(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子顕微鏡の収差を決定する方法を提供する。【解決手段】荷電粒子顕微鏡Ｍの収差を決定する方法であって、ユーザによって少なくとも部分的に操作可能な荷電粒子顕微鏡Ｍを提供するステップを含む。次いで、一組の画像データがその荷電粒子顕微鏡Ｍで取得される。画像データは、この荷電粒子顕微鏡Ｍの収差を決定するために処理される。この一組の画像データは、ユーザによって能動的に取得される。特に、画像データは、顕微鏡Ｍの通常の操作中にユーザによって取得され得、これには顕微鏡Ｍのナビゲートおよび／または焦点合わせが含まれ得る。したがって、一組の画像データは、そのユーザによって取得され、その制御装置２０によっては取得されない。これにより、収差のバックグラウンド処理、および荷電粒子顕微鏡使用中の収差補正が可能になる。【選択図】図１
2020080309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子顕微鏡の収差を決定する方法であって、前記方法が、
−荷電粒子顕微鏡を提供するステップであって、前記荷電粒子顕微鏡が、ユーザによって少なくとも部分的に操作可能である、提供するステップと、
−前記荷電粒子顕微鏡で一組の画像データを取得するステップと、
−前記一組の画像データを処理するステップであって、前記荷電粒子顕微鏡の収差を決定する、ステップと、を含み、
−前記一組の画像データは、前記荷電粒子顕微鏡の専用使用中に前記ユーザによって取得され、
−前記処理するステップが、前記専用使用中に行われることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記処理するステップが、前記ユーザにより前記一組の画像データを取得するステップ中に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ユーザにより前記一組の画像データを取得する前記ステップが、前記荷電粒子顕微鏡をナビゲートすること、および／または前記荷電粒子顕微鏡の焦点設定を調整することのうちの１つ以上を含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記画像データが、画像および、対応する画像設定を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記画像データが、前記荷電粒子顕微鏡の異なる画像設定での少なくとも複数の個々の画像を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記一組の画像データの前記処理が、前記画像を分析するステップを含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記分析が、前記画像に対してアルゴリズムを使用するステップを含み、前記アルゴリズムが、特に高速フーリエ変換である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記分析が、相対的な画像シフトを計算することを含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記分析が、少なくとも１つの方向における相対的な画像鮮鋭度を計算することを含む、請求項６、７、または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記一組の画像データを処理する前記ステップの結果を前記ユーザに示すステップを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記示すステップは、収差が決定されたことを示すステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記決定された収差に基づいて、前記荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を調整するステップを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
試料を検査するための荷電粒子顕微鏡であって、
荷電粒子源、および前記荷電粒子源から放射された荷電粒子のビームを試料上に向けるための照明装置を含む光学カラムと、
前記照明装置の下流に位置付けられ、かつ前記試料を保持するように構成された、試料ステージと、
前記荷電粒子源から放射された荷電粒子の入射に応答して、前記試料から生じる放射物を検出するための検出デバイスと、
前記荷電粒子顕微鏡の操作を実行するための制御ユニットと、を含み、
前記制御ユニットが、前記荷電粒子顕微鏡を使用してユーザにより取得された一組の画像データを処理することにより、前記荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの収差を決定するように構成されていることを特徴とする、荷電粒子顕微鏡。
【請求項１４】
