатели для прецизионных перемещений столика объекта и совмещения плоскости нулевой высоты объекта с рабочей плоскостью; 66— центральная часть основания блока держателя образца; 65 - шаговый двигатель, обеспечивающий перемещение предметного столика на большие расстояния.
На фиг. 19 приведена схема блока прецизионных перемещений столика объекта (вид сверху). 59 - столик объекта; 66 -основание блока держателя образца; 68, 69 - двигатели, обеспечивающие латеральные перемещения столика объекта.
Реализация методик определения габитуса и размеров объекта по разным направлениям требует расширения средств "iп situ" обработки изображений и, в частности, возможностей формировать профили интенсивности вдоль заданных направлений, запоминать профили, избранные как опорные, поддерживать их изображения на экране дисплея и сопоставлять изображения экспериментальных профилей с опорными, осуществлять операции вычитания распределений интенсивности, полученных при разных условиях, дифференцирования профилей интенсивности, определения координат различных точек профилей и перенесения координат точек, определенных для одного изображения на аналогичные точки для другого изображения этого же объекта.
Для разделения объектов на группы, различающиеся характеристиками изображений, в РЭМ должен быть реализован режим, формирования изображений массивов, практически неограниченных по числу объектов и, соответственно, по размерам площадей их локализации, при наивысших разрешении и увеличении, что требует ограничений: 1, на уход точки фокуса от плоскости первоначальной фокусировки и 2, на наклоны освещающего пучка относительно z-оси первого объекта - на протяжении всего процесса формирования изображения единого массива.. Данный режим также связан с ограничением отклонений освещающего пучка электронов от оси прибора, однако эти ограничения определяются не отклонением точки фокуса от ПНВО, а глубиной фокуса. Области, на которые должен разбиваться массив, при распределении изображений на группы, могут быть на порядки больше областей, которые вводятся при идентификации характеристик объектов.
Проблема обеспечения идентичных фокусировок для изображений больших массивов может решаться за счет изменений расстояния фокусировки (Фиг. 20), перемещений столика объекта (Фиг. 21,22) или создания специальных столиков с поверхностью фокусировки шарового сегмента (Фиг. 23). Потенциально и изменения расстояния фокусиров- ки, и перемещения столика могут осуществляться непрерывно и пошагово. Однако пошаговый режим представляется более вероятным, хотя его оптимальная реализация связана с изменением характера сканирования с поступательно-возвратного прямолинейного на спиральный.
Размеры областей, на которые необходимо разбивать площадь, занимаемую массивом в целях идентичности условий фокусировки, могут увеличиваться за счет удаления плоскости фокусировки от объективной линзы. (Подобное увеличение противоречит оптимизации режима идентификации объектов, поскольку требует для достижения того же угла сходимости увеличения размеров выходной диафрагмы объективной линзы и ужесточения требований к корректору сферических аберраций). Например, при глубине фокуса 0,5 мкм и расстоянии фокусировки в 1 мм радиус области, для которой уход точки фокуса от плоскости исходной фокусировки < 0,5 мкм, равен « 22,4 мкм, а увеличение расстояния фокусировки до 10 мм, позволяет увеличить радиус указанной области до « 70,7 мкм, что достаточно для размещения массива в 106 объектов. Возможность увеличения размеров этих областей за счет удаления плоскости фокусировки от плоскости выходной диафрагмы важна при производственном контроле посредством изображений уже идентифицированных объектов, поскольку позволяет увеличить темп контрольных операций.
Существует также ряд причин (перекосы столика, рельеф подложки, недостаточная точность механического перемещения), в силу которых при перемещениях может нарушаться совпадение ПНВО с плоскостью фокусировки. Поэтому после перемещения должны осуществляться перепроверка совпадения и, если необходимо, его восстановление.
Получение больших массивов изображений, позволяющих распределить эти изображения по типам, требует предельных увеличений. В этих условиях проблематична регистрация всех изображений на дисплее. Изображения должны фиксироваться в памяти прибора, обрабатываться по размерам, форме и распределениям интенсивности на основе заданных критериев, а на дисплей могут переноситься в виде мозаики, каждая составляющая которой соответствует изображению определенного типа, причем для каждого из этих изображений на экран могут выводиться сведения об относительной распространенности. Система записи и обработки изображений должна выводить профили интенсивности по любому заданному направлению, и обеспечивать возможность наложения друг на друга, как самих изображений, так и профилей, отвечающих заданным направлениям.

