專利名稱：粒子束顯微鏡及操作粒子束顯微鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粒子束顯微鏡以及操作粒子束顯微鏡的方法。更具體的，本發(fā)明涉及電子顯微鏡，例如掃描電子顯微鏡以及操作掃描電子顯微鏡的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)樣本被粒子束顯微鏡，例如電子顯微鏡，成像或處理時，它們通常被保存于樣本室中的真空環(huán)境中。樣本室通過真空泵被抽真空。一般，在較高真空且大約22. 5Τοπ·的范圍的樣本室中的真空水平下，用掃瞄電子顯微鏡進(jìn)行測量。樣本室因此被設(shè)計(jì)成真空容器， 具有堅(jiān)固的壁和凸緣，從而大氣泄漏的泄漏率能夠被保持的盡可能的低。因此，真空容器通常都沒有足夠大從而使用戶能夠通過目視觀察來控制物鏡前方物體的定位的窗口。一般，樣本的定位由置于樣本室中的CXD相機(jī)監(jiān)視。相機(jī)獲得樣本和物鏡的視頻圖像，其被顯示于顯示器上。使用者通過看所述視頻圖像能夠?qū)崟r地觀察定位過程并通過被傳送至定位設(shè)備的控制信號來控制樣本的定位。但是，被顯示的視頻圖像僅能夠向用戶提供樣本室內(nèi)部的二維圖像，從而難于相對物鏡精確地定位物體。此外，用于觀察物體表面的CCD相機(jī)的視角通常被物鏡和探測器阻擋，特別是當(dāng)物體接近物鏡放置時。因此，用戶經(jīng)常無法確定樣本的哪部分被電子束照射。除了物鏡，通常還有置于樣本室內(nèi)部的其它元件，其可能在定位過程中阻擋至樣本的視線。這類元件例如是探測器，噴氣系統(tǒng)以及操縱器。在定位過程中，這類元件還可能與樣本發(fā)生碰撞。當(dāng)若干物體，特別是具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的物體置于載物臺以被定位到物鏡前方時，執(zhí)行定位甚至更加復(fù)雜。由于定位過程的執(zhí)行不精確，所以有可能發(fā)生碰撞，從而可能導(dǎo)致物體或電子顯微鏡的元件的損壞。人們已經(jīng)認(rèn)識到，在粒子束顯微鏡內(nèi)部對樣本進(jìn)行定位是復(fù)雜的。因此，操作粒子束顯微鏡來在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)執(zhí)行定位過程需要大量的經(jīng)驗(yàn)
發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供了一種操作粒子束顯微鏡的方法，所述粒子束顯微鏡包括具有目標(biāo)區(qū)域的物鏡，所述方法包括探測從結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或粒子，其中所述結(jié)構(gòu)包括物體表面的至少一部分和/或粒子束顯微鏡的載物臺表面的至少一部分；根據(jù)探測到的光線和/或粒子生成所述結(jié)構(gòu)的表面模型；確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向； 相對所述結(jié)構(gòu)的表面模型確定測量部位；并根據(jù)所生成的所述結(jié)構(gòu)的表面模型、根據(jù)所確定的所述結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向以及根據(jù)確定的測量部位定位所述物體。因此，提供了一種操作粒子束顯微鏡的方法，其允許相對于粒子束顯微鏡的元件， 具體而言是相對于物鏡，高精度地定位樣本。具體地，可以在物鏡的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)以高精度在短時間內(nèi)定位所述物體表面上要進(jìn)行測量的部位。因此，即使對于沒有經(jīng)驗(yàn)的使用者，也可以在短時間進(jìn)行測量。例如，粒子束顯微鏡可為掃描電子顯微鏡。粒子束顯微鏡的其它例子是聚焦離子束系統(tǒng)，特別是氦離子顯微鏡。結(jié)構(gòu)表面模型的生成是根據(jù)探測到的光線和/或粒子進(jìn)行的。表面模型可以僅僅根據(jù)探測到的光線而生成。