前記制御ユニットが、前記一組の画像データをユーザによるその取得中に処理するように構成されている、請求項１３に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１５】
前記制御ユニットが、ユーザによる前記荷電粒子顕微鏡の使用中、特に、ユーザによるそのナビゲーションおよび／または焦点合わせ中に、前記一組の画像データを処理するように構成されている、請求項１３または１４に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１６】
前記一組の画像データを保存するための保存ユニットを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１７】
前記制御ユニットが、方法請求項１〜１２のうちの１つ以上に記載の方法を実行するように構成されている、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１８】
前記制御ユニットが、前記決定された収差に基づいて前記荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を調整するように構成されている、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１９】
前記荷電粒子顕微鏡が、ユーザレンズ芯出し制御、ユーザ非点収差補正装置芯出し制御、およびユーザ非点収差補正制御のうちの１つ以上を含まない、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の荷電粒子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を検査するための荷電粒子顕微鏡、およびこの荷電粒子顕微鏡の収差を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子顕微鏡法は、周知であり、特に電子顕微鏡法の形態で微視的対象物を画像化するために、ますます重要になっている技術である。これまで、基本的な種類の電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、および走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）のような、いくつかの周知の装置類に進化してきており、さらには、例えばイオンビームミリングまたはイオンビーム誘導蒸着（ＩＢＩＤ）のような支援作用を可能にする「機械加工」集束イオンビーム（ＦＩＢ）をさらに採用した、いわゆる「デュアルビーム」装置（例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ）のような様々な補助装置類に進化してきている。
【０００３】
（Ｓ）ＴＥＭでは、（走査）電子ビームによる試料の照射は、一次電子とサンプルの間の相互作用をもたらす。相互作用により、弾性散乱電子がサンプルから出てくる可能性があり、これを検出して顕微鏡画像を形成できる。さらに、試料の照射は、二次電子、後方散乱電子、Ｘ線およびカソード発光（赤外線、可視、および／または紫外線光子）の形態で、試料からの「補助」放射線の放射を促進する。この放射放射線の１つ以上の成分が、顕微鏡画像の作成のために検出および使用され得る。
【０００４】
荷電粒子ビームが、十分に整合され、十分に焦点を合わせられ、十分に非点収差補正されることが所望される。ＴＥＭまたはＳＴＥＭにおいては、これにより画像の品質が向上する場合がある。ＦＩＢでは、これにより、イオンビームがサンプルのより正確な機械加工のために試料表面に到達する微細なポイントに合わされることが保証される。
【０００５】
整列、焦点、および非点収差補正は、荷電粒子顕微鏡のユーザにとって面倒な場合があることが知られている。
【０００６】
焦点を設定するには、まずユーザはビームの焦点が合っていないことを認識する必要がある。この点で、いわゆるフレネルフリンジはＴＥＭ画像のコントラストを高めることが知られており、このことは（初心者の）視覚に訴えるが、実際には画像の焦点が合っていないことを示す。次に、ユーザは適切な焦点合わせのためにどの方法を採用するかを決定する必要があり、ユーザは、ビームの焦点が過焦点であるか不足焦点であるかを判断する必要がある。これには、適切な焦点を設定するための時間と経験が必要である。
【０００７】
非点収差があるシステムとは、２つの垂直面を伝播する光線が異なる焦点を備えるシステムである。これは、ビームの異なる部分が、互いに異なる距離で異なる焦点を備えること意味する。たとえば、ＳＴＥＭでは、荷電粒子顕微鏡が十分に非点収差補正されている場合には、荷電粒子ビームが試料に到達すると円形になり、非点収差があると、プローブ断面は歪んで楕円形または十字形などの形状を形成する。非点収差を補正するために、非点収差補正装置が使用される場合がある。非点収差補正を調整するには、通常、２つの制御（直交方向に作用する）を調整する必要があるが、どちらもそれらの最適な強度を上回るか、または下回ることができる。他の（照明）光学デバイスとは類似性がないために、非点収差補正をうまく設定することは、特に初心者にとっては困難である。非点収差補正を手動で適切に設定できるようになるには直感的ではなく、時間がかかり、ユーザのトレーニングが必要である。通常、ユーザは２つの結果画像の品質を比較できるが、１回の反復でより多くの画像を記憶し、最適な非点収差と焦点補正を定量的に評価および設定することは困難である。