Claims

Формула изобретения
1. Способ получения трехмерного изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа, отличающийся тем, что регистрируют распределение интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта, и два или более распределений интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта, отличающиеся друг от друга плоскостями фокусировки, находящимися на различных заданных расстояниях от плоскости нулевой высоты объекта, обеспечивая сопоставимость всех регистрируемых распределений интенсивности по масштабу и направлениям в образце, при этом все распределения интенсивности реизлучения регистрируют с использованием электронного пучка, имеющего одинаковую форму и одинаковые размеры сечения в плоскости фокусировки и одинаковую интенсивность электронного пучка в этом сечении, и для определения габитуса объекта формируют его трехмерное изображение, определяя принадлежащие ему линии, каждая из которых проходит через точки пересечения или максимального сближения распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса более высоты объекта, с одним из распределений интенсивности, полученным при глубине фокуса менее высоты объекта, при этом каждая из линий находится в плоскости фокусировки соответствующего ей распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения линий, принадлежащих трехмерному изображению, используют разностные распределения интенсивности, полученное путем вычитания друг из друга распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса меньшей высоты объекта, и распределения интенсивности, полученного при глубине фокуса большей высоты объекта, при этом положение линий, принадлежащих трехмерному изображению, определяют по положению принадлежащих этим линиям точек разностного распределения интенсивности, при которых разностные распределения интенсивности изменяют знаки, или имеет экстремумы.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем,, что одно из распределений интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта регистрируют при совпадении плоскости фокусировки с плоскостью нулевой высоты объекта.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что распределения интенсивности реизлучения при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта регистрируют при неизменной фокусировке электронного луча и смещениях объекта вдоль оси электронного микроскопа.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что распределения интенсивности реизлуче- ния при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта регистрируют при неизменном расположении объекта и смещении фокальной плоскости вдоль оси электронного микроскопа.
6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно определяют высоту объекта, соотнося профиль интенсивности реизлучения, полученный при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающем высоту объекта, с профилем интенсивности реизлучения, полученным при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта и удалении плоскости фокусировки относительно плоскости нулевой высоты объекта, при котором соотносимые участки профилей интенсивности изображений, сформированных при указанных глубинах фокуса, соответствующие верхним точкам объекта совпадают.
7. Способ получения изображения объекта с использованием растрового электронного микроскопа, отличающийся тем, что регистрируют два распределения интенсивности реизлучения, первое при глубине фокуса электронного микроскопа, превышающей высоту объекта и второе при глубине фокуса электронного микроскопа менее высоты объекта с плоскостью фокусировки, совпадающей с плоскостью нулевой высоты объекта или плоскостью, находящейся на заданном расстоянии от плоскости нулевой высоты объекта, обеспечивая сопоставимость по масштабу и направлениям в объекте, которому они соответствуют, при этом все распределения интенсивности реизлучения регистрируют при использовании электронных пучков, имеющих одинаковую форму и одинаковые размеры сечения в плоскости фокусировки и одинаковые интенсивности электронных пучков в этом сечении, а для формирования трехмерного изображения объекта и определения габитуса этого объекта получают разностное распределение интенсивности реизлучения, вычитая одно распределение из другого, и используют полученное разностное распределение для восстановления изменений размеров и формы сечения освещающего пучка поверхностью трехмерного объекта в процессе его сканирования по этой поверхности.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно определяют размеры трехмерных изображений объекта в плоскости, соответствующей нулевой высоте объекта или находящейся на заданном расстоянии от плоскости нулевой высоты объекта.
9. Растровый электронный микроскоп, выполненный с блоком управления, обеспечивающим автоматические контроль и изменение интенсивности электронного пучка, и перемещение предметного столика, отличающийся тем, что дополнительно включает связанные с блоком управления средства перемещения предметного столика и средства слежения за изменением положения предметного столика, выполненным с возможностью совмещения заданной плоскости объекта с плоскостью фокусировки, автоматического смещения объекта на заданные значения, согласования смещения объекта с фокусировкой электронного пучка и учета смещения объекта для его идентификации в изображении массива объектов.
10. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что выполнен с возможностью смещения объекта на заданные значения вдоль оси микроскопа и в плоскости перпендикулярной этой оси.
11. Микроскоп по п. 10, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью автоматического совмещения объекта с заданной плоскостью фокусировки, смещения объекта в плоскости фокусировки на заданные значения и согласования смещения объекта со сканированием его электронным пучком.
12. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что выполнен с корректором сферической аберрации, обеспечивающим использование сходящихся пучков.
13. Микроскоп по пункту 9, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью управления величиной угла сходимости электронного пучка и поддержания постоянными форму пучка и его интенсивность.
14. Микроскоп по пункту 13, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью обеспечения постоянства плоскости фокусировки при изменении угла сходимости электронного пучка.
15. Микроскоп по п. 13, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью обеспечения постоянства угла сходимости при изменении плоскости фокусировки
15. Микроскоп по п. 13, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью синхронизации возбуждения объективной линзы и изменения расстояния фокусировки с отклонением освещающего пучка от оси микроскопа.
16. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью управления пошаговым или непрерывным перемещением предметного столика.
17. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью слежения за перемещением объекта предметным столиком в заданную область.
18. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что включает связанный с блоком управления дополнительный блок автоматической обработки распределений интенсивности реизлучения и возможностями формировать профили интенсивности вдоль заданных направлений, запоминать профили, избранные как опорные, поддерживать их изображения на экране дисплея и сопоставлять изображения экспериментальных профилей с опорными.
19. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно включает связанный с блоком управления блок измерения распределения интенсивности электронного пучка в плоскости выходной диафрагмы объективной линзы и набор сменных диафрагм, ограничивающих сходимость электронного пучка.
20. Микроскоп по п. 19, отличающийся тем, что блок измерения распределения интенсивности включает один или несколько приемников электронного излучения, расположенных на пластине, выполненной с набором диафрагм в виде сквозных отверстий различных диаметров, и средства удержания и смещения пластины с приемниками электронного излучения в плоскости выходной диафрагмы объективной линзы.
21. Микроскоп по п. 9, отличающийся тем, что предметный столик выполнен с поверхностью шарового сегмента, являющейся поверхностью фокусировки электронного пучка при его сканировании.
PCT/RU2010/000188 2009-08-20 2010-04-20 Получение трехмерного изображения с использованием растрового электронного микроскопа WO2011021957A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131578/28A RU2415380C1 (ru) 2009-08-20 2009-08-20 Способ измерения линейных размеров (варианты) и растровый электронный микроскоп
RU2009131578 2009-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011021957A1 true WO2011021957A1 (ru) 2011-02-24