換言之，表面模型僅由通過所探測到的光線而獲得的信息來生成。但是，附加的信息被用于生成表面模型也是可以想到的。例如，表面模型的生成可以基于通過在對光線和/或粒子的探測之外附加進(jìn)行的測量獲得的數(shù)值。因此，可以加快生成表面模型的速度。表面模型可以例如根據(jù)坐標(biāo)測量設(shè)備進(jìn)行的測量而確定。更進(jìn)一步， 結(jié)構(gòu)至少一部分的表面模型，特別是載物臺表面的至少一部分，可以基于CAD繪圖生成?？梢圆捎霉饷魝鞲衅?，特別是半導(dǎo)體傳感器，來探測光線。可由計(jì)算機(jī)生成表面模型。物體的定位可以包括由計(jì)算機(jī)控制的自動定位。此外，可以采用光敏圖像捕獲裝置探測光線。所述圖像捕獲裝置可包括圖像傳感器，例如CXD圖像傳感器。光敏圖像捕獲裝置可以例如包括相機(jī)，特別是CXD相機(jī)。光敏圖像捕獲裝置可以被配置和設(shè)置成能夠獲得數(shù)字圖像，其中所述數(shù)字圖像表示或顯示結(jié)構(gòu)的至少一部分。另外，能夠想到的是，被探測光是激光束，該激光束被所述結(jié)構(gòu)散射或反射。激光束可以由掃描所述結(jié)構(gòu)的激光掃描儀產(chǎn)生?；谔綔y到的激光束，至少可以執(zhí)行以下操作之一通過對光脈沖的往返時間計(jì)時進(jìn)行飛行時間測量；相位比較和/或三角測量(triangulation)。所述光敏圖像捕獲裝置的圖像傳感器可以例如包括C⑶圖像傳感器和/或光敏二極管。所述光線的波長可以在400納米至700納米之間。光線可由光源發(fā)射且被結(jié)構(gòu)散射或反射。例如，在粒子束顯微鏡的樣本室中，可以設(shè)置照亮樣本室的內(nèi)部的光源。光線可以是激光束的光線，其由激光掃描儀產(chǎn)生，其中該激光掃描儀被配置成采用激光束掃描結(jié)構(gòu)的表面。可替代地或附加地，光線從設(shè)置于所述結(jié)構(gòu)處的光源發(fā)出也是可以想到的。所述光源可以例如是發(fā)光二極管(LED)。可以在物體和/或載物臺位于樣本室中時進(jìn)行光線的探測。可替代地或附加地， 可以在物體和/或載物臺位于樣本室外時進(jìn)行光線的探測。例如，光線的探測可以在粒子束顯微鏡的裝載鎖定室中進(jìn)行。所述裝載鎖定室可以被配置從而物體首先被裝載到裝載鎖定室。在裝載鎖定室抽真空后，物體被傳送到樣本室。因此，為了插入新的樣本，樣本室不必透氣。因而，裝載鎖定室抽真空的時間可以被用來探測光線以及生成表面模型。光線的探測在真空系統(tǒng)外部進(jìn)行也是可以想到的，所述真空系統(tǒng)包括裝載鎖定室和樣本室。例如， 光線的探測可以在大氣壓下進(jìn)行。探測到的粒子可以為帶電粒子。所述粒子可以是電子。電子可以是次級電子和/ 或背向散射電子。此外，粒子可以是離子，例如氦離子或次級離子。粒子從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出。粒子可以從物體的被粒子束顯微鏡的初級束照射的一部分發(fā)出。換言之，粒子可以從初級束的撞擊位置或撞擊區(qū)域發(fā)出。初級束可以是可掃描的初級束?？梢圆捎靡粋€或多個粒子探測器來探測粒子。所述粒子探測器被配置從而使由粒子束撞擊位置發(fā)出的粒子被探測到。目標(biāo)區(qū)域可以被定義為相對于粒子束顯微鏡的空間區(qū)域，其中粒子束顯微鏡被配置使得能夠從物體的布置在所述空間區(qū)域中的一部分獲得圖像。換句話說，目標(biāo)區(qū)域可以表示能夠由粒子束顯微鏡的初級束掃描的空間區(qū)域。例如，物體是晶元或工件。掃描電子顯微鏡可以被用于獲得該晶元或工件的表面圖像。所述結(jié)構(gòu)可以是一個表面。該表面可以是三維的。所述結(jié)構(gòu)可以是一個包括物體表面的至少一部分和/或載物臺表面的至少一部分的表面。所述結(jié)構(gòu)可包括通過定位設(shè)備能夠相對于目標(biāo)區(qū)域移動的表面。進(jìn)一步可以想到的是，所述結(jié)構(gòu)包括粒子束顯微鏡的另一元件表面的至少一部分。進(jìn)一步可以想到的是，所述結(jié)構(gòu)不包括物體的全部或全部暴露的表面。