【０００８】
いくつかの先行技術の電子顕微鏡は、自動焦点および／または自動非点収差補正機能を備える。ここで、これらの機能の手順は通常次のとおりである。まず、オペレータまたはユーザが自動焦点または非点収差補正機能を起動する。次に、荷電粒子デバイスは、画像と光学系を制御し、焦点と非点収差補正装置の励起を繰り返し変更する。各設定で、画像が取得され、次に方向的鮮鋭度に関する情報を取得するために処理される。一旦特定の最適化基準に達すると（またはタイムアウトに基づいて）、取得した最適な焦点および／または非点収差補正設定がデバイスに適用される。これらの自動焦点および／または自動非点収差補正機能は比較的時間がかかる。
【０００９】
非点収差の次に、最適な顕微鏡性能を達成するために、正しく設定する必要がある他のユーザ制御もある。最も一般的なのは、レンズ中心調整と非点収差補正装置中心調整である。焦点と非点収差補正中に画像が動かない場合には、レンズ中心調整と非点収差補正装置中心調整の適切な設定が実現される。
【００１０】
このことから、荷電粒子顕微鏡の収差を決定する改善された方法を提供することが１つの目的である。
【００１１】
この目的のために、荷電粒子顕微鏡の収差を決定する方法が請求項１に従って提供される。
【００１２】
この方法は、ユーザにより少なくとも部分的に操作可能な荷電粒子顕微鏡を提供するステップと、この荷電粒子顕微鏡で一組の画像データを取得するステップと、その一組の画像を処理し、この荷電粒子顕微鏡の収差を決定するステップを含む。
【００１３】
本明細書に開示される方法によれば、その一組の画像データを取得することは、そのユーザがその一組の画像データを取得するステップを含む。これは、ユーザによる荷電粒子顕微鏡の能動的な使用中、例えば、ユーザによるデバイスの焦点合わせ中および／またはサンプルのナビゲート中に、その一組の画像データが取得されることを意味する。これは、ユーザが関連する画像データを収集するために自動焦点および／または自動非点収差補正手順を開始する必要はないが、荷電粒子顕微鏡の通常使用中、すなわち専用使用中にデータが（バックグラウンドで）すでに取得されていることを意味する。したがって、データ（画像、画像属性、および制御範囲）は、ユーザが制御した１つ以上の以前の操作から使用され得る。これにより、本明細書で開示される方法がより効率的となる。一旦ユーザが十分な画像データを取得すると、画像データを処理して荷電粒子顕微鏡の収差を決定することができる。したがって、本発明の目的が達成される。
【００１４】
「ユーザ」という用語は、荷電粒子顕微鏡のオペレータ、特に、試料の１つ以上の画像などの、試料データを取得することを意図するオペレータを含むことに留意されたい。オペレータは人間のオペレータであってもよいが、コンピュータオペレータ、すなわち自動的にナビゲートし、試料データを取得するようにプログラムされたオペレータもまた考えられる。言い換えれば、本明細書に開示される方法によれば、その一組の画像データを取得することは、そのユーザによる荷電粒子顕微鏡の準備および／もしくはナビゲーション中に、ならびに／またはそのユーザによる試料データの取得中に、その一組の画像データを取得するステップを含む。
【００１５】
有利な実施形態を以下に説明する。
【００１６】
１つの実施形態では、その処理ステップは、そのユーザがその一組の画像データを取得するステップ中に行われる。これにより、収差を比較的迅速に決定できる。さらなる実施形態において、
【００１７】
１つの実施形態では、そのユーザがその一組の画像データを取得するそのステップは、その荷電粒子顕微鏡のナビゲート、および／またはその荷電粒子顕微鏡の焦点設定の調整のうちの１つ以上を含む。これにより、ユーザによる意図した使用中に画像データの取得が（収差を決定する目的で）行われるために、この方法は非常に効果的になる。
【００１８】
１つの実施形態では、その画像データは、画像および対応する画像設定を含む。これにより、荷電粒子顕微鏡の収差を効果的に決定することができる。
【００１９】
特に、その画像データは、その荷電粒子顕微鏡の異なる画像設定での少なくとも複数の個々の画像を含む。
【００２０】
その一組の画像データの処理は、その画像を分析するステップを含み得る。特に、これは、その画像に対してアルゴリズムを使用するステップを含んでもよく、そのアルゴリズムは、特に高速フーリエ変換である。
【００２１】
１つの実施形態では、その分析は、相対的な画像シフトを計算することを含む。追加的または代替的に、その分析は、少なくとも一方向の相対的な画像鮮鋭度を計算することを含み得る。