Family

ID=43607208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000188 WO2011021957A1 (ru) 2009-08-20 2010-04-20 Получение трехмерного изображения с использованием растрового электронного микроскопа

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2415380C1 (ru)
WO (1) WO2011021957A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109272550A (zh) * 2017-07-17 2019-01-25 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 使用粒子显微镜记录图像的方法以及粒子显微镜

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509718C1 (ru) * 2012-08-07 2014-03-20 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Оптическая измерительная система и способ измерения критического размера

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942189A1 (ru) * 1980-11-17 1982-07-07 Предприятие П/Я В-2613 Устройство автоматической фокусировки изображени в растровом электронном микроскопе
US4912313A (en) * 1987-11-27 1990-03-27 Hitachi Ltd. Method of measuring surface topography by using scanning electron microscope, and apparatus therefor
RU2134864C1 (ru) * 1997-02-10 1999-08-20 Ильин Михаил Юльевич Способ измерения линейных размеров
US6791095B2 (en) * 2002-03-21 2004-09-14 Hermes-Microvision (Taiwan) Inc. Method and system of using a scanning electron microscope in semiconductor wafer inspection with Z-stage focus
US7442929B2 (en) * 2005-04-06 2008-10-28 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU942189A1 (ru) * 1980-11-17 1982-07-07 Предприятие П/Я В-2613 Устройство автоматической фокусировки изображени в растровом электронном микроскопе
US4912313A (en) * 1987-11-27 1990-03-27 Hitachi Ltd. Method of measuring surface topography by using scanning electron microscope, and apparatus therefor
RU2134864C1 (ru) * 1997-02-10 1999-08-20 Ильин Михаил Юльевич Способ измерения линейных размеров
US6791095B2 (en) * 2002-03-21 2004-09-14 Hermes-Microvision (Taiwan) Inc. Method and system of using a scanning electron microscope in semiconductor wafer inspection with Z-stage focus
US7442929B2 (en) * 2005-04-06 2008-10-28 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109272550A (zh) * 2017-07-17 2019-01-25 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 使用粒子显微镜记录图像的方法以及粒子显微镜
CN109272550B (zh) * 2017-07-17 2023-11-14 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 使用粒子显微镜记录图像的方法以及粒子显微镜

Also Published As

Publication number Publication date
RU2415380C1 (ru) 2011-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4812042A (en) Holographic interferometer
CN104848802B (zh) 法线跟踪式差动共焦非球面测量方法与系统
CN109387157A (zh) 通过侧向视角成像来表征样本的高度轮廓
CN109416461A (zh) 显微镜的光学路径中盖玻片的倾斜度测量和校正
CN102589466B (zh) 一种轮廓的显微方法
CN103292739A (zh) 一种无执行机构的曲面形状精密测量装置与方法
US9865425B2 (en) Sample holder and sample holder set
CN109580182B (zh) 基于布儒斯特定律的曲面光学元件折射率测量方法和装置
WO2011145338A1 (ja) パターン寸法計測方法、パターン寸法計測装置、パターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラム及びこれを記録した記録媒体
JP5305281B2 (ja) オートコリメータ
WO2011021957A1 (ru) Получение трехмерного изображения с использованием растрового электронного микроскопа
JPS63131116A (ja) 共焦点顕微鏡
US6924897B2 (en) Point source module and methods of aligning and using the same
US4960332A (en) Apparatus for geometrical testing of spherical bodies, in particular steel balls
JP4311952B2 (ja) ３次元座標測定方法
JPH02238338A (ja) レンズ検査装置
CN115165889A (zh) 基于过焦扫描成像的样品特征分析方法及其装置
US20170254640A1 (en) Method for determining height information of a sample, and scanning microscope
JP2002116010A (ja) 三次元形状測定方法及び装置
KR102081085B1 (ko) 3차원 자유곡면 형상 측정 장치 및 방법
KR20190017986A (ko) 간섭계용 에지 등록
CN108231513B (zh) 用于操作显微镜的方法
KR101882696B1 (ko) 초점가변 검경으로 구성된 자동검사시스템의 객담 도말시료 검사 방법
Mínguez Martínez Traceability of 3D optical measuring instruments in industrial environments using customized material standards
US10204281B2 (en) Multi-chamber analysis device and method for analyzing

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10810241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10810241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1