所述結(jié)構(gòu)不是必須包括物體的表面。例如，如果物體與載物臺的尺寸相比要小，所述結(jié)構(gòu)包括載物臺表面的一部分而不包括物體表面的任一部分可能就足夠了。所述載物臺可以被定義成粒子束顯微鏡的一個元件，其被配置成將物體保持于其上以進(jìn)行測量。例如， 所述載物臺可包括物體所附的表面。所述物體可以通過粘結(jié)劑和/或載物臺的螺釘附于載物臺。所述物體可以附于載物臺且所述載物臺可以附于定位設(shè)備。載物臺可以配置成在物體和定位設(shè)備之間提供機(jī)械連接。換言之，物體和載物臺可以通過定位設(shè)備而被同時定位在粒子束顯微鏡中。所述表面模型可以是表示結(jié)構(gòu)的外形或形狀的的模型。換句話說，結(jié)構(gòu)的表面模型可以是所述結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表達(dá)。例如，表面模型與所述結(jié)構(gòu)的最大距離可以小于10毫米， 小于1毫米，小于0.1毫米，小于10微米，小于1微米，小于100納米或小于10納米?？梢匝乇砻婺Ｐ偷谋砻娣ň€測量所述距離，其中所述表面模型相對于所述結(jié)構(gòu)定位成使得距離平方的總和或積分最小。因此，表面模型能夠以預(yù)定的精度表示所述結(jié)構(gòu)。表面模型的精度可以被選擇從而可以預(yù)定的定位精度相對于物鏡對所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位。例如定位精度可以小于100納米，小于1微米，小于10微米，小于0. 1毫米，小于0. 5毫米，小于1毫米或小于5毫米。表面模型可以表示平坦的二維結(jié)構(gòu)。例如，晶元的表面模型可以是圓盤，其中所述圓盤的邊緣表示晶元的外緣。表面模型可以是三維的表面模型。三維表面模型可以被定義從而其包括不平的表面。例如，三維表面模型可表示圓柱體或長方體的側(cè)面和頂面(即不含其底面)。例如，表面模型包括一系列的點(diǎn)或由其構(gòu)成。換句話說，表面模型可包括點(diǎn)云或由其構(gòu)成。點(diǎn)的數(shù)量可以，例如，大于10，大于100，大于1000或大于10000。此外，點(diǎn)的數(shù)量可以，例如小于101°點(diǎn)或小于IO9點(diǎn)。每個點(diǎn)可以由三維坐標(biāo)值定義，其表示點(diǎn)在空間中相對于坐標(biāo)系的位置。至少一部分點(diǎn)可以通過幾何體如線段，多邊形，平面段，弧面段和/或弧線段連接。所述平面段可以包括三角平面段和/或梯形平面段。對于每個點(diǎn)，該點(diǎn)和同它相鄰最近的點(diǎn)之間的距離可以，小于5毫米，小于1毫米，小于0. 1毫米，小于10微米，小于1微米， 小于100納米或小于10納米。附加地或可替代地，表面模型可至少部分地基于仿樣函數(shù)(spline)。換言之，表面模型可以基于一系列多項(xiàng)式表面函數(shù)，其中多項(xiàng)式表面函數(shù)描述了表面模型的至少一部分。多個次數(shù)小于或等于四的多項(xiàng)式表面函數(shù)足以獲得表面模型的預(yù)定精度。表面模型進(jìn)一步可包括標(biāo)記，其中所述標(biāo)記對應(yīng)于結(jié)構(gòu)上的標(biāo)記。例如，所述結(jié)構(gòu)可包括標(biāo)記，所述標(biāo)記可以通過對光線和/或粒子的探測而被探測到。這些標(biāo)記可以，例如，是所述結(jié)構(gòu)上的彩色編碼標(biāo)記或部分，其具有的反射性不同于結(jié)構(gòu)上環(huán)繞標(biāo)記部分的反射性。物鏡可以是電子束物鏡或用于聚焦離子束的物鏡。此外，粒子束顯微鏡的其它元件，例如粒子探測器或用于物體準(zhǔn)備的元件，也可包括目標(biāo)區(qū)域。粒子探測器例如是次級電子探測器(也被稱作SE探測器)，用于X射線的能量色散探測器(也被稱作EDX探測器) 以及電子背向散射電子探測器(也被稱作EBSD探測器)。用于物體準(zhǔn)備的元件的例子有噴氣系統(tǒng)，聚焦離子束系統(tǒng)(FIB)以及微操縱器。