【００２２】
この方法が、その一組の画像データを処理するそのステップの結果をそのユーザに示すステップを含むことが考えられる。たとえば、収差が存在するかどうかが示される場合がある。さらに、収差の大きさが示される場合がある。これには、この情報をユーザに表示し、収差を補正するべきかどうか（またいつ補正するか）をユーザに決定させることが含まれてもよい。
【００２３】
さらに、表示ステップは、収差が決定されたことを示すステップを含むことが考えられる。
【００２４】
一旦収差が決定されると、この方法は、その決定された収差に基づいてその荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を調整するステップを含み得る。その調整は、ユーザにより、または荷電粒子デバイスの制御装置により実行されてもよい。したがって、１つの実施形態では、少なくとも１つの設定の調整が自動的に行われてもよい。この方法は、ユーザに許可を求めることなく自動的に補正を行うステップを含んでもよい。これは、たとえば実験／取得の途中などではなく、目立たない時点で行うことができる。例えば、連続する２つの画像の間で、またはユーザが焦点の変更などを停止した後、わずかな時間の遅延がある場合など。
【００２５】
１つの態様によれば、試料を検査するための荷電粒子顕微鏡が提供され、その荷電粒子顕微鏡は、
荷電粒子源と、その荷電粒子源から放射された荷電粒子のビームを試料上に向けるための照明装置を含む光学カラムと、
その照明装置の下流に位置付けられ、かつその試料を保持するように構成された、試料ステージと、
その荷電粒子源から放射された荷電粒子の入射に応答して、その試料から生じる放射物を検出するための検出デバイスと、
荷電粒子顕微鏡の操作を実行するための制御ユニットとを含む。
【００２６】
本発明によれば、その制御ユニットは、その荷電粒子顕微鏡を用いてユーザにより取得された一組の画像データを処理することにより、その荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの収差を決定するように構成される。
【００２７】
そのような荷電粒子顕微鏡の利点は、本発明による方法に関して既に上で説明されている。特に、収差を決定するために使用される一組の画像データは、そのユーザにより、すなわち、荷電粒子顕微鏡の焦点合わせおよび／またはナビゲート中など、ユーザによる荷電粒子顕微鏡の能動的な使用中に取得される。自動焦点および／または自動非点収差補正の手順は、荷電粒子顕微鏡の通常使用中、つまり専用使用中にデータが（バックグラウンドで）すでに取得されているため、ユーザが開始する必要はない。これにより、本発明による荷電粒子顕微鏡は、改善された収差の決定および補正を提供する。したがって、本発明の目的が達成される。
【００２８】
１つの実施形態では、その制御ユニットは、ユーザによる取得中にその一組の画像データを処理するように構成される。言い換えれば、荷電粒子顕微鏡の通常使用中に収差の決定が行われ、バックグラウンドでの収差の自動検出と補正が可能になる。
【００２９】
１つの実施形態では、その制御ユニットは、ユーザによるその荷電粒子顕微鏡の使用中、特にユーザによるナビゲーションおよび／またはその焦点合わせ中に、その一組の画像データを処理するように構成される。
【００３０】
１つの実施形態では、荷電粒子顕微鏡は、その一組の画像データを保存するための保存ユニットを含む。
【００３１】
１つの実施形態では、その制御ユニットは、本明細書に開示される実施形態の１つ以上で本方法を実行するように構成されてもよい。
【００３２】
１つの実施形態では、制御ユニットは、その決定された収差に基づいて、その荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を調整するように構成される。
【００３３】
有利な実施形態では、荷電粒子顕微鏡は、ユーザレンズ芯出し制御、ユーザ非点収差補正装置芯出し制御、およびユーザ非点収差補正制御のうちの１つ以上が必要ない。荷電粒子顕微鏡の使用中に荷電粒子顕微鏡の収差を決定するために配置された制御ユニットを含めることにより、上記の制御はもはや必要ない。したがって、この実施形態は、これらの比較的複雑な制御が必要ないため、ユーザによる使用がより容易な改良された荷電粒子顕微鏡を提供する。制御という用語は、ボタン、スライダー、ダイヤルなどの物理的な制御と、同様に、グラフィックユーザインターフェースの中のボタン、スライダー、ダイヤルなどのそのデジタル同等物も意味することに注意する必要がある。
【００３４】
次に、添付図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態による、荷電粒子顕微鏡の縦断面図を示す。
【図２】第２の実施形態による荷電粒子顕微鏡の概略図を示す。
【図３】第３の実施形態による荷電粒子顕微鏡の概略図を示す。
【図４】本明細書に開示される方法の実施形態の概略フローチャートである。
