DE102010046902B4 - Particle beam microscope and method for operating this - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops, das eine Objektivlinse (30) mit einem Objektbereich (OR) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren (100) von Lichtstrahlen, die von einer Struktur ausgehen, wobei die Struktur zumindest einen Teil einer Oberfläche eines Objekts (10) und/oder einen Teil einer Oberfläche eines Objekthalters (20) des Partikelstrahlmikroskops aufweist, Berechnen (101) eines Oberflächenmodells der Struktur (90) abhängig von den detektierten Lichtstrahlen; Bestimmen (102) einer Position und einer Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur (90) relativ zum Objektbereich (OR); Bestimmen (103) eines Messortes (P) relativ zum Oberflächenmodell der Struktur (90); und Positionieren (105) des Objekts (10) abhängig vom berechneten Oberflächenmodell der Struktur (90), der bestimmten Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur (90) und dem bestimmten Messort (P).A method of operating a particle beam microscope comprising an objective lens (30) having an object region (OR), the method comprising: detecting (100) light rays emanating from a structure, the structure comprising at least a portion of a surface of an object (10 ) and / or comprises a part of a surface of an object holder (20) of the particle beam microscope, calculating (101) a surface model of the structure (90) in dependence on the detected light rays; Determining (102) a position and orientation of the surface model of the structure (90) relative to the object region (OR); Determining (103) a measurement location (P) relative to the surface model of the structure (90); and positioning (105) the object (10) in dependence on the calculated surface model of the structure (90), the particular position and orientation of the surface model of the structure (90) and the determined measurement location (P).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Partikelstrahlmikroskop sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops. Speziell betrifft die vorliegende Anmeldung ein Elektronenmikroskop, wie beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen.The present application relates to a particle beam microscope and a method for operating a particle beam microscope. Specifically, the present application relates to an electron microscope such as a scanning electron microscope and a method of operating such.
Kurze Darstellung des Standes der TechnikBrief description of the prior art
Bei Partikelstrahlmikroskopen, wie beispielsweise Elektronenmikroskopen, werden Proben in der Regel unter Vakuumbedingungen in einer Probenkammer abgebildet und/oder bearbeitet. Die Probe befindet sich dabei in einer Probenkammer, die von Vakuumpumpen gepumpt wird. Beispielsweise wird bei Rasterelektronenmikroskopen eine Messung bei einem Druck in der Probenkammer durchgeführt, der üblicherweise in einem Bereich zwischen Hochvakuum und ungefähr 22,5 Torr liegt. Die Probenkammer ist daher meist als Vakuumkammer ausgebildet, die massive Wände und Flansche aufweist, damit die Leckrate zur Umgebung gering genug gehalten werden kann. Dies hat zur Folge, dass die Probenkammer keine großen Fenster aufweist, die es einem Benutzer erlauben würden, die Positionierung des Objekts vor der Objektivlinse über eine direkte visuelle Beobachtung zu steuern.In particle beam microscopes, such as electron microscopes, samples are usually imaged and / or processed under vacuum conditions in a sample chamber. The sample is located in a sample chamber, which is pumped by vacuum pumps. For example, in Scanning Electron Microscopes, a measurement is made at a pressure in the sample chamber, which is usually in a range between high vacuum and about 22.5 Torr. The sample chamber is therefore usually designed as a vacuum chamber having solid walls and flanges so that the leakage rate to the environment can be kept low enough. As a result, the sample chamber does not have large windows that would allow a user to control the positioning of the object in front of the objective lens via direct visual observation.
Die Probenpositionierung wird daher in der Regel durch eine in der Vakuumkammer angeordnete CCD-Kamera beobachtet. Die Kamera nimmt ein Videobild von der Probe und der Objektivlinse auf. Das Videobild wird auf einem Display gezeigt. Durch das Videobild kann der Benutzer den Positionierungsvorgang in Echtzeit beobachten und über Steuersignale an eine Positioniervorrichtung die Positionierung des Objekts steuern.The sample positioning is therefore usually observed by a CCD camera arranged in the vacuum chamber. The camera captures a video image of the sample and the objective lens. The video image is shown on a display. Through the video image, the user can observe the positioning process in real time and control the positioning of the object via control signals to a positioning device.
Durch das auf dem Display gezeigte Bild der CCD-Kamera erhält der Benutzer jedoch nur ein zweidimensionales Bild vom Inneren der Probenkammer, so dass eine genaue Positionierung des Objekts relativ zur Objektivlinse erschwert wird. Ferner ist der Einblickwinkel der CCD-Kamera auf die Objektoberfläche in der Regel durch die Objektivlinse und durch Detektoren beschränkt, insbesondere wenn sich das Objekt nahe an der Objektivlinse befindet. Daher kann der Benutzer oft nicht erkennen, welcher Teil der Probe von dem Elektronenstrahl bestrahlt wird.However, the image of the CCD camera shown on the display gives the user only a two-dimensional image of the interior of the sample chamber, so that accurate positioning of the object relative to the objective lens is made more difficult. Further, the viewing angle of the CCD camera on the object surface is usually limited by the objective lens and by detectors, especially when the object is close to the objective lens. Therefore, the user often can not recognize which part of the sample is being irradiated by the electron beam.
In der Probenkammer eines Rasterelektronenmikroskops befinden sich neben der Objektivlinse eine Vielzahl weiterer Komponenten, die eine Sicht auf die Probe bei einem Positioniervorgang beschränken und die bei einem Positioniervorgang mit der Probe kollidieren können. Beispiele solcher Komponenten sind Detektoren, Gaszuführungssysteme und Manipulatoren.In the sample chamber of a scanning electron microscope are located next to the objective lens, a variety of other components that restrict a view of the sample in a positioning process and can collide in a positioning process with the sample. Examples of such components are detectors, gas supply systems and manipulators.
Erschwert wird eine Positionierung, wenn mehrere Objekte und/oder Objekte mit einer komplexen Geometrie auf dem Objekthalter fixiert sind und vor der Objektivlinse zu positionieren sind.A positioning is made more difficult if several objects and / or objects with a complex geometry are fixed on the object holder and are to be positioned in front of the objective lens.
Durch eine fehlerhafte Positionierung kann es zu einer Kollision kommen. Dies kann zu einer Beschädigung von Komponenten des Elektronenmikroskops oder des Objekts führen.Incorrect positioning can lead to a collision. This can lead to damage to components of the electron microscope or the object.
Es wurde festgestellt, dass die Positionierung einer Probe in einem Partikelstrahlmikroskop mit Schwierigkeiten verbunden ist, die es in der Regel erfordern, dass der Benutzer viel Erfahrung im Umgang mit dem Partikelstahlmikroskop haben muss, um eine präzise Positionierung in angemessener Zeit durchführen zu können.It has been found that the positioning of a sample in a particle beam microscope involves difficulties, which usually require the user to have a lot of experience in using the particle beam microscope in order to be able to perform a precise positioning in a reasonable time.
Der Artikel ”Design of a novel visual control system for the prevention of the micro handling in a SEM chamber” von Al. Cvetanovic et al., erschienen in Microelectronic Engineering 87 (2010), S. 139 bis 143, bezieht sich auf ein Videosystem zur Verhinderung von Kollisionen zwischen einem Microgripper und einer Stage, auf welcher eine Probe angeordnet ist.The article "Design of a novel visual control system for the prevention of micro-handling in a SEM chamber" by Al. Cvetanovic et al., Published in Microelectronic Engineering 87 (2010), p. 139-143, relates to a video system for preventing collisions between a microgripper and a stage on which a sample is placed.
Der Artikel ”Smart flexible Microrobots for Scanning Electron Microscope (SEM) Applications” von Ferdinand Schmoeckel und Serge] Fatikow, erschienen im ”Journal of intelligent material systems and structures” 11 (2000), S. 191–200 bezieht sich auf den Einsatz von Mikrorobotern in einem Rasterelektronen-Mikroskop.The article "Smart Flexible Microrobots for Scanning Electron Microscope (SEM) Applications" by Ferdinand Schmoeckel and Serge] Fatikow, published in the "Journal of intelligent material systems and structures" 11 (2000), pp. 191-200, relates to the use of Microrobots in a scanning electron microscope.
Der Artikel ”Surface Digitization Technology based an multisensor Integration” von Xuerong YANG, Siyuan CHENG, Xiangwei ZHANG und Bin ZHAO bezieht sich auf eine Kombination von einem Koordinatenmessgerät und einer Streifenprojektions-Messeinheit.The article "Surface Digitization Technology based on multisensor integration" by Xuerong YANG, Siyuan CHENG, Xiangwei ZHANG and Bin ZHAO refers to a combination of a coordinate measuring machine and a fringe projection measuring unit.
Der Artikel ”Multisensor data fusion in dimensional metrology” von A. Weckenmann et al., erschienen in ”CIRP Annals – Manufacturing Technology” 58 (2009) 701–721 bezieht sich auf Datenfusion im Bereich der dimensionellen Messtechnik.The article "Multisensor data fusion in dimensional metrology" by A. Weckenmann et al., Published in "CIRP Annals - Manufacturing Technology" 58 (2009) 701-721, relates to data fusion in the field of dimensional metrology.
Dokument
Es ist daher eine Aufgabe, ein Partikelstrahlmikroskop, bzw. Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops bereitzustellen, das eine effizientere Positionierung des Objekts erlaubt.It is therefore an object, a particle beam microscope, or method for operating a To provide particle beam microscope, which allows a more efficient positioning of the object.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildende Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments are the subject of the dependent claims.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme gemacht.The present invention has been made in consideration of the above problems.