另外，表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向被確定。所述確定表面模型的位置和定向可包括表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值。剛性體包括六個移動自由度。這六個移動自由度例如表達(dá)為三個平動坐標(biāo)值以及三個旋轉(zhuǎn)角度值。在平動情況下，剛性體的所有點(diǎn)以相同的平動矢量移動。三個平動坐標(biāo)值共同定義了剛性體的位置；在轉(zhuǎn)動情況下，剛性體的所有點(diǎn)以相對于旋轉(zhuǎn)軸的角度旋轉(zhuǎn)。 所述三個旋轉(zhuǎn)角定義了剛性體的定向。表面模型的定向可以由偏轉(zhuǎn)角，俯仰角，滾動角來表示或由歐拉角來表示。確定表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向，使得表面模型的位置和定向與所述結(jié)構(gòu)相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向?qū)?zhǔn)?？梢曰诮Y(jié)構(gòu)的表面模型確定結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向。例如，由所確定的結(jié)構(gòu)的表面模型可以知道結(jié)構(gòu)的范圍和/或結(jié)構(gòu)的標(biāo)記之間的距離。此外，根據(jù)探測到的光線可以相對目標(biāo)區(qū)域確定表面模型的位置和定向。具體地，位置和定向的確定可以基于光敏圖像捕獲裝置的數(shù)字圖像，其中所述數(shù)字圖像描繪了結(jié)構(gòu)的至少一部分。附加地或可替換地，可以根據(jù)在計(jì)算機(jī)和定位設(shè)備之間傳輸?shù)男盘柎_定位置和定向。例如，所述定位設(shè)備可包括配置成測量結(jié)構(gòu)的位置和/或定向的測量單元。附加地或可替換地，可以根據(jù)由控制器傳輸至定位設(shè)備的控制信號確定結(jié)構(gòu)的位置和/或定向。所述控制器可以，例如，是計(jì)算機(jī)。附加地或可替換地，結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向的確定可基于探測到的由所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子。粒子探測器可以在初級束的不同的焦距下探測所述粒子。附加地或可替換地，結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向的確定可基于描繪了結(jié)構(gòu)的至少一部分的粒子顯微圖像。結(jié)構(gòu)的定位可以由粒子束顯微鏡的定位設(shè)備進(jìn)行。所述定位設(shè)備可包括一個或多個致動器。載物臺可被設(shè)置于定位設(shè)備。由此，定位設(shè)備被配置成通過控制一個或多個致動器，能夠在粒子束顯微鏡中相對于物鏡、相對于探測器和/或相對于用于物體準(zhǔn)備的元件定位物體。所述定位可以，具體地，包括在物鏡的目標(biāo)區(qū)域中定位測量部位。另外，定位還可以包括測量定向的調(diào)節(jié)。所述測量定向被定義為物體的用于進(jìn)行測量的一個定向。測量定向例如可以由三個旋轉(zhuǎn)角度定義。測量部位可表示物體表面的被進(jìn)行測量或獲取粒子顯微圖像的一部分。測量部位可以位于結(jié)構(gòu)表面模型的外部?？梢愿鶕?jù)經(jīng)由電腦的用戶輸入相對于表面模型確定測量部位。例如，基于所述表面模型在計(jì)算機(jī)顯示器上的二維圖示，用戶可以選擇他希望進(jìn)行測量或獲得圖像的表面模型的一部分。根據(jù)用戶的輸入，計(jì)算機(jī)可以相對于表面模型確定或計(jì)算測量部位。根據(jù)確定的表面模型進(jìn)行定位。所述定位可以包括結(jié)構(gòu)表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值。 根據(jù)表面模型和相對于所述表面模型的測量部位，可以確定定位方向以使測量部位位于目標(biāo)區(qū)域中。