【図５】本明細書で開示される方法の実施形態のより詳細な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１（正確な縮尺ではない）は、本発明の実施形態による、荷電粒子顕微鏡Ｍの１つの実施形態の非常に概略的な描写である。より具体的には、この場合において、ＴＥＭ／ＳＴＥＭである透過型顕微鏡Ｍの１つの実施形態を示す（ただし、本発明の文脈では、例えば、ＳＥＭ、またはイオンベース顕微鏡も同様に有効であり得る）。図１において、真空筐体２内では、電子源４は、電子−光軸線Ｂ’に沿って伝搬し、電子−光学照明装置６を横断する電子ビームＢを生成し、電子を試料Ｓ（それは、例えば（局所的に）薄く／平板状にされてもよい）の選択部分に向け／集束させるように機能する。さらに図示されるのは偏向器８であり、偏向器８は（とりわけ）、ビームＢの走査運動をもたらすために使用することができる。
【００３７】
試料Ｓは、ホルダＨが（取り外し可能に）固定されているクレードルＡ’を移動させる、位置決めデバイス／ステージＡにより複数の自由度で位置決めすることができる試料ホルダＨに保持されており、例えば、試料ホルダＨは、（とりわけ）Ｘ−Ｙ平面内で移動することができるフィンガを備えることができる（示されたデカルト座標系を参照されたい。通常は、Ｚに平行な移動およびＸ／Ｙに対する傾きも可能である）。このような移動により、試料Ｓの異なる部分が、軸線Ｂ’に沿って（Ｚ方向に）進む電子ビームＢによって、照明／撮像／検査されることを可能にする（および／または走査運動が、ビーム走査の代替として、行われることを可能にする）。所望される場合、任意の冷却デバイス（図示せず）を、試料ホルダＨと密に熱的に接触させて、試料ホルダＨ（および、試料ホルダ上の試料Ｓ）を、例えば極低温に維持することができる。
【００３８】
電子ビームＢは、（例えば）二次電子、後方散乱電子、Ｘ線、および光放射線（カソード発光）を含む様々な種類の「誘導（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）」放射線を試料Ｓから放出させるような様態で試料Ｓと相互作用する。所望される場合、例えば、シンチレータ／光電子増倍管またはＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光）モジュールを組み合わせた分析デバイス２２の助けを借りて、これらの放射線の種類のうちの１つ以上を検出することができ、このような場合には、ＳＥＭと基本的に同じ原理を使用して画像を構築することができる。しかしながら、試料Ｓを横断（通過）し、試料から出射／放出され軸線Ｂ’に沿って（実質的には、とはいえ一般的に、ある程度偏向／散乱しながら）伝搬し続ける電子を代替的に、または補足的に調査することができる。このような透過電子束は、撮像システム（投影レンズ）２４に入射し、撮像システム２４は一般的に、多種多様な静電レンズ／磁気レンズ、偏向器、補正器（特に非点収差補正装置）などを備えている。通常の（非走査）ＴＥＭモードでは、この撮像システム２４は、透過電子束を蛍光スクリーン２６に集束させることができ、蛍光スクリーン２６は、所望される場合、それを軸線Ｂ’の邪魔にならないように（矢印２６’で概略的に示すように）後退／回収することができる。試料Ｓの（一部の）画像（または、フーリエ変換図形）は、撮像システム２４によりスクリーン２６上に形成され、この画像は、筐体２の壁の好適な部分に位置する視認ポート２８を介して視認することができる。スクリーン２６の後退機構は、例えば、本質的に機械的および／また電気的な機構であり得、ここには図示されていない。
【００３９】
スクリーン２６上の画像を視認することの代替として、代わりに、撮像システム２４から出ていく電子束の焦点深度が一般的に、極めて深い（例えば、約１メートル）という事実を利用することができる。その結果、以下のような様々な他の種類の分析装置をスクリーン２６の下流で使用することができる。
−ＴＥＭカメラ３０。カメラ３０の位置に、電子束は、静止画像（または、フーリエ変換図形）を形成することができ、静止画像は、制御装置／プロセッサ２０により処理することができ、例えばフラットパネルディスプレイのような表示デバイス１４に表示することができる。必要ではない場合、カメラ３０は、後退／回収（矢印３０’で概略的に示すように）されて、カメラを軸線Ｂ’から外れるようにすることができる。
−  ＳＴＥＭカメラ／検出器３２。検出器３２からの出力は、試料Ｓ上のビームＢの（Ｘ、Ｙ）走査位置の関数として記録することができ、Ｘ、Ｙの関数としての検出器３２からの出力の「マップ（ｍａｐ）」である画像を構築することができる。検出器３２は、カメラ３０に特徴的に存在する画素のマトリックスとは対照的に、例えば２０ｍｍの直径を有する単一の画素を含むことができる。さらに、検出器３２は、概して、カメラ３０（例えば、１０２画像／秒）よりもはるかに高い取得レート（例えば、１０６ポイント／秒）を有する。この場合も同じく、必要でない場合、検出器３２は、（矢印３２’で概略的に示すように）後退／回収されて、カメラを軸線Ｂ’から外れるようにすることができる（このような後退は、例えばドーナツ形の環状暗視野検出器３２の場合には必要とされないが、このようなカメラでは、中心孔により、カメラが使用されていなかった場合に電子束を通過させることができる）。