Gemäß Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops bereitgestellt, das eine Objektivlinse mit einem Objektbereich aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren von Lichtstrahlen, die von einer Struktur ausgehen, wobei die Struktur zumindest einen Teil einer Oberfläche eines Objekts und/oder einen Teil einer Oberfläche eines Objekthalters des Partikelstrahlmikroskops aufweist; Berechnen eines Oberflächenmodells der Struktur abhängig von den detektierten Lichtstrahlen; Bestimmen einer Position und einer Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur relativ zum Objektbereich; Bestimmen eines Messortes relativ zum Oberflächenmodell der Struktur; und Positionieren des Objekts abhängig vom berechneten Oberflächenmodell der Struktur, der bestimmten Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur und dem bestimmten Messort.According to embodiments, there is provided a method of operating a particle beam microscope having an objective lens with an object region, the method comprising: detecting light rays emanating from a structure, the structure comprising at least a portion of a surface of an object and / or a portion of an object Surface of an object holder of the particle beam microscope has; Calculating a surface model of the structure dependent on the detected light rays; Determining a position and orientation of the surface model of the structure relative to the object region; Determining a measurement location relative to the surface model of the structure; and positioning the object depending on the calculated surface model of the structure, the particular position and orientation of the surface model of the structure and the particular measurement location.
Das Partikelstrahlmikroskop kann beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop sein. Weitere Beispiele für ein Partikelstrahlmikroskop sind ein Focused-Ion-Beam-System, insbesondere ein Helium-Ionen-Mikroskop oder ein Transmissionselektronenmikroskop.The particle beam microscope may be, for example, a scanning electron microscope. Further examples of a particle beam microscope are a focused ion beam system, in particular a helium ion microscope or a transmission electron microscope.
Das Detektieren der Lichtstrahlen kann durch einen lichtempfindlichen Sensor, insbesondere einen Halbleitersensor erfolgen. Das Berechnen des Oberflächenmodells kann durch einen Computer erfolgen. Das Positionieren des Objekts kann ein automatisches Positionieren umfassen, das durch den Computer gesteuert wird.The detection of the light beams can be effected by a photosensitive sensor, in particular a semiconductor sensor. The calculation of the surface model can be done by a computer. The positioning of the object may include automatic positioning controlled by the computer.
Der Objektbereich kann als ein räumlicher Bereich definiert werden, in dem ein Teil eines Objekts positioniert werden muss, damit durch das Partikelstrahlmikroskop ein Bild von diesem Teil des Objekts aufnehmbar ist.The object area can be defined as a spatial area in which a part of an object must be positioned so that an image of this part of the object can be picked up by the particle beam microscope.
Das Objekt kann beispielsweise ein Wafer sein oder ein Werkstück. Beispielsweise wird durch ein Rasterelektronenmikroskop ein Bild einer Oberfläche des Wafers oder des Werkstücks aufgenommen.The object may be, for example, a wafer or a workpiece. For example, an image of a surface of the wafer or the workpiece is taken by a scanning electron microscope.
Die Lichtstrahlen können beispielsweise eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich aufweisen. Die Lichtstrahlen können von einer Lichtquelle emittiert werden und an der Struktur gestreut, insbesondere reflektiert werden. Beispielsweise kann in der Probenkammer des Partikelstrahlmikroskops eine Lichtquelle angeordnet sein, die das Innere der Probenkammer beleuchtet. Beispiele für Lichtstrahlen können auch Laserstrahlen sein, die von einem Laserscanner ausgesendet werden, wobei der Laserscanner so ausgebildet ist, dass er mit den Lichtstrahlen die Oberfläche der Struktur abtastet. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass die Lichtstrahlen von Lichtquellen erzeugt werden, die an der Struktur angeordnet sind. Beispielsweise können an der Struktur Leuchtdioden angeordnet sein.The light beams may, for example, have a wavelength in the visible range. The light rays can be emitted by a light source and scattered on the structure, in particular reflected. For example, a light source which illuminates the interior of the sample chamber can be arranged in the sample chamber of the particle beam microscope. Examples of light beams may also be laser beams that are emitted by a laser scanner, wherein the laser scanner is designed such that it scans the surface of the structure with the light beams. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the light beams are generated by light sources which are arranged on the structure. For example, light-emitting diodes may be arranged on the structure.
Die Struktur kann als eine Oberfläche definiert werden, die zumindest einen Teil der Oberfläche des Objekts und/oder einen Teil der Oberfläche des Objekthalters aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Struktur auch zumindest einen Teil einer Oberfläche einer weiteren Komponente des Partikelstrahlmikroskops umfasst. Es ist möglich, dass die Struktur nicht die gesamte Oberfläche des Objekts aufweist. Die Struktur muss nicht eine Oberfläche des Objekts aufweisen. Beispielsweise kann es bei sehr kleinen Objekten im Vergleich zur Größe des Objekthalters ausreichend sein, dass die Struktur einen Teil der Oberfläche des Objekthalters aufweist, ohne einen Teil der Oberfläche des Objekts aufzuweisen.The structure may be defined as a surface having at least a portion of the surface of the object and / or a portion of the surface of the object holder. However, it is also conceivable that the structure also comprises at least part of a surface of another component of the particle beam microscope. It is possible that the structure does not cover the entire surface of the object. The structure does not have to have a surface of the object. For example, with very small objects, as compared to the size of the object holder, it may be sufficient for the structure to have a portion of the surface of the object holder without having a portion of the surface of the object.
Das Detektieren der Lichtstrahlen kann beispielsweise durch eine Bilderfassungseinrichtung, wie eine Kamera erfolgen. Die Kamera kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass durch den Bildsensor der Kamera ein Bild der Struktur aufnehmbar ist. Ferner ist es denkbar, dass reflektierte Laserstrahlen detektiert werden. Die Laserstrahlen können von einem Laserscanner erzeugt sein, der die Oberfläche der Struktur abscannt. Die reflektierten Laserstrahlen können beispielsweise durch Messung der Pulslaufzeit, der Phasendifferenz der reflektierten Laserstrahlen im Vergleich zu einer Referenz, und/oder durch Triangulation detektiert werden. Zusätzlich oder alternativ zu einem CCD-Sensor ist es vorstellbar, dass die Lichtstrahlen durch eine ortsauflösende Photodiode detektiert werden.The detection of the light beams can be done for example by an image capture device, such as a camera. The camera can be designed and arranged such that an image of the structure can be received by the image sensor of the camera. Furthermore, it is conceivable that reflected laser beams are detected. The laser beams may be generated by a laser scanner which scans the surface of the structure. The reflected laser beams can be detected, for example, by measuring the pulse transit time, the phase difference of the reflected laser beams in comparison to a reference, and / or by triangulation. In addition or as an alternative to a CCD sensor, it is conceivable that the light beams are detected by a spatially resolving photodiode.
Ein Objekthalter kann als eine Komponente des Partikelstrahlmikroskops definiert werden, die dazu ausgebildet ist, ein Objekt, an dem Messungen vorgenommen werden, zu haltern. Beispielsweise kann der Objekthalter eine Fläche aufweisen, an die das Objekt anklebbar und/oder an die das Objekt durch Schrauben des Objekthalters fixierbar ist.An object holder may be defined as a component of the particle beam microscope configured to support an object on which measurements are taken. For example, the object holder may have a surface to which the object can be adhesively bonded and / or to which the object can be fixed by screwing the object holder.
Das Oberflächenmodell der Struktur kann ein Modell sein, das die Form der Struktur repräsentiert, wobei die Struktur als eine Oberfläche definiert sein kann. In anderen Worten kann das Oberflächenmodell eine mathematische Beschreibung der Struktur darstellen. Das Oberflächenmodell kann die Struktur bis zu einer vorbestimmten Genauigkeit wiedergeben. Die Genauigkeit des Oberflächenmodells kann so gewählt sein, dass eine Positionierung der Struktur vor der Objektivlinse mit einer vorgegebenen Positionierungsgenauigkeit vorgenommen werden kann. Beispielsweise kann eine Positionierungsgenauigkeit von 0,1 Millimeter, 0,5 Millimeter, 1 Millimeter oder 5 Millimeter vorgegeben sein.The surface model of the structure may be a model that represents the shape of the structure, the structure being defined as a surface can. In other words, the surface model can be a mathematical description of the structure. The surface model can reflect the structure to a predetermined accuracy. The accuracy of the surface model can be chosen so that a positioning of the structure in front of the objective lens can be made with a predetermined positioning accuracy. For example, a positioning accuracy of 0.1 millimeters, 0.5 millimeters, 1 millimeter or 5 millimeters can be specified.
Beispielsweise kann das Oberflächenmodell eine flache, zweidimensionale Struktur repräsentieren. So kann beispielsweise das Oberflächenmodell eines Wafers durch eine Kreisscheibe dargestellt werden, wobei der Rand der Kreisscheibe den äußeren Rand des Wafers darstellt. Ferner kann das Oberflächenmodell ein dreidimensionales Oberflächenmodell sein. Ein dreidimensionales Oberflächenmodell kann dadurch definiert werden, dass es eine unebene Fläche aufweist. Beispielsweise kann ein dreidimensionales Oberflächenmodell eine Oberfläche eines Zylinders oder eines Quaders ohne deren Bodenfläche sein.For example, the surface model may represent a flat, two-dimensional structure. Thus, for example, the surface model of a wafer can be represented by a circular disk, wherein the edge of the circular disk represents the outer edge of the wafer. Furthermore, the surface model may be a three-dimensional surface model. A three-dimensional surface model can be defined as having an uneven surface. For example, a three-dimensional surface model may be a surface of a cylinder or a cuboid without its bottom surface.
Das Oberflächenmodell kann beispielsweise eine Menge an Punkten aufweisen, wobei die Punkte durch geometrische Objekte, wie Linien, Dreiecke und/oder gekrümmte Oberflächen verbunden sind. Die Punkte können voneinander einen Abstand in der Größenordnung von beispielsweise einem Millimeter aufweisen.For example, the surface model may include a set of points, the points being connected by geometric objects such as lines, triangles, and / or curved surfaces. The dots may be spaced on the order of, for example, one millimeter from each other.