此外，基于表面模型，用戶或計(jì)算機(jī)可以確定在哪個測量定向進(jìn)行測量或獲取圖像。物體的定位可以由計(jì)算機(jī)控制。但是，用戶手動控制物體的定位也是可以想到的，其中例如結(jié)構(gòu)的表面模型、結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向以及測量部位被顯示于計(jì)算機(jī)的顯示器上。根據(jù)用戶的輸入，計(jì)算機(jī)定位所述物體。根據(jù)另一個實(shí)施例，物體的定位進(jìn)一步包括定位路徑的確定。所述定位路徑可以由計(jì)算機(jī)根據(jù)表面模型、所確定的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向、測量部位和/ 或測量定向確定。所述定位路徑可以被確定以使所述測量部位位于目標(biāo)區(qū)域中。此外，定位路徑可被確定從而在不發(fā)生碰撞的情況下進(jìn)行定位。根據(jù)一實(shí)施例，物體的定位包括將測量部位設(shè)置在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。根據(jù)另一個實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括在將測量部位設(shè)置于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)之后調(diào)節(jié)物鏡的焦點(diǎn)。通過根據(jù)所述方法將測量部位設(shè)置于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，使所述結(jié)構(gòu)相對于物鏡的位置和定向以相對更高的精度被獲知。通常以一定精度調(diào)節(jié)掃描電子顯微鏡的焦點(diǎn)，該精度在幾納米(nm)至幾微米(ym)的范圍內(nèi)，取決于掃描電子顯微鏡的設(shè)定放大率。焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)可以通過根據(jù)獲得的粒子顯微圖像來設(shè)定粒子束光學(xué)系統(tǒng)的操作參數(shù)而自動地執(zhí)行。高精度確定結(jié)構(gòu)位置和定向的結(jié)果是，焦點(diǎn)的自動調(diào)節(jié)得到緩解。因此，具體地，焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)可以在短時間內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)一實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括生成粒子束顯微鏡的顯微鏡部分的表面模型；組合所述結(jié)構(gòu)的表面模型和顯微鏡部分的表面模型以形成組合表面模型；以及，根據(jù)組合表面模型計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型和顯微鏡部分表面模型之間的距離；其中物體的定位包括監(jiān)視所述距離。因此，可以在粒子束顯微鏡中快速的移動物體而避免碰撞的危險，所述碰撞可能損壞物體或粒子顯微鏡。具體地，能夠?qū)哂袕?fù)雜的幾何形狀的物體或一起安置于載物臺上的多個物體進(jìn)行安全的定位。顯微鏡部分可以至少是粒子束顯微鏡的元件表面的一部分。所述元件例如是樣本室，探測器，操縱器，供氣裝置和/或物鏡。組合表面模型可以被定義成表面模型，在該表面模型中結(jié)構(gòu)的表面模型和顯微鏡部分的表面模型的互相相對布置對應(yīng)于在樣本室中結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分的相對布置?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)表面模型的組合。顯微鏡部分的表面模型可包括點(diǎn)和/或幾何物體，例如關(guān)于結(jié)構(gòu)的表面模型所描述的。