−カメラ３０または検出器３２を使用して撮像を行うことの代替として、例えば、ＥＥＬＳモジュールとすることができる分光装置３４を呼び出すこともできる。
【００４０】
部品３０、３２、および３４の順序／位置は厳密ではなく、多くの可能な変形が考えられることに留意されたい。例えば、分光装置３４は、撮像システム２４と一体化することもできる。
【００４１】
示される実施形態では、顕微鏡Ｍは、参照符号４０で概して示される、後退可能なコンピュータ断層撮影（ＣＴ）モジュールをさらに備える。コンピュータ断層撮影（断層撮像とも称される）では、源および（互いに対向する）検出器が、様々な視点から試料の透過観察を取得するように、異なる視線に沿って試料を調べるために使用される。ＣＴは、傾斜シリーズを取得する（各傾斜で（Ｓ）ＴＥＭ画像および／またはＸ線マップを検出）ことにより行われ得る。Ｘ線は、検出器２２および／または４０で検出することができ、違いは、検出器４０がより大きな立体角を収集し、したがってより速いことである。
【００４２】
制御装置（コンピュータプロセッサ）２０は、図示される様々な構成要素に、制御線（バス）２０’を介して接続されることに留意されたい。この制御装置２０は、作用を同期させる、設定値を提供する、信号を処理する、計算を実行する、およびメッセージ／情報を表示デバイス（１４）に表示するといった様々な機能を提供することができる。言うまでもなく、（概略的に描かれる）制御装置２０は、筐体２の内側または外側に（部分的に）あってもよく、所望に応じて、単体構造または複合構造を有することができる。
【００４３】
上記の分析装置２６、３０、３２、３４、４０の多くについて、正しい焦点および非点収差補正が必要であるか、または少なくとも所望される。前に示されるように、先行技術の自動焦点および／または自動非点収差補正機能は、ユーザにより呼び出される必要がある。開始されると、顕微鏡は撮像と光学系を制御して、さまざまな焦点と非点収差補正装置の設定で画像を取得し、その後最適な設定を決定する。このプロセスは比較的時間がかかり、ユーザが荷電粒子デバイスを使用するのを妨げる。
【００４４】
概要として、図１は、試料Ｓを検査するための荷電粒子顕微鏡Ｍの１つの実施形態を示し、
荷電粒子源４と、その荷電粒子源から放射された荷電粒子Ｂのビームを試料Ｓ上に向ける照明装置６とを含む光学カラムＯと、
その照明装置６の下流に位置付けられ、その試料Ｓを保持するために配置された試料ステージＨと、
その荷電粒子源４から放射される荷電粒子Ｂの入射に応答して、その試料Ｓから生じる放射物を検出するための検出デバイス２２、３０、３２、３４、４０および
荷電粒子顕微鏡の動作を実行するための制御ユニット２０とを含む。
【００４５】
本明細書に開示される方法によれば、荷電粒子顕微鏡で一組の画像データを取得および処理するステップを使用して、荷電粒子顕微鏡の収差が決定される。ここで、その一組の画像データの取得は、特に、荷電粒子デバイスの通常動作中、すなわち試料画像の取得中に、そのユーザによりその一組の画像データを取得するステップを含む。この試料画像の取得は、その荷電粒子顕微鏡で試料をナビゲートすること、および／またはその荷電粒子顕微鏡の焦点設定を調整することを含んでもよい。
【００４６】
この目的のために、図１に示される制御ユニット２０は、ユーザによりその荷電粒子顕微鏡Ｍで取得された一組の画像データを処理することにより、その荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの収差を決定するように構成される。
【００４７】
上述の方法は、荷電粒子デバイスの使用中に、人間または自動化されたオペレータの制御動作のより短いまたはより長い履歴の画像データを追跡、保存、および処理することを可能にする。この画像データには、例えば、画像、鮮鋭度などの画像属性、ヒストグラム、相対画像シフトおよび分析結果などが含まれてもよい。画像データは、画像の鮮鋭度と相関していてもよい。画像データには、例えば、画像、鮮鋭度などの画像属性、ヒストグラム、相対画像シフト、ならびに基準画像、ステージ位置、光学系および検出器設定などと相関する可能性のある分析結果が含まれてもよい。このように、収差の決定は、バックグラウンドで、つまり、人間または自動化されたオペレータが荷電粒子顕微鏡を使用している間に実行され得る。
【００４８】
図２は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）Ｍの概略図を示し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）Ｍを使用すると、例として焦点と非点収差を補正するために上記の方法が実行できる。その構造は、図１に関して説明した装置と非常によく似ているため、同様な部品は同じ参照符号で示される。簡潔にするため、主に図１との違いに焦点を当てる。