Alternativ oder zusätzlich kann das Oberflächenmodell zumindest teilweise durch Splines beschrieben werden. In anderen Worten kann das Oberflächenmodell durch eine Menge an polynominalen Flächenfunktionen beschrieben werden, wobei eine polynominale Flächenfunktion einen Teilbereich der Oberfläche beschreibt, und wobei mehrere Teilbereiche zusammen das Oberflächenmodell bilden. Beispielsweise können mehrere polynominale Flächenfunktionen maximal vierten Grades ausreichen, um eine vorbestimmte Genauigkeit des Oberflächenmodells zu erreichen.Alternatively or additionally, the surface model may be described at least in part by splines. In other words, the surface model may be described by a set of polynomial surface functions, where a polynomial surface function describes a portion of the surface, and where multiple portions together form the surface model. For example, a plurality of polynomial surface functions of at most four degrees may be sufficient to achieve a predetermined accuracy of the surface model.
Das Oberflächenmodell kann des Weiteren Markierungen aufweisen, die Markierungen auf der Struktur entsprechen. Beispielsweise kann die Struktur Markierungen aufweisen, die durch das Detektieren der Lichtstrahlen erfassbar sind. Solche Markierungen können beispielsweise Farbmarkierungen sein oder Stellen auf der Struktur, die sich in ihrer Reflektivität von der Reflektivität von umgebenden Bereichen der Struktur unterscheiden.The surface model may further include markers corresponding to marks on the structure. For example, the structure may include markings that are detectable by detecting the light rays. Such markings may be, for example, color markers or locations on the structure which differ in their reflectivity from the reflectivity of surrounding areas of the structure.
Das Berechnen des Oberflächenmodells der Struktur erfolgt abhängig von den detektierten Lichtstrahlen. Das Berechnen kann ausschließlich abhängig von den detektierten Lichtstrahlen erfolgen. In anderen Worten kann aus den Informationen, die aus den detektieren Lichtstrahlen gewonnen werden, das Oberflächenmodell der Struktur abgeleitet werden. Es ist aber auch denkbar, dass zusätzliche Informationen zur Berechnung des Oberflächenmodells verwendet werden. Beispielsweise können Parameter, die die Oberfläche des Objekthalters und/oder des Objekts beschreiben, bekannt sein. Dadurch kann die Geschwindigkeit für das Berechnen des Oberflächenmodells erhöht werden. Die Oberfläche des Objekthalters kann beispielsweise bereits bekannt sein. Beispielsweise kann ein Teil der Oberfläche des Objekthalters durch eine CAD-Zeichnung oder durch Messungen erfasst sein und das Berechnen des Oberflächenmodell der Struktur kann abhängig von der bekannten Oberfläche des Objekthalters erfolgen.The calculation of the surface model of the structure is dependent on the detected light rays. The calculation can be done exclusively depending on the detected light beams. In other words, from the information obtained from the detected light beams, the surface model of the structure can be derived. However, it is also conceivable that additional information is used to calculate the surface model. For example, parameters describing the surface of the object holder and / or the object may be known. This can increase the speed for calculating the surface model. For example, the surface of the object holder may already be known. For example, a part of the surface of the object holder may be detected by a CAD drawing or measurements, and the surface model of the structure may be calculated depending on the known surface of the object holder.
Die Objektivlinse kann beispielsweise eine Elektronenstrahl-Objektivlinse, oder eine Objektivlinse für fokussierte Ionenstrahlen sein. Auch andere Komponenten des Partikelstrahlmikroskops können Objektbereiche aufweisen, wie beispielsweise Detektoren oder Komponenten zur Präparation des Objekts. Beispiele für Detektoren sind ein Sekundärelektronendetektor (auch als SE-Detektor bezeichnet), ein energiedispersiver Detektor für die Röntgenstrahlung (auch als EDX Detektor bezeichnet) und ein Detektor zur Detektion der Beugung rückgestreuter Elektronen (auch als EBSD Detektor bezeichnet). Beispiele für Komponenten zur Präparation des Objekts sind ein Gasinjektionssystem, ein Focused-Ion-Beam-System (FIB) und ein Mikromanipulator.The objective lens may be, for example, an electron beam objective lens, or an objective lens for focused ion beams. Other components of the particle beam microscope may include object areas, such as detectors or components for the preparation of the object. Examples of detectors include a secondary electron detector (also referred to as an SE detector), an energy dispersive X-ray detector (also referred to as an EDX detector) and a detector for detecting diffraction of backscattered electrons (also referred to as an EBSD detector). Examples of components for the preparation of the object are a gas injection system, a Focused Ion Beam System (FIB) and a micromanipulator.
Das Detektieren der Lichtstrahlen kann beispielsweise erfolgen, wenn sich die Struktur in einer Probenkammer des Partikelstrahlmikroskops befindet. Alternativ oder zusätzlich kann das Detektieren der Lichtstrahlen erfolgen, wenn sich das Objekt außerhalb der Probenkammer des Partikelstrahlmikroskops befindet. Beispielsweise kann das Detektieren der Lichtstrahlen in einer Schleusenkammer des Partikelstrahlmikroskops erfolgen. Die Schleusenkammer kann dazu ausgebildet sein, dass Objekte zunächst in die Schleusenkammer eingebracht werden und die Objekte nach dem Evakuieren der Schleusenkammer in die Probenkammer transferiert werden, so dass die Probenkammer beim Einbringen neuer Proben nicht belüftet werden muss. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die Zeit, in der die Schleusenkammer evakuiert wird, dazu verwendet wird, die Lichtstrahlen zu detektieren und das dreidimensionale Oberflächenmodell zu berechnen. Es ist denkbar, dass das Detektieren der Lichtstrahlen außerhalb des Vakuumsystems erfolgt, das die Schleusenkammer und die Probenkammer umfasst. In anderen Worten kann das Detektieren der Lichtstrahlen unter Umgebungsdruck erfolgen.For example, the detection of the light rays may occur when the structure is in a sample chamber of the particle beam microscope. Alternatively or additionally, the detection of the light rays can take place when the object is outside the sample chamber of the particle beam microscope. For example, the detection of the light beams can take place in a lock chamber of the particle beam microscope. The lock chamber can be designed so that objects are first introduced into the lock chamber and the objects are transferred after evacuation of the lock chamber in the sample chamber, so that the sample chamber does not have to be vented when introducing new samples. As a result, it can be achieved, for example, that the time in which the lock chamber is evacuated is used to detect the light beams and to calculate the three-dimensional surface model. It is conceivable that the detection of the light rays takes place outside the vacuum system, which comprises the lock chamber and the sample chamber. In other words, the detection of the light beams can be carried out under ambient pressure.
Ferner wird die Position und Orientierung des Oberflächenmodells relativ zum Objektbereich bestimmt. Ein starrer Körper weist sechs Freiheitsgrade der Bewegung auf. Furthermore, the position and orientation of the surface model relative to the object area is determined. A rigid body has six degrees of freedom of movement.
Die sechs Freiheitsgrade der Bewegung können beispielsweise mit drei Koordinaten der Translation und drei Koordinaten der Rotation beschrieben werden. Bei einer Translation werden alle Punkte des starren Körpers um eine gleiche Strecke parallel verschoben. Die drei Koordinaten der Translation definieren die Position des Körpers. Bei einer Rotation bewegen sich alle Punkte des starren Körpers um einen Winkel um eine Rotationsachse. Die drei Koordinaten der Rotation definieren die Orientierung des starren Körpers. Die Orientierung des Oberflächenmodells kann beispielsweise durch Roll, Nick- und einem Gierwinkel oder durch die Eulerschen Winkel angegeben werden.For example, the six degrees of freedom of the motion can be described with three coordinates of translation and three coordinates of rotation. In a translation, all points of the rigid body are moved parallel by an equal distance. The three coordinates of translation define the position of the body. During a rotation, all points of the rigid body move through an angle about an axis of rotation. The three coordinates of the rotation define the orientation of the rigid body. The orientation of the surface model can be specified, for example, by roll, pitch and yaw angles or by the Euler angles.
Das Bestimmen der Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur kann abhängig von dem Oberflächenmodell der Struktur erfolgen. Beispielsweise kann aus dem berechneten Oberflächenmodell der Struktur die Ausdehnung der Struktur und/oder Abstände zwischen Markierungen bekannt sein. Ferner kann das Bestimmen der Position und Orientierung des Oberflächenmodells relativ zum Objektbereich abhängig von den detektierten Lichtstrahlen erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Bestimmen der Position und Orientierung abhängig von Signalen erfolgen, die zwischen dem Computer und der Positioniervorrichtung übermittelt werden. Beispielsweise kann die Positioniervorrichtung eine Messeinrichtung aufweisen, durch die eine Position und/oder Orientierung des Objekthalters mit einer bestimmten Genauigkeit ermittelbar ist.Determining the position and orientation of the surface model of the structure can be done depending on the surface model of the structure. For example, the extent of the structure and / or distances between markings can be known from the calculated surface model of the structure. Furthermore, the determination of the position and orientation of the surface model relative to the object region can be effected as a function of the detected light beams. Additionally or alternatively, the determination of the position and orientation may be dependent on signals transmitted between the computer and the positioning device. For example, the positioning device may have a measuring device, by means of which a position and / or orientation of the object holder can be determined with a specific accuracy.