組合以生成組合表面模型可以包括相對于顯微鏡部分的表面模型確定結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向。相對于顯微鏡部分的表面模型確定結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向可包括獲得表示或示出所述結(jié)構(gòu)的至少一部分的數(shù)字圖像，其中所述數(shù)字圖像從相對于顯微鏡部分的觀察點(diǎn)位置獲得。所述數(shù)字圖像可以由光敏圖像捕獲裝置生成，和/或數(shù)字圖像可以是粒子顯微圖像。另外，所述數(shù)字圖像可以示出顯微鏡部分的至少一部分。所獲得的數(shù)字圖像隨后可與結(jié)構(gòu)的表面模型進(jìn)行比較。根據(jù)比較，可以確定結(jié)構(gòu)的表面模型相對于顯微鏡部分的表面模型的位置和定向。所述比較可包括數(shù)字圖像的分害ι]。所述分割包括下述方法之一或其組合面向像素的方法，面向邊緣的方法，面向區(qū)域的方法，基于模型的方法，基于紋理的方法和/或面向色彩的方法。具體地，所述比較可包括根據(jù)于結(jié)構(gòu)的表面模型的基于模型分割方法。附加地或可替代地，所述方法可包括從數(shù)字圖像中提取特征，其中所提取的特征涉及結(jié)構(gòu)的表面模型的特征。這類特征例如是邊緣，表面形貌，和/或可探測的標(biāo)記。所述比較可包括應(yīng)用程序來進(jìn)行邊緣探測，頻率濾波和/或圖案識別。此外，所述比較可包括對表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值。附加地或可替代地，組合以形成組合表面模型可以基于計(jì)算機(jī)和定位設(shè)備之間傳輸?shù)男盘杹韺?shí)現(xiàn)。例如，定位設(shè)備可包括測量單元，其被配置用于確定結(jié)構(gòu)相對于顯微鏡部分的位置和定向。此外，結(jié)構(gòu)的表面模型相對于顯微鏡部分的表面模型的位置和/或定向可以根據(jù)控制信號確定，該控制信號從控制器傳輸?shù)蕉ㄎ辉O(shè)備。所述控制器可以是例如計(jì)算機(jī)?？商娲鼗蚋郊拥兀M合以形成組合表面模型可以基于探測到的從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子來實(shí)現(xiàn)。粒子探測器可以在初級束的不同的焦距下探測粒子?？商娲鼗蚋郊拥兀Y(jié)構(gòu)的表面模型相對于顯微鏡部分的表面模型的位置和定向可以根據(jù)粒子顯微圖像確定，所述粒子顯微圖像表示或示出了所述結(jié)構(gòu)的至少一部分。根據(jù)所述組合表面模型，結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分之間的距離是能夠確定的。可以根據(jù)所確定的距離來探測顯微鏡部分和所述結(jié)構(gòu)之間面臨的碰撞。根據(jù)一實(shí)施例，所述方法包括根據(jù)組合表面模型確定定位路徑。所述定位路徑可由計(jì)算機(jī)計(jì)算。所述距離可表示結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分的最小距離。兩個物體之間的最小距離可以通過確定兩個物體上任意兩點(diǎn)間的最小距離來確定，其中通過兩點(diǎn)之間的線連接兩個物體。例如，距離的確定可包括比較點(diǎn)對之間的距離，其中每一對包括顯微鏡部分表面模型上的一點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的表面模型上的一點(diǎn)。根據(jù)比較，可以確定所有點(diǎn)對中距離最小的一點(diǎn)對。所述距離可以由計(jì)算機(jī)計(jì)算。此外，距離的確定可包括對結(jié)構(gòu)表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值和/或?qū)︼@微鏡部分表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值。