【００４９】
ここで図２を参照すると、透過型顕微鏡Ｍの実施形態が示されている（この場合、ＴＥＭ）。図１と同様に、真空筐体２内では、電子源４は、電子−光軸線Ｂ’に沿って伝搬し、電子−光学照明装置６を横断する電子ビームＢを生成して、焦点補正装置６１と非点収差補正装置６２を含み、電子を試料Ｓに向け／集束させるように機能する。
【００５０】
試料Ｓを横断（通過）する荷電粒子は、試料から出射／放出されて軸線Ｂ‘に沿って（実質的には、とはいえ一般的に、ある程度偏向／散乱しながら）伝搬し続ける。このような透過電子束は、一般的に様々な静電／磁気レンズ、偏向器、補正装置（特に非点収差補正装置）などを含む撮像システム（投影レンズ）２４に入射する。通常（非走査）ＴＥＭモードでは、この撮像システム２４は、透過電子束をカラムの下流に配置されたＴＥＭカメラ３０に集束させることができる。
【００５１】
図２はまた、特にＴＥＭカメラ３０に、ならびに焦点補正装置６１および非点収差補正装置６２に接続された制御装置２０の概略図を示す。顕微鏡Ｍの他の部分への接続も、図１で言及した接続と同様の方法で考えられることに留意されたい。
【００５２】
制御装置２０は、コンピュータスクリーン１４に接続され、ボタンおよび／またはダイヤル１６などの１つ以上のユーザ制御１６を有するユーザ入力デバイス１５にも接続されている。入力デバイス１５は物理的であってもよいが、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）に組み込まれてもよい。
【００５３】
制御装置２０は、焦点制御要素１０１、非点収差制御要素１０２、撮像要素１１０、および処理要素１１１を含む。ここで、カメラ３０は、撮像要素１１０に接続され、画像および対応する画像設定などの画像データを収集および／または保存するように構成され得る。画像要素１１０は処理要素１１１に接続され、それを介して画像をスクリーン１４に向けることができる。処理要素１１１は、撮像要素１１０（保存ユニット１１０として機能するように構成され得る）内の画像を処理するように構成され、それに基づいて荷電顕微鏡Ｍの収差を決定する。決定された収差により、処理要素１１１は顕微鏡Ｍの焦点設定および／または収差設定を変更するために、焦点要素１０１および／または収差要素１０２を作動することができる。その一組の画像データの処理は、１つの実施形態では、その画像に対して例えば高速フーリエ変換などのアルゴリズムを使用するステップを含む、その画像を分析するステップを含む。追加的または代替的に、相対的な画像シフトが計算されてもよい。１つの実施形態では、それは、少なくとも１つの方向で相対的な画像鮮鋭度を計算することを含む。
【００５４】
処理要素１１１は、例えばスクリーン１４および／または入力デバイス１６を介して、そのユーザＵに、その一組の画像データを処理するそのステップの結果を示すように構成されてもよい。たとえば、収差が存在するかどうかのフィードバックがユーザに提供されることが考えられる。フィードバックはスクリーンに表示されるか、または入力デバイス上のＬＥＤを使用して表示されてもよい。
【００５５】
ここで、ユーザＵが入力デバイス１５に設けられたスクリーン１４および／またはユーザ制御１６を使用して顕微鏡Ｍを操作している間に、制御装置２０が機能することが特に想定される。したがって、制御装置２０（制御ユニット２０）はその荷電粒子顕微鏡ＭでユーザＵにより取得された（カメラ３０で取得され、画像要素１１０に保存された）一組の画像データを処理することにより、その荷電粒子顕微鏡Ｍの少なくとも１つの収差を（収差要素１１１で）決定するように構成される。処理ステップ（例えば、その荷電粒子顕微鏡の収差を決定するための画像データの処理）は、特に、そのユーザＵによるその一組の画像データの取得のステップ中に行われ得る。これは、収差要素１１１による収差の決定が、そのユーザによりその荷電粒子顕微鏡ＭでサンプルＳをナビゲートする間、および／またはそのユーザによりその荷電粒子顕微鏡Ｍの焦点設定を調整する間に行われ得ることを意味する。ユーザがサンプルをナビゲートおよび／または焦点設定を調整すると、対応する異なる設定を有する複数の画像が得られ、画像要素１１０に保存された画像データは、その荷電粒子顕微鏡Ｍの異なる画像設定で、少なくとも複数の個々の画像を含む。
【００５６】
上に示されるように、制御装置２０は、ユーザＵによる顕微鏡Ｍの使用中に顕微鏡Ｍの収差を決定するように機能し、制御装置２０は、その決定された収差に基づいてその荷電粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を調整するように構成される。その決定および調整は、顕微鏡がユーザＵによって使用されている間に行うことができる。特に、制御装置は、使用中にユーザによって取得された画像に基づいて非点収差を決定および調整するように構成されてもよい。これにより、ユーザＵによる顕微鏡Ｍの使用中に非点収差を補正することが可能になる。したがって、１つの実施形態では、これにより、非点収差制御は常に、特に人間のオペレータが使用するには困難であったため、荷電粒子顕微鏡はユーザ操作可能な非点収差制御の必要がなくなり、これは有益である。同様に、その顕微鏡にはユーザレンズ芯出し制御、および／またはユーザ非点収差補正装置芯出し制御も必要ないことが考えられる。