Das Positionieren der Struktur kann beispielsweise durch die Positioniervorrichtung des Partikelstrahlmikroskops erfolgen. Die Positioniervorrichtung kann einen oder mehrere Antriebseinheiten aufweisen. Ferner kann der Objekthalter an der Positioniervorrichtung angeordnet sein. Dadurch kann die Positioniervorrichtung so ausgebildet sein, dass durch eine Ansteuerung einer oder mehrerer Antriebseinheiten das Objekt in dem Partikelstrahlmikroskop vor einer Objektivlinse, vor einem Detektor und/oder vor einer Komponente zur Präparation positionierbar ist. Das Positionieren kann insbesondere ein Positionieren des Messortes in den Objektbereich der Objektivlinse umfassen. Ferner kann das Positionieren auch das Einstellen einer Messorientierung umfassen. Die Messorientierung kann als Orientierung des Objekts definiert werden, bei dem eine Messung vorgenommen wird. Die Messorientierung kann beispielsweise durch drei Winkel angegeben werden.The positioning of the structure can be done for example by the positioning of the particle beam microscope. The positioning device may have one or more drive units. Furthermore, the object holder can be arranged on the positioning device. As a result, the positioning device can be designed such that by controlling one or more drive units, the object can be positioned in the particle beam microscope in front of an objective lens, in front of a detector and / or in front of a component for preparation. The positioning can in particular comprise a positioning of the measuring location in the object area of the objective lens. Furthermore, the positioning may also include the setting of a measurement orientation. The measurement orientation can be defined as the orientation of the object at which a measurement is taken. The measurement orientation can be specified by three angles, for example.
Der Messort kann einen Ort auf der Oberfläche des Objekts repräsentieren, an dem eine Messung vorgenommen werden soll. Das Bestimmen des Messortes relativ zum Oberflächenmodell kann abhängig von einer Eingabe des Benutzers in den Computer erfolgen. Beispielsweise kann der Benutzer anhand einer zweidimensionalen Darstellung des Oberflächenmodells auf einem Display des Computers einen Ort auf der Struktur oder relativ zur Struktur auswählen, an dem er eine Messung vornehmen will. Der Computer kann dann abhängig von der Eingabe des Benutzers einen Messort relativ zum Oberflächenmodell bestimmen oder berechnen. In anderen Worten kann der Messort einen Punkt relativ zum Oberflächenmodell darstellen. Beispielsweise kann der Messort ein Punkt auf der Oberfläche des Oberflächenmodells sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Messort außerhalb des Oberflächenmodells liegt.The measurement location may represent a location on the surface of the object at which a measurement is to be made. The determination of the measurement location relative to the surface model can be made dependent on input of the user into the computer. For example, based on a two-dimensional representation of the surface model on a display of the computer, the user can select a location on the structure or relative to the structure on which he wants to take a measurement. The computer may then determine or calculate a location relative to the surface model depending on the user's input. In other words, the measurement location can represent a point relative to the surface model. For example, the measuring location may be a point on the surface of the surface model. However, it is also conceivable that the measuring location lies outside the surface model.
Das Positionieren wird abhängig vom berechneten Oberflächenmodell vorgenommen. Beispielsweise kann abhängig vom Oberflächenmodell und dem Messort relativ zum Oberflächenmodell eine Positionierungsrichtung bestimmt werden, um den Messort im Objektbereich anzuordnen. Ferner kann beispielsweise anhand des Oberflächenmodells bestimmt werden, in welcher Messorientierung die Messung vorgenommen werden soll. Das Positionieren des Objekts kann durch den Computer gesteuert werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein Benutzer das Positionieren des Objekts manuell steuert, wobei beispielsweise auf einem Display des Computers das Oberflächenmodell der Struktur, die Position und Lage des Oberflächenmodells der Struktur und der Messort angezeigt werden. Abhängig von den Eingaben des Benutzers positioniert der Computer das Objekt.The positioning is done depending on the calculated surface model. For example, depending on the surface model and the measuring location relative to the surface model, a positioning direction can be determined in order to arrange the measuring location in the object area. Furthermore, it can be determined based on the surface model, for example, in which measurement orientation the measurement is to be made. The positioning of the object can be controlled by the computer. However, it is also conceivable for a user to manually control the positioning of the object, wherein, for example, the surface model of the structure, the position and position of the surface model of the structure and the measuring location are displayed on a display of the computer. Depending on the user's input, the computer positions the object.
Mit dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops bereitgestellt, das es ermöglicht, eine Probe genau vor einer Komponente des Partikelstrahlmikroskops, insbesondere einer Objektivlinse zu positionieren. Insbesondere kann dadurch ein Ort auf der Probe, an dem eine Messung vorgenommen werden soll, genau und schnell im Objektbereich der Objektivlinse angeordnet werden. Dadurch ist es auch unerfahrenen Benutzern möglich, eine Messung in kurzer Zeit durchzuführen.With this embodiment, a method for operating a particle beam microscope is provided, which makes it possible to position a sample precisely in front of a component of the particle beam microscope, in particular an objective lens. In particular, a location on the sample at which a measurement is to be made can be arranged precisely and quickly in the object area of the objective lens. This also makes it possible for inexperienced users to carry out a measurement in a short time.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Positionieren des Objekts ein Ermitteln eines Positionierweges. Der Positionierweg kann beispielsweise durch den Computer abhängig vom Oberflächenmodell, von der bestimmten Position und Orientierung des Oberflächenmodells relativ zum Objektbereich, dem Messort und der Messorientierung ermittelt werden. Der Positionierweg kann so berechnet sein, dass der Messort im Objektbereich angeordnet wird. Ferner kann der Positionierweg so berechnet sein, dass die Positionierung kollisionsfrei erfolgt. Beispielsweise kann dadurch eine Kollision zwischen der Objektivlinse und dem Objekt vermieden werden.According to a further embodiment, the positioning of the object comprises determining a positioning path. The positioning path can be determined, for example, by the computer depending on the surface model, on the specific position and orientation of the surface model relative to the object area, the measuring location and the measuring orientation. The positioning path can be calculated so that the measuring location is arranged in the object area. Further, the positioning can be calculated so that the positioning is collision-free. For example, this can avoid a collision between the objective lens and the object.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Positionieren des Objekts ein Anordnen des Messortes im Objektbereich.According to one embodiment, the positioning of the object comprises arranging the measurement location in the object area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Einstellen eines Fokus der Objektivlinse nach dem Anordnen des Messortes im Objektbereich.According to a further embodiment, the method further comprises: adjusting a focus of the objective lens after arranging the measurement location in the object area.
Durch die Anordnung des Messortes im Objektbereich gemäß dem Verfahren, ist die Position und Orientierung der Struktur vor der Objektivlinse vergleichsweise genau bekannt. Ein Fokus eines Rasterelektronenmikroskops wird typischerweise mit einer Genauigkeit eingestellt, die – abhängig von der eingestellten Vergrößerung des Rasterelektronenmikroskops – im Bereich von einigen Nanometern (nm) bis zu einigen Mikrometern (μm) liegen kann. Das Einstellen des Fokus kann automatisch durch ein Einstellen von Betriebsparametern des partikelstrahloptischen Systems abhängig von aufgenommenen partikelstrahlmikroskopischen Bildern erfolgen. Durch die vergleichsweise genaue Kenntnis der Position und Orientierung der Struktur kann eine automatische Einstellung des Fokus erleichtert werden. Dadurch kann insbesondere die Einstellung des Fokus schneller erfolgen.Due to the arrangement of the measuring location in the object area according to the method, the position and orientation of the structure in front of the objective lens is known comparatively accurately. A focus of a scanning electron microscope is typically set with an accuracy that can range from a few nanometers (nm) to a few micrometers (μm), depending on the magnification of the scanning electron microscope. Adjusting the focus can be done automatically by adjusting operating parameters of the particle beam optical system depending on recorded particle beam microscopic images. Due to the comparatively precise knowledge of the position and orientation of the structure, an automatic adjustment of the focus can be facilitated. As a result, in particular the adjustment of the focus can be done faster.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Berechnen eines Oberflächenmodells eines Mikroskopabschnitts des Partikelstrahlmikroskops; Zusammenführen des Oberflächenmodells der Struktur und des Oberflächenmodells des Mikroskopabschnitts zu einem gemeinsamen Oberflächenmodell; und Berechnen eines Abstandes zwischen dem Oberflächenmodell der Struktur und dem Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Oberflächenmodell; wobei das Positionieren des Objekts ein überwachen des Abstandes umfasst.According to one embodiment, the method further comprises: calculating a surface model of a microscope section of the particle beam microscope; Merging the surface model of the structure and the surface model of the microscope section into a common surface model; and calculating a distance between the surface model of the structure and the surface model of the microscope section in dependence on the common surface model; wherein positioning the object comprises monitoring the distance.
Der Mikroskopabschnitt kann beispielsweise zumindest ein Teil einer Oberfläche einer Komponente des Partikelstrahlmikroskops sein. Beispiele für eine solche Komponente können sein: die Probenkammer, ein Detektor, ein Manipulator, eine Gaszuführung und/oder eine Objektivlinse.The microscope section may for example be at least part of a surface of a component of the particle beam microscope. Examples of such a component may be: the sample chamber, a detector, a manipulator, a gas supply and / or an objective lens.
Das gemeinsame Oberflächenmodell kann als ein Modell definiert werden, in dem das Modell der Struktur und das Modell des Mikroskopabschnitts relativ so zueinander angeordnet sind, wie es der relativen Anordnung der Struktur und des Mikroskopabschnitts in der Probenkammer entspricht. Das gemeinsame Oberflächenmodell kann durch den Computer zusammengeführt werden. Insbesondere ist abhängig von einem solchen gemeinsamen Oberflächenmodell ein Abstand zwischen der Struktur und dem Mikroskopabschnitt bestimmbar. Der ermittelte Abstand kann zur Detektion einer möglichen Kollisionsgefahr zwischen dem Mikroskopabschnitt und der Struktur benutzt werden.The common surface model may be defined as a model in which the model of the structure and the model of the microscope section are arranged relative to one another as corresponds to the relative arrangement of the structure and the microscope section in the sample chamber. The common surface model can be merged by the computer. In particular, depending on such a common surface model, a distance between the structure and the microscope section can be determined. The determined distance can be used to detect a possible risk of collision between the microscope section and the structure.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: Bestimmen eines Positionierweges abhängig von dem gemeinsamen Oberflächenmodell. Der Positionierweg kann automatisch durch den Computer berechnet werden. Abhängig vom bestimmten Positionierweg kann eine automatische Positionierung durch den Computer erfolgen. Der Positionierweg kann so bestimmt sein, dass die Struktur kollisionsfrei relativ zum Mikroskopabschnitt positioniert wird.According to one embodiment, the method comprises: determining a positioning path depending on the common surface model. The positioning path can be calculated automatically by the computer. Depending on the specific positioning path, automatic positioning can be performed by the computer. The positioning path can be determined so that the structure is positioned without collision relative to the microscope section.