距離的確定可包括確定或計(jì)算點(diǎn)對之間的距離，其中每個點(diǎn)對包括結(jié)構(gòu)上的一點(diǎn)和顯微鏡部分上的一點(diǎn)；且確定所有點(diǎn)對中距離最小的一點(diǎn)對。根據(jù)表面模型來確定碰撞的算法公開于由Fraimhofer IRB出版社出版的Gabriel Zachmann (達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué))的博士論文“Virtural Reality inAssembly Simulation-Collision Detection, Simulation Algorithms and Interaction Techniques"；其內(nèi)容這里全文引用。此外，碰撞探測的算法公開于Dominik Henrich等人的文章"Schnelle Kollisionserkennung durch parallele Abstandsberechnung，，，出版于 13. Fachgespraech Autonome Mobile Systeme (AMS ‘97)，斯圖加特，10 月 6 號至 7 號， 1997，由Springer出版社出版，“hformatik Aktuell”系列，其內(nèi)容在這里全文引用。所述距離的監(jiān)視可包括當(dāng)所述距離低于預(yù)定或預(yù)定的容許距離時，通過粒子束顯微鏡系統(tǒng)發(fā)出通知或警告信號。可替代地或附加地，可以想到當(dāng)所述距離小于容許距離時， 定位設(shè)備對載物臺的定位將自動停止。所述容許距離可以是預(yù)定的。所述容許距離可以被確定從而防止結(jié)構(gòu)和顯微區(qū)域之間的碰撞。此外，容許距離的確定可以考慮結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分被組合表面模型所近似的精度。根據(jù)另一實(shí)施例，物體的定位包括根據(jù)組合表面模型確定定位路徑。定位路徑的確定可包括沿著定位路徑確定結(jié)構(gòu)表面模型和顯微鏡部分表面模型之間的距離。物體的定位可根據(jù)確定的定位路徑實(shí)現(xiàn)。通過借助計(jì)算機(jī)自動地確定定位路徑，可以在不發(fā)生碰撞的同時快速自動的定位。但是，也可以想到的是用戶可以手動進(jìn)行定位，其中定位移動可能導(dǎo)致的碰撞可以通過通知，警告信號，和/或定位過程的中止來避免。根據(jù)另一實(shí)施例，相對于目標(biāo)區(qū)域確定結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向包括從所述結(jié)構(gòu)的至少一部分生成數(shù)字圖像；并將結(jié)構(gòu)的表面模型與該數(shù)字圖像進(jìn)行比較。所述數(shù)字圖像可以用光敏圖像捕獲裝置獲得?？商娲鼗蚋郊拥?，可以通過用粒子束顯微鏡的初級束掃描結(jié)構(gòu)的一部分獲得數(shù)字圖像。所述數(shù)字圖像可以是粒子顯微圖像。所述比較包括識別數(shù)字圖像的特征，其中數(shù)字圖像的特征與結(jié)構(gòu)的表面模型的特征或組合表面模型的特征相對應(yīng)。換句話說，所述比較包括識別表面模型的表現(xiàn)或表示于數(shù)字圖像中的特征。所述特征可以，例如，包括邊緣，標(biāo)記，和/或結(jié)構(gòu)和/或顯微鏡部分的表面形貌。所述比較可包括應(yīng)用程序來進(jìn)行邊緣探測，頻率濾波和/或圖案識別。此外，所述比較可包括對表面模型的點(diǎn)進(jìn)行插值。所述比較可包括分割數(shù)字圖像。所述分割可包括下列方法之一或其組合面向像素的方法，面向邊緣的方法，面向區(qū)域的方法，基于模型的方法，基于紋理的方法。具體地，所述比較可包括根據(jù)結(jié)構(gòu)的表面模型進(jìn)行分割的基于模型的方法。數(shù)字圖像可以與結(jié)構(gòu)表面模型的二維圖像進(jìn)行比較。所述二維圖像可以通過在給定的位置和定向上將表面模型投射于一平面來生成。