【００５７】
図３は、顕微鏡Ｍの１つの実施形態を示し、制御ユニット２０は、図２に関して説明した制御ユニットと同様である。しかし、ここでは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が示される。ＴＥＭカメラ３０の代わりに、撮像要素１１０に接続されたＳＥＭ検出器２２が存在する。検出器２２からの出力は、試料Ｓ上のビームＢの（Ｘ、Ｙ）走査位置の関数として記録することができ、Ｘ、Ｙの関数としてのカメラ２２からの出力の「マップ（ｍａｐ）」である画像を構築することができる。この画像は画像要素１１０に保存できる。画像要素１１０に接続された処理ユニット１１１は、焦点要素１０１および／または非点収差要素１０２で使用できる収差を決定することができる。これにより、ユーザＵによるその使用中に荷電粒子顕微鏡Ｍの補正が可能になる。
【００５８】
図４は、本明細書に開示される方法の１つの実施形態の図を示す。概略的には、この方法は、
−荷電粒子顕微鏡を提供するステップであって、この荷電粒子顕微鏡が、ユーザによって少なくとも部分的に操作可能である（２０１）、提供するステップと、
−この荷電粒子顕微鏡で一組の画像データを取得する（２０２）ステップと、
−その一組の画像データを処理し、その荷電粒子顕微鏡の収差を決定する（２０３）ステップと、を含む。
【００５９】
示される実施形態によれば、その一組の画像データを取得するステップ（２０２）は、ユーザによって実行される。言い換えれば、荷電粒子顕微鏡のユーザＵは、その一組の画像データを能動的に取得する。画像データの処理は、荷電粒子顕微鏡により、特にその制御ユニット２０により実行される。処理ステップは、そのユーザによってその一組の画像データを取得するステップの間に行われてもよい。
【００６０】
線２３１で示されるように、決定された収差は荷電粒子顕微鏡２０１にフィードバックされ、荷電粒子顕微鏡の設定が変更されたことを示すことができる。さらに、収差に関する情報がユーザＵに示され得る可能性がある。
【００６１】
最後に、図５は、本明細書で開示される方法の１つの実施形態のより詳細な図を示す。ここでは、ユーザＵと制御装置２０の分離がより明確になる。特に、ユーザＵはモニタ１４をチェックし、例えば焦点制御を使用することにより荷電粒子顕微鏡Ｍを操作する。ユーザ設定は、ユーザＵによって入力され、制御装置２０に転送され、荷電粒子顕微鏡の焦点レンズ６１を作動させる。荷電粒子顕微鏡によって取得された画像１１０により、制御装置はいくつかの操作を実行できる。例えば、ＤＦＴおよび方向的な画像鮮鋭度が決定され得る。さらに、例えば、以前に取得された基準画像に基づいて、相対的な画像シフトが決定されてもよい。取得した情報は、特に作動距離ＷＤの関数として、画像属性を決定するために使用されてもよい。特に、ＷＤの関数としてのＦＦＴ非対称属性を決定することができる。（局所的）最小値、ピーク間の距離、および／または曲線の勾配の決定など、１つ以上の操作をこれらの関数で実行できる。これらの曲線に基づいて、焦点設定、非点収差の振幅、および非点収差の方向が決定され得る。非点収差の大きさは線焦点の作動距離の差として決定でき、最適焦点は線焦点の中間に現れ、非点収差方向は線焦点の方向に関係することと、焦点レンズ不整合は、焦点合わせ（作動距離の変化として表される）によって生成される画像シフトから決定でき、アナログ的に、非点収差補正装置芯出し不整合が、非点収差補正装置の励起により生成された画像シフトから決定され得ることは当業者には既知である。これにより、非点収差、レンズ整合および最適なＷＤを補正することが可能になり、次に焦点レンズ６１、非点収差補正装置６２およびレンズ整合６３を使用して補正され得る。図５が、本質的に、一組の画像データを取得し、この一組の画像データを処理して荷電粒子顕微鏡の収差を決定する、非常に詳細な実施形態を示すことを当業者は理解するであろう。この実施形態では、その一組の画像データを取得することは、そのユーザがその一組の画像データを取得するステップを含む。
【００６２】
さらに、所望の保護は添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解される。
【図１】
2020080309.tif 000003
【図２】
2020080309.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020080309.tif 000006
【図５】
2020080309.tif 000007
【外国語明細書】
2020080309000001.pdf