Der Abstand kann einen kleinsten Abstand zwischen der Struktur und dem Mikroskopabschnitt repräsentieren. In anderen Worten kann ein kleinster Abstand zwischen der Struktur und dem Mikroskopabschnitt durch den berechneten Abstand angenähert werden. Beispielsweise kann das Berechnen des Abstandes dadurch erfolgen, dass Abstände zwischen Punkten des Oberflächenmodells der Struktur und Punkten des Oberflächenmodells des Mikroskopabschnitts verglichen werden. Aus dem Vergleich kann dann ein Punktepaar ermittelt werden, das den kleinsten Abstand aller Punktepaare aufweist. Daher kann der berechnete Abstand den wahren kleinsten Abstand zwischen der Struktur und dem Mikroskopabschnitt mit einer gewissen Genauigkeit approximieren. Der Abstand kann durch den Computer berechnet werden.The distance may represent a smallest distance between the structure and the microscope section. In other words, a smallest distance between the structure and the microscope section can be approximated by the calculated distance. For example, the calculation of the distance can be done by comparing distances between points of the surface model of the structure and points of the surface model of the microscope section. From the comparison then a pair of points can be determined, which has the smallest distance of all pairs of points. Therefore, the calculated distance can approximate the true smallest distance between the structure and the microscope section with a certain accuracy. The distance can be calculated by the computer.
Beispielsweise kann das gemeinsame Oberflächenmodell eine Menge an Punkten umfassen, wobei die Punkte durch geometrische Objekte, wie Linien, Dreiecke und/oder gekrümmte Oberflächen verbunden sind. Das Berechnen des Abstandes kann dann umfassen: Berechnen von Abständen zwischen Punktepaaren, wobei jedes Punktepaar aus einem Punkt der Struktur und einem Punkt des Mikroskopabschnitts besteht; und Ermitteln desjenigen Punktepaares, das den kleinsten Abstand aufweist.For example, the common surface model may comprise a set of points, the points being connected by geometric objects such as lines, triangles, and / or curved surfaces. Calculating the distance may then include: calculating distances between pairs of points, each pair of points consisting of a point of the structure and a point of the microscope section; and determining the pair of points that has the smallest distance.
Algorithmen zur Ermittlung von Kollisionen auf Basis von Oberflächenmodellen sind offenbart in der Doktorarbeit „Virtual Reality in Assembly Simulation – Collision Detection, Simulation Algorithms, and Interaction Techniques” von Gabriel Zachmann, angefertigt an der Technischen Universität Darmstadt und erschienen im Fraunhofer IRB Verlag. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen. Ferner sind Algorithmen zur Kollisionserkennung offenbart im Artikel „Schnelle Kollisionserkennung durch parallele Abstandsberechnung” von Dominik Henrich, et al., erschienen in 13. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme (AMS'97), Stuttgart, 6. und 7. Oktober 1997, Springer Verlag, Reihe Informatik Aktuell”. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen.Algorithms for the determination of collisions on the basis of surface models are disclosed in the thesis "Virtual Reality in Assembly Simulation - Collision Detection, Simulation Algorithms, and Interaction Techniques" by Gabriel Zachmann, made at the Technical University of Darmstadt and published by Fraunhofer IRB Verlag. The content of this document is hereby incorporated in full. Furthermore, algorithms for collision detection are disclosed in the article "Fast Collision Detection by Parallel Distance Calculation" by Dominik Henrich, et al., Published in the 13th Expert Meeting Autonomous Mobile Systems (AMS'97), Stuttgart, October 6 and 7, 1997, Springer Verlag, Series of Computer Science News ". The content of this document is hereby incorporated in full.
Das überwachen des Abstandes kann beispielsweise ein Abgeben eines Warnsignals durch das Partikelstrahlmikroskopiesystem umfassen, wenn der Abstand einen vorbestimmten oder einen vorbestimmbaren Mindestabstand unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Positionieren des Objekthalters durch die Positioniervorrichtung automatisch gestoppt wird, wenn der Abstand kleiner als der Mindestabstand ist.The monitoring of the distance may comprise, for example, issuing a warning signal by the particle beam microscopy system if the distance falls below a predetermined or a predeterminable minimum distance. Alternatively or additionally, it is conceivable that the positioning of the object holder is automatically stopped by the positioning device when the distance is smaller than the minimum distance.
Der Mindestabstand kann beispielsweise vorgegeben sein. Der Mindestabstand kann so vorgegeben sein, dass eine Kollision zwischen der Struktur und dem Mikroskopabschnitts vermieden wird. Ferner kann der Mindestabstand eine Genauigkeit berücksichtigen, mit der das gemeinsame Oberflächenmodell die Struktur und den Mikroskopabschnitts annähert.The minimum distance can be predetermined, for example. The minimum distance can be predetermined so that a collision between the structure and the microscope section is avoided. Furthermore, the minimum distance may take into account an accuracy with which the common surface model approximates the structure and the microscope section.
Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass das Objekt in dem Partikelstrahlmikroskop schnell und kollisionsfrei bewegt werden kann. Insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass das Objekt oder das Partikelstrahlmikroskop durch eine Kollision beschädigt wird. Ferner wird eine sichere Positionierung ermöglicht, insbesondere wenn komplexe Objekte oder wenn mehrere Objekte an dem Probenhalter angeordnet sind.This embodiment enables the object in the particle beam microscope to be moved quickly and without collision. In particular, it can be avoided that the object or the particle beam microscope is damaged by a collision. Furthermore, a secure positioning is made possible, in particular when complex objects or when a plurality of objects are arranged on the sample holder.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Positionieren des Objekts ein Ermitteln eines Positionierweges abhängig vom gemeinsamen Oberflächenmodell. Das Ermitteln des Positionierweges kann ein Berechnen von Abständen zwischen dem Oberflächenmodell der Struktur und dem Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts entlang es Positionierweges umfassen. Das Positionieren des Objekts kann abhängig vom berechneten Positionierweg erfolgen.According to a further embodiment, the positioning of the object comprises determining a positioning path depending on the common surface model. Determining the positioning path may include calculating distances between the surface model of the structure and the surface model of the microscope section along the positioning path. The positioning of the object can be done depending on the calculated positioning path.
Durch die automatische Berechnung des Positionierweges durch einen Computer kann eine schnelle und automatische Positionierung ohne Kollision vorgenommen werden. Es ist aber auch denkbar, dass ein Benutzer eine manuelle Positionierung vornimmt, wobei Positionierbewegungen, die zu einer Kollision fuhren können durch Warnsignale oder Unterbrechen der Positionierung verhindert werden.By automatically calculating the positioning path by a computer, a fast and automatic positioning without collision can be made. But it is also conceivable that a user makes a manual positioning, positioning movements, which can lead to a collision can be prevented by warning signals or interrupting the positioning.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bestimmen der Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur relativ zum Objektbereich: Aufnehmen eines digitalen Bildes der Struktur aus einer Aufnahmeposition relativ zum Objektbereich; und Vergleichen des Oberflächenmodells der Struktur mit dem digitalen Bild.According to another embodiment, determining the position and orientation of the surface model of the structure relative to the object area comprises: capturing a digital image of the structure from a pick-up position relative to the object area; and comparing the surface model of the structure with the digital image.
Das Aufnehmen des digitalen Bildes kann durch eine Bilderfassungseinrichtung, wie beispielsweise durch eine Kamera erfolgen. Die Kamera kann beispielsweise in der Probenkammer angeordnet sein. Die Kamera kann auch außerhalb der Probenkammer so angeordnet sein, dass durch ein Fenster der Probenkammer ein Bild des Inneren der Probenkammer aufnehmbar ist. Das digitale Bild kann ein Bild der Struktur aufweisen.The taking of the digital image may be done by an image capture device, such as a camera. The camera can be arranged, for example, in the sample chamber. The camera can also be arranged outside the sample chamber such that an image of the interior of the sample chamber can be received through a window of the sample chamber. The digital image may have an image of the structure.
Das Vergleichen kann beispielsweise das Ermitteln von Eigenschaften des digitalen Bildes umfassen, wobei die Eigenschaften des digitalen Bildes Eigenschaften des Oberflächenmodells entsprechen. Solche Eigenschaften können beispielsweise Kanten, Oberflächenbegrenzungen und/oder Markierungen auf der Struktur sein.By way of example, the comparison may comprise determining properties of the digital image, the properties of the digital image corresponding to properties of the surface model. Such properties may be, for example, edges, surface boundaries and / or markings on the structure.
Dadurch ist es möglich, in einfacher Weise eine Position der Struktur in dem Partikelstrahlmikroskop zu ermitteln. Insbesondere kann es dadurch möglich sein, die Position und Orientierung der Struktur in der Kammer in Echtzeit zu verfolgen, ohne bei einer Änderung der Position und/oder Orientierung der Struktur das Oberflächenmodell neu zu berechnen.This makes it possible to easily determine a position of the structure in the particle beam microscope. In particular, it may thereby be possible to follow the position and orientation of the structure in the chamber in real time, without recalculating the surface model when the position and / or orientation of the structure is changed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Speichern des Messortes relativ zum Oberflächenmodell der Struktur; und Einstellen eines zweiten Messortes in Abhängigkeit von dem gespeicherten Messort.According to another embodiment, the method further comprises: storing the measurement location relative to the surface model of the structure; and setting a second measuring location in dependence on the stored measuring location.
Das Speichern des Messortes relativ zum Oberflächenmodell kann beispielsweise ein Speichern von Koordinaten eines Punktes relativ zum Oberflächenmodell umfassen. Die Koordinaten des Punktes können in einem Computerspeicher gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Messorientierung relativ zum Oberflächenmodell gespeichert werden und eine zweite Messorientierung kann in Abhängigkeit von der gespeicherten Messorientierung eingestellt werden. Die Messorientierung kann dadurch definiert werden, dass sie eine Orientierung der Struktur bei einer Messung angibt. Der zweite Messort kann der gleiche Messort, wie der gespeicherte Messort sein. Dadurch kann ein Ort, an dem eine Messung durchgeführt wurde, wieder aufgefunden werden. Die zweite Messorientierung kann gleich der gespeicherten Messorientierung sein.Storing the measurement location relative to the surface model may include, for example, storing coordinates of a point relative to the surface model. The coordinates of the point can be stored in a computer memory. Alternatively or additionally, a measurement orientation relative to the surface model can be stored, and a second measurement orientation can be set as a function of the stored measurement orientation. The measurement orientation can be defined by indicating an orientation of the structure during a measurement. The second measuring location can be the same measuring location as the stored measuring location. Thereby, a place where a measurement has been made can be retrieved. The second measurement orientation can be the same as the stored measurement orientation.
Dadurch ist es möglich, einen Messort und/oder eine Messorientierung wieder einzustellen, nachdem das Objekt bewegt wurde, beispielsweise um eine Präparation außerhalb des Partikelstrahlmikroskops vorzunehmen. Dies erlaubt es, zuverlässige Vergleichsmessungen von exakt dem gleichen Ort und/oder in exakt der gleichen Orientierung zu erhalten. Des Weiteren ist es dadurch möglich, gespeicherte Bilder, die mit dem Partikelstrahlmikroskop aufgenommen wurden, gespeicherten Messorten und/oder Messorientierungen zuzuordnen.This makes it possible to readjust a measuring location and / or a measuring orientation after the object has been moved, for example to carry out a preparation outside of the particle beam microscope. This makes it possible to obtain reliable comparative measurements of exactly the same location and / or in exactly the same orientation. Furthermore, it is possible to save saved pictures with the Particle beam microscope were recorded to assign stored measurement locations and / or measurement orientations.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Feinpositionieren des Objekts in Abhängigkeit von partikelstrahlmikroskopischen Bildern nach dem Positionieren des Objekts.According to a further embodiment, the method further comprises: fine positioning of the object as a function of particle beam microscopic images after the positioning of the object.
Das Feinpositionieren in Abhängigkeit von partikelstrahlmikroskopischen Bildern kann mit einer Genauigkeit erfolgen, die höher ist, als die Genauigkeit durch das Positionieren in Abhängigkeit des Oberflächenmodells der Struktur. In anderen Worten kann das Positionieren in Abhängigkeit des Oberflächenmodells der Struktur eine Grobpositionierung bereitstellen, an die sich die Feinpositionierung anschließt. Insbesondere kann durch die Kombination aus Grobpositionierung und Feinpositionierung ein Messort mit einer Genauigkeit reproduzierbar eingestellt werden, die der Auflösung des partikelstrahlmikroskopischen Bildes entspricht. Das Feinpositionieren kann insbesondere umfassen: Aufnehmen von partikelstrahlmikroskopischen Bildern und Vergleichen der aufgenommenen Bilder mit gespeicherten partikelstrahlmikroskopischen Bildern. Die gespeicherten partikelstrahlmikroskopischen Bilder können bei einem vorhergehenden Feinpositionierungsvorgang aufgenommen worden sein. Die Feinpositionierung kann automatisch durch den Computer durchgeführt werden.The fine positioning in response to particle beam microscopic images can be done with an accuracy that is higher than the accuracy of positioning depending on the surface model of the structure. In other words, positioning depending on the surface model of the structure can provide coarse positioning, followed by fine positioning. In particular, the combination of coarse positioning and fine positioning can be used to reproducibly set a measuring location with an accuracy which corresponds to the resolution of the particle beam microscopic image. In particular, the fine positioning may include taking particle beam microscopic images and comparing the captured images to stored particle beam microscopic images. The stored particle beam microscopic images may have been taken in a previous fine positioning operation. Fine positioning can be done automatically by the computer.
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops bereit, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren von Lichtstrahlen, die von einer Struktur ausgehen, wobei die Struktur zumindest einen Teil einer Oberfläche eines Objekts und/oder einen Teil einer Oberfläche eines Objekthalters des Partikelstrahlmikroskops aufweist; Berechnen eines Oberflächenmodells der Struktur abhängig von den detektierten Lichtstrahlen; Berechnen eines Oberflächenmodells eines Mikroskopabschnitts des Partikelstrahlmikroskops; Zusammenführen des Oberflächenmodells der Struktur und des Oberflächenmodells des Mikroskopabschnitts zu – einem gemeinsamen Oberflächenmodell; Berechnen eines Abstandes zwischen dem Oberflächenmodell der Struktur und dem Oberflächenmodel des Mikroskopabschnitts abhängig von dem gemeinsamen Oberflächenmodell; und überwachen des Abstandes bei einer Positionierung des Objekts.Embodiments provide a method of operating a particle beam microscope, the method comprising: detecting light rays emanating from a structure, the structure comprising at least a portion of a surface of an object and / or a portion of a surface of an object holder of the particle beam microscope; Calculating a surface model of the structure dependent on the detected light rays; Calculating a surface model of a microscope section of the particle beam microscope; Merging the surface model of the structure and the surface model of the microscope section to - a common surface model; Calculating a distance between the surface model of the structure and the surface model of the microscope section depending on the common surface model; and monitor the distance when positioning the object.
Das Positionieren des Objekts kann ein Anordnen des Messortes im Objektbereich der Objektivlinse umfassen.The positioning of the object may include arranging the measuring location in the object area of the objective lens.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Detektieren der Lichtstrahlen ein Erfassen digitaler Bildinformation der Struktur; wobei das Berechnen des Oberflächenmodells der Struktur abhängig von der erfassten digitalen Bildinformation erfolgt.According to one embodiment, detecting the light beams comprises acquiring digital image information of the structure; wherein the calculation of the surface model of the structure is dependent on the acquired digital image information.
Das Erfassen digitaler Bildinformation kann ein Aufnehmen zumindest eines Bildes mit einem Bildsensor einer Kamera umfassen. Die digitale Bildinformation kann ein Einzelbild oder eine Serie von Einzelbildern umfassen.Capturing digital image information may include capturing at least one image with an image sensor of a camera. The digital image information may include a frame or a series of frames.
Aus der digitalen Bildinformation kann beispielsweise das Oberflächenmodell mittels eines Computers berechnet werden. Beschrieben sind solche Algorithmen beispielsweise in „3D Reconstruction from Multiple Images: Part 1 Principles” von Theo Moons, Luc van Gool und Maarten Vergauwen, erschienen in „Foundations and Trends in Computer Graphics and Vision” Band 4, 4. Ausgabe, Seiten 287 bis 404. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen. Ferner sind solche Algorithmen beschrieben im Artikel „DLP-Based 3D Metrology by Structured Light or Projected Fringe Technology for Life Sciences and Industrial Metrology” von G. Frankowski und R. Hainich, erschienen in ”Proceedings of SPIE Phoonics West 2009”. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen. Des Weiteren sind solche Algorithmen beschrieben im Artikel ”ProFORMA: Probabilistic Feature-based On-line Rapid Model Acquisition” von Qi Pan et al., veröffentlicht in den Proceedings der ”BMVC 2009” der British Machine Vision Association, London (erhältlich auf der Webseite http://www.bmva.org/bmvc/2009/index.htm).From the digital image information, for example, the surface model can be calculated by means of a computer. Such algorithms are described, for example, in "3D Reconstruction from Multiple Images:
Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen.The content of this document is hereby incorporated in full.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass – beispielsweise aufgrund anderer Messungen an der Struktur – bereits ein Grobmodell vorhanden ist, das abhängig von der digitalen Bildinformation angepasst wird. Beispielsweise kann bereits ein Oberflächenmodell zumindest eines Teils der Oberfläche des Objekthalters gespeichert sein. Das Oberflächenmodell des Objekthalters wird dann ergänzt durch das Oberflächenmodell zumindest eines Teils der Oberfläche des Objekts. Abhängig von der digitalen Bildinformation wird somit das gespeicherte Oberflächenmodell des Teils der Oberfläche des Objekthalters zum Oberflächenmodell der Struktur ergänzt.Alternatively or additionally, it is also conceivable that - for example due to other measurements on the structure - a coarse model is already present, which is adjusted depending on the digital image information. For example, a surface model of at least part of the surface of the object holder may already be stored. The surface model of the object holder is then supplemented by the surface model of at least part of the surface of the object. Depending on the digital image information, the stored surface model of the part of the surface of the object holder is thus supplemented to the surface model of the structure.
Dadurch kann das Oberflächenmodell der Struktur einfach aus digitalen Bildern gewonnen werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Kameras in der Probenkammer des Partikelstrahlmikroskops angeordnet sein, die so ausgebildet sind, dass durch sie digitale Bildinformation von der Struktur erfassbar ist.This allows the surface model of the structure to be easily obtained from digital images. For example, one or more cameras may be arranged in the sample chamber of the particle beam microscope, which are designed so that digital image information can be detected by the structure through them.
Die digitale Bildinformation dieser Kamera kann zusätzlich dazu verwendet werden, die Position und Orientierung des Oberflächenmodells relativ zum Objektbereich zu ermitteln. In andere Worten ist diese Kamera eine Positionsbestimmungskamera. Beispielsweise kann die Aufnahmeposition der Kamera relativ zum Objektbereich, die Aufnahmerichtung und/oder die Vergrößerung der Kamera bekannt sein. Dadurch kann es möglich sein, die Position und Orientierung des Oberflächenmodells zu bestimmen.The digital image information of this camera can additionally be used to determine the position and orientation of the surface model relative to the object area. In other words this camera is a positioning camera. For example, the recording position of the camera relative to the object area, the recording direction and / or the magnification of the camera can be known. This may make it possible to determine the position and orientation of the surface model.
Dadurch ist es möglich, in der Probenkammer des Partikel strahlmikroskops digitale Bildinformation zu erfassen, die es erlaubt, das Oberflächenmodell zu berechnen. Daher können Oberflächenmodelle flexibel für das Objekt berechnet werden, das sich gerade in der Probenkammer des Partikelstrahlmikroskops befindet.This makes it possible to detect digital image information in the sample chamber of the particle beam microscope, which makes it possible to calculate the surface model. Therefore, surface models can be flexibly calculated for the object that is currently in the sample chamber of the particle beam microscope.
Alternativ oder zusätzlich kann die digitale Bildinformation erfasst werden bevor die Struktur in die Probenkammer eingebracht wird. Beispielsweise können eine oder mehrere Kameras in einer Schleusenkammer des Partikelstrahlmikroskops angeordnet sein. In der Schleusenkammer kann es möglich sein, genauere Bildinformation von der Struktur zu erhalten, da in der Schleusenkammer in der Regel keine Detektoren und keine Objektivlinse angeordnet sind, die einen Erfassungswinkel der Kamera beschränken können.Alternatively or additionally, the digital image information can be detected before the structure is introduced into the sample chamber. For example, one or more cameras can be arranged in a lock chamber of the particle beam microscope. In the lock chamber, it may be possible to obtain more accurate image information of the structure, since in the lock chamber usually no detectors and no objective lens are arranged, which can limit a detection angle of the camera.
Die Abpumpzeit zur Evakuierung der Schleusenkammer oder Messkammer kann dazu verwendet werden, das Oberflächenmodell der Struktur zu berechnen.The pump down time for evacuating the lock chamber or measuring chamber can be used to calculate the surface model of the structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erfassen digitaler Bildinformation: Erfassen digitaler Bildinformation aus zumindest zwei unterschiedlichen Aufnahmerichtungen relativ zur Struktur.According to a further embodiment, acquiring digital image information comprises: acquiring digital image information from at least two different pickup directions relative to the structure.
Das Aufnehmen digitaler Bilder aus unterschiedlichen Aufnahmerichtungen kann beispielsweise ein Ändern der Orientierung und/oder Position der Struktur relativ zu einer Bilderfassungseinrichtung, wie einer Kamera, umfassen. Beispielsweise kann die Orientierung und/oder die Position der Struktur vor einer Bilderfassungseinrichtung, wie einer Kamera verändert werden, damit durch die Kamera die Struktur aus verschiedenen Aufnahmerichtungen relativ zur Struktur aufnehmbar ist. Eine Aufnahmerichtung kann beispielsweise durch einen Vektor definiert werden, der parallel zur optischen Achse einer Kamera verläuft und die Richtung der detektierten Lichtstrahlen anzeigt.For example, capturing digital images from different shooting directions may involve changing the orientation and / or position of the structure relative to an image capture device, such as a camera. For example, the orientation and / or the position of the structure can be changed in front of an image capture device, such as a camera, so that the structure can be picked up by the camera from different pickup directions relative to the structure. A pickup direction may be defined, for example, by a vector that is parallel to the optical axis of a camera and indicates the direction of the detected light beams.
Zusätzlich oder alternativ kann die Bilderfassungseinrichtung mehrere Kameras aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie unterschiedliche Aufnahmerichtungen relativ zur Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die Bilderfassungseinrichtung zwei, drei oder mehr Kameras aufweisen.Additionally or alternatively, the image capture device may include a plurality of cameras arranged to have different pickup directions relative to the structure. For example, the image capture device may have two, three or more cameras.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Detektieren der Lichtstrahlen ein Detektieren eines an der Oberfläche der Struktur reflektierten Laserstrahls.According to another embodiment, detecting the light beams comprises detecting a laser beam reflected at the surface of the structure.
Algorithmen zur Bestimmung von Oberflächenmodellen aus reflektierten Laserstrahlen eines Laserscanners sind offenbart in der Dissertation ”Model-based Analysis and Evaluation of Point Sets from Optical 3D Laser Scanners” von Christian Teutsch, angefertigt an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg und erschienen im Shaker Verlag, Herzogenrath. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hier vollumfänglich mit einbezogen.Algorithms for the determination of surface models from reflected laser beams of a laser scanner are disclosed in the thesis "Model-based Analysis and Evaluation of Point Sets from Optical 3D Laser Scanners" by Christian Teutsch, produced at the Otto von Guericke University in Magdeburg and published in Shaker Verlag, Herzogenrath. The content of this document is hereby incorporated in full.
Beispielsweise kann das Partikelstrahlmikroskop einen Laserscanner aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er zumindest einen Teil der Oberfläche der Struktur abscannt. Der Laserscanner kann so ausgebildet sein, dass die reflektierten Laserstrahlen durch Messung der Pulslaufzeit, der Phasendifferenz der reflektierten Laserstrahlen im Vergleich zu einer Referenz und/oder durch Triangulation detektiert werden. Ferner kann der Laserscanner so ausgebildet sein, dass die Position und Orientierung der Struktur in Abhängigkeit der detektierten reflektierten Laserstrahlen ermittelbar ist.For example, the particle beam microscope may include a laser scanner configured to scan at least a portion of the surface of the structure. The laser scanner can be designed such that the reflected laser beams are detected by measuring the pulse transit time, the phase difference of the reflected laser beams in comparison to a reference and / or by triangulation. Furthermore, the laser scanner can be designed such that the position and orientation of the structure can be determined as a function of the detected reflected laser beams.
Dadurch kann es möglich sein, gleichzeitig das Oberflächenmodell der Struktur, die Position und die Orientierung der Struktur relativ zum Objektbereich zu erhalten.This makes it possible to simultaneously obtain the surface model of the structure, the position and the orientation of the structure relative to the object area.
Gemäß einer Ausführungsform wird ferner ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend computerlesbare Befehle, die, wenn geladen in den Speicher eines Computers und/oder Computernetzwerk und ausgeführt von einem Computer und/oder Computernetzwerk, bewirken, dass der Computer und/oder das Computernetzwerk ein vorangehend genanntes Verfahren durchführt.According to one embodiment, there is further provided a computer program product comprising computer readable instructions which, when loaded into the memory of a computer and / or computer network and executed by a computer and / or computer network, cause the computer and / or computer network to perform a method as aforesaid performs.
Ausführungsformen stellen ein Partikelstrahlmikroskopiesystem bereit, aufweisend: eine Objektivlinse, die einen Objektbereich aufweist; einen Objekthalter an dem ein Objekt anordenbar ist; eine Positioniervorrichtung die dazu ausgebildet ist, eine Position und/oder eine Orientierung des Objekthalters relativ zum Objektbereich zu verändern; eine Detektionsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen zu detektieren, die von einer Struktur ausgehen, wobei die Struktur zumindest einen Teil einer Oberfläche des Objekthalters und/oder einen Teil einer Oberfläche des Objekts aufweist; einen Computer, der eine Signalverbindung mit der Positioniervorrichtung und der Detektionsvorrichtung aufweist, wobei der Computer dazu konfiguriert ist ein Oberflächenmodell der Struktur abhängig von den detektierten Lichtstrahlen zu berechnen; eine Position und eine Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur relativ zum Objektbereich zu bestimmen; einen Messort relativ zum Oberflächenmodell der Struktur zu bestimmen; und das Objekt zu positionieren, abhängig von dem berechneten Oberflächenmodell der Struktur, der bestimmten Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur und dem bestimmten Messort.Embodiments provide a particle beam microscopy system, comprising: an objective lens having an object area; an object holder on which an object can be arranged; a positioning device configured to change a position and / or an orientation of the object holder relative to the object area; a detection device configured to detect light rays emanating from a structure, the structure having at least a part of a surface of the object holder and / or a part of a surface of the object; a computer having a signal connection with the positioning device and the detection device, the computer configured to calculate a surface model of the structure dependent on the detected light rays; a position and orientation of the surface model of the structure relative to To determine object area; determine a measurement location relative to the surface model of the structure; and to position the object depending on the calculated surface model of the structure, the particular position and orientation of the surface model of the structure, and the particular measurement location.
Die Detektionsvorrichtung kann eine Bilderfassungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kamera aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung einen Laserscanner aufweisen, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil der Oberfläche der Struktur abzuscannen.The detection device may comprise an image capture device, such as a camera. Alternatively or additionally, the detection device may comprise a laser scanner, which is designed to scan at least a part of the surface of the structure.
Der Objekthalter kann unmittelbar mit einer Positioniervorrichtung des Partikelstrahlmikroskops verbunden sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Objekthalter über eine andere Komponente mit der Positioniervorrichtung verbunden ist, so dass der Objekthalter durch die Positioniervorrichtung positionierbar ist. Die Positioniervorrichtung kann eine oder mehrere Antriebseinheiten, wie beispielsweise Piezoaktuatoren und/oder Stellmotoren aufweisen.The object holder can be connected directly to a positioning device of the particle beam microscope. But it is also conceivable that the object holder is connected via another component with the positioning device, so that the object holder can be positioned by the positioning device. The positioning device may have one or more drive units, such as piezoactuators and / or servo motors.
Der Computer kann dazu konfiguriert sein, das Positionieren des Objektes vollautomatisch zu steuern. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Computer das Oberflächenmodell der Struktur, die Position und Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur und den Messort auf einem Display darstellt und abhängig von Benutzereingaben das Positionieren des Objektes durchführt.The computer may be configured to control the positioning of the object fully automatically. However, it is also conceivable for the computer to represent the surface model of the structure, the position and orientation of the surface model of the structure and the measuring location on a display and to perform the positioning of the object depending on user inputs.
Dadurch kann ein Partikelstrahlmikroskopiesystem erhalten werden, das eine automatische, schnelle, präzise und einfache Positionierung des Objekts vor der Objektivlinse ermöglicht.As a result, a particle beam microscopy system can be obtained which enables automatic, fast, accurate and easy positioning of the object in front of the objective lens.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Computer ferner dazu konfiguriert ein Oberflächenmodell eines Mikroskopabschnitts des Partikelstrahlmikroskopiesystems zu berechnen; das Oberflächenmodell der Struktur und das Oberflächenmodells des Mikroskopabschnitts zu einem gemeinsamen Oberflächenmodell zusammenzuführen; einen Abstand zwischen dem Oberflächenmodell der Struktur und dem Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts abhängig von dem gemeinsamen Oberflächenmodell zu bestimmen; und beim Positionieren des Objekts den Abstand zu überwachen.According to another embodiment, the computer is further configured to calculate a surface model of a microscope section of the particle beam microscopy system; to merge the surface model of the structure and the surface model of the microscope section into a common surface model; determine a distance between the surface model of the structure and the surface model of the microscope section depending on the common surface model; and to monitor the distance when positioning the object.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Partikelstrahlmikroskopiesystem eine Positionsbestimmungskamera auf, die ausgebildet ist, ein digitales Bild der Struktur aufzunehmen; und wobei der Computer ferner dazu konfiguriert ist, die Position und die Orientierung des Oberflächenmodells der Struktur relativ zum Objektbereich abhängig von einem Vergleichen des Oberflächenmodells der Struktur mit dem digitalen Bild zu bestimmen.In accordance with another embodiment, the particle beam microscopy system includes a position determining camera configured to capture a digital image of the structure; and wherein the computer is further configured to determine the position and orientation of the surface model of the structure relative to the object region depending on a comparison of the surface model of the structure with the digital image.
Die Positionsbestimmungskamera kann ferner so ausgebildet sein, dass durch sie die Lichtstrahlen detektierbar sind, die zur Berechnung des Oberflächenmodells der Struktur dienen.The position-determining camera can also be designed such that it can detect the light beams used to calculate the surface model of the structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Computer ferner dazu konfiguriert, den Messort relativ zum Oberflächenmodell der Struktur zu speichern und einen zweiten Messort im Objektbereich in Abhängigkeit von dem gespeicherten Messort zu positionieren.According to a further embodiment, the computer is further configured to store the measurement location relative to the surface model of the structure and to position a second measurement location in the object area as a function of the stored measurement location.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Computer ferner dazu konfiguriert, nach der Positionierung des Objekts eine Feinpositionierung des Objekts relativ zur Objektivlinse abhängig von partikelstrahlmikroskopischen Bildern zu steuern.According to a further embodiment, the computer is further configured to control, after the positioning of the object, a fine positioning of the object relative to the objective lens depending on particle beam microscopic images.
Der Computer kann dazu konfiguriert sein, durch Steuersignale an die Positioniervorrichtung, die Feinpositionierung zu steuern. Der Computer kann ferner konfiguriert sein, die partikelstrahlmikroskopischen Bilder zur Steuerung der Feinpositionierung automatisch auszuwerten.The computer may be configured to control fine positioning by control signals to the positioning device. The computer may be further configured to automatically evaluate the particle beam microscopic images to control fine positioning.
Ausführungsformen stellen ein Partikelstrahlmikroskopiesystem bereit, umfassend: eine Objektivlinse, die einen Objektbereich aufweist; einen Objekthalter, an dem ein Objekt anordenbar ist; eine Positioniervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Position und/oder eine Orientierung des Objekthalters relativ zum Objektbereich zu verändern; eine Detektionsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen zu detektieren, die von einer Struktur ausgehen, wobei die Struktur zumindest einen Teil einer Oberfläche des Objekthalters und/oder einen Teil einer Oberfläche des Objekts aufweist; einen Computer, der eine Signalverbindung mit der Positioniervorrichtung und der Detektionsvorrichtung aufweist; wobei der Computer dazu konfiguriert ist, ein Oberflächenmodell der Struktur abhängig von den detektierten Lichtstrahlen zu berechnen, ein Oberflächenmodell eines Mikroskopabschnitts des Partikelstrahlmikroskopiesystems zu berechnen; das Oberflächenmodells der Struktur und das Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts zu einem gemeinsamen Oberflächenmodell zusammenzuführen; einen Abstand zwischen dem Oberflächenmodell der Struktur und dem Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts abhängig von dem gemeinsamen Oberflächenmodell zu berechnen; und den Abstand bei einer Positionierung des Objekts zu überwachen.Embodiments provide a particle beam microscopy system comprising: an objective lens having an object area; an object holder to which an object can be arranged; a positioning device configured to change a position and / or an orientation of the object holder relative to the object area; a detection device configured to detect light rays emanating from a structure, the structure having at least a part of a surface of the object holder and / or a part of a surface of the object; a computer having a signal connection with the positioning device and the detection device; wherein the computer is configured to calculate a surface model of the structure dependent on the detected light rays, to calculate a surface model of a microscope section of the particle beam microscopy system; to merge the surface model of the structure and the surface model of the microscope section into a common surface model; calculate a distance between the surface model of the structure and the surface model of the microscope section depending on the common surface model; and to monitor the distance when positioning the object.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung eine Bilderfassungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Lichtstrahlen durch Erfassen digitaler Bildinformation der Struktur zu detektieren.According to a further embodiment, the detection device has an image capture device, which is designed to detect the light beams by acquiring digital image information of the structure.
Die Bilderfassungseinrichtung kann beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine Einzelbildkamera oder eine Videokamera sein. The image capture device can be, for example, a camera, in particular a single-frame camera or a video camera.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Bilderfassungseinrichtung und die Positioniervorrichtung so ausgebildet, dass eine Aufnahmerichtung der Bilderfassungseinrichtung relativ zur Struktur veränderbar ist.According to a further embodiment, the image capture device and the positioning device are designed such that a receiving direction of the image capture device is variable relative to the structure.
Beispielsweise kann die Positioniervorrichtung so ausgebildet sein, dass durch eine Änderung der Position und/oder Orientierung der Struktur relativ zur Bilderfassungseinrichtung die Aufnahmerichtung der Bilderfassungseinrichtung relativ zur Struktur verändert wird.For example, the positioning device can be designed so that the recording direction of the image capture device is changed relative to the structure by changing the position and / or orientation of the structure relative to the image capture device.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Bilderfassungseinrichtung eine erste Kamera und eine zweite Kamera auf, wobei eine Aufnahmerichtung der ersten Kamera und eine Aufnahmerichtung der zweiten Kamera unterschiedlich sind.According to one embodiment, the image capture device has a first camera and a second camera, wherein a take-up direction of the first camera and a take-up direction of the second camera are different.
Die digitale Bildinformation der ersten Kamera und der zweiten Kamera kann dazu verwendet werden, das Oberflächenmodell der Struktur zu berechnen und/oder die Position und Orientierung der Struktur relativ zum Objektbereich zu bestimmen.The digital image information of the first camera and the second camera can be used to calculate the surface model of the structure and / or to determine the position and orientation of the structure relative to the object region.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung einen Laserscanner auf.According to a further embodiment, the detection device has a laser scanner.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Partikelstrahlmikroskops beschriebenen Merkmale und Vorteile sind entsprechend auch für das erfindungsgemäße Partikelstrahlmikroskopiesystem zutreffend. Die vorstehenden Ausführungsformen und darin beschriebenen Aspekte müssen nicht getrennt betrachtet werden, sondern können miteinander kombiniert werden.The features and advantages described with reference to the method according to the invention for operating a particle beam microscope are correspondingly also applicable to the particle beam microscopy system according to the invention. The above embodiments and aspects described therein need not be considered separately, but may be combined with each other.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die vorstehenden sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher hervorgehen. Es wird betont, dass nicht alle möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung notwendigerweise alle oder einige der hier angegebenen Vorteile erzielen.The foregoing and other advantageous features of the invention will become more apparent from the following detailed description of the exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It is emphasized that not all possible embodiments of the present invention necessarily achieve all or some of the advantages indicated herein.
Detaillierte Beschreibung von beispielhaften AusführungsformenDetailed Description of Exemplary Embodiments
Ein erstes Objekt
An einem Austrittsende der Objektivlinse
Um eine elektronenmikroskopische Abbildung mit der Objektivlinse
An dem Objekthalter
Das Partikelstrahlmikroskopiesystem
Das Partikelstrahlmikroskopiesystem
Die digitalen Bilder, die im Speicher
Eine dritte CCD-Kamera
Die eine oder mehrere CCD-Kameras in der Schleusenkammer
Dadurch kann das Berechnen des Oberflächenmodells abhängig von digitaler Bildinformation erfolgen, die in der Schleusenkammer erfasst wurde. In der Schleusenkammer wird das Erfassen der digitalen Bildinformation nicht durch die Objektivlinse und/oder Detektoren behindert.This allows the surface model to be calculated as a function of digital image information acquired in the lock chamber. In the lock chamber, the acquisition of the digital image information is not obstructed by the objective lens and / or detectors.
Alternativ ist es denkbar, dass das Berechnen des Oberflächenmodells abhängig von der digitalen Bildinformation der ersten CCD-Kamera
Ferner weist das Oberflächenmodell der Struktur
Der Computer
Das Oberflächenmodell des Mikroskopabschnitts
Der Computer
Abhängig von den bekannten Positionen, den bekannten Aufnahmerichtungen und Vergrößerungen der ersten und/oder zweiten CCD-Kamera
Der Computer
Abhängig von der relativen Position und Orientierung des Oberflächenmodells
Das Oberflächenmodell der Struktur
Abhängig von dem berechneten gemeinsamen Oberflächenmodell
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