該二維圖像可以與數(shù)字圖像比較以確定所述給定的位置和定向是否與結(jié)構(gòu)的位置與方向相對應(yīng)。根據(jù)另一個實(shí)施例，相對于目標(biāo)區(qū)域確定結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向是基于數(shù)字圖像，基于圖像捕獲裝置的觀察點(diǎn)位置以及基于所述結(jié)構(gòu)的表面模型而進(jìn)行的。根據(jù)另一個實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括相對于結(jié)構(gòu)的表面模型以及相對于測量部位確定第二測量部位；根據(jù)測量部位和第二測量部位重新定位物體。根據(jù)結(jié)構(gòu)的表面模型可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重新定位。相對于結(jié)構(gòu)表面模型的測量部位可以被存儲，具體地，存儲于計(jì)算機(jī)的存儲設(shè)備中。存儲相對于表面模型的測量部位可包括存儲點(diǎn)相對于表面模型的坐標(biāo)?？商娲鼗蚋郊拥兀鄬τ诒砻婺Ｐ偷臏y量定向可以被存儲。 所述測量定向可以被定義為結(jié)構(gòu)在進(jìn)行測量時的定向。第二測量部位可以是與存儲的測量部位相同的測量部位。因此可以再次找到已測量的部位。因此，可以通過操作定位設(shè)備使得物體被移動后重新調(diào)節(jié)測量定向和/或再次尋找測量部位。物體可以被移動，例如，以在粒子束顯微鏡外部進(jìn)行準(zhǔn)備。這允許獲得對完全相同的部位和/或完全相同的定向的測量。此外，可以將存儲的由粒子束顯微鏡獲得的圖像分配到存儲的測量部位和/或測量定向。根據(jù)另一實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括生成表示測量部位的至少一部分的粒子顯微圖像；識別粒子顯微圖像的區(qū)域；根據(jù)被識別的區(qū)域調(diào)節(jié)物體的位置和/或定向?；诹Ｗ语@微圖像的識別區(qū)域的所述調(diào)節(jié)可以比基于結(jié)構(gòu)表面模型定位的精度高的精度實(shí)現(xiàn)。換句話說，基于所述結(jié)構(gòu)表面模型的定位能夠提供粗定位，其后是基于粒子顯微圖像的識別區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的精確定位。具體地，可以以與粒子顯微圖像的分辨率對應(yīng)的精度可再現(xiàn)地再次找到測量部位。粒子顯微圖像的區(qū)域的識別可包括將粒子顯微圖像與存儲的粒子顯微圖像進(jìn)行比較。存儲的粒子顯微圖像可以在之前的定位過程中獲得。因而，可以識別物體的已經(jīng)獲得了粒子顯微圖像的一部分。另外，粒子顯微圖像的區(qū)域的識別可包括粒子顯微圖像的分害I]、粒子顯微圖像的邊緣探測和/或頻率濾波。因此，在粒子顯微圖像中可以確定要通過粒子束顯微鏡而被研究的特征。基于粒子顯微圖像的被識別區(qū)域，可以確定定位路徑用于以較高放大率獲得被識別區(qū)域的圖像。計(jì)算機(jī)可配置成根據(jù)被識別區(qū)域進(jìn)行定位。根據(jù)一實(shí)施例，對光線和/或粒子的探測包括在多個不同焦距下探測光線和/或粒子。所述焦距可以是光敏圖像捕獲裝置的焦距和/或初級束的焦距。初級束的焦距可為從粒子束顯微鏡的粒子光學(xué)系統(tǒng)的參考點(diǎn)到粒子顯微鏡的初級束的束腰的距離。所述參考點(diǎn)可以是例如物鏡的主平面或粒子束顯微鏡的粒子光學(xué)系統(tǒng)的元件。光敏圖像捕獲裝置的焦距可以是光敏圖像捕獲裝置的光學(xué)系統(tǒng)例如透鏡組的焦距。根據(jù)一實(shí)施例，結(jié)構(gòu)表面模型的生成進(jìn)一步包括根據(jù)以多個焦距探測到的光線和/或探測到的粒子生成一系列圖像區(qū)域堆棧；其中，作為多個堆棧中的同一堆棧的一部分的圖像區(qū)域，表示所述結(jié)構(gòu)的同一部分；根據(jù)相應(yīng)堆棧的圖像區(qū)域?yàn)槎鄠€堆棧中的每一堆棧確定對焦(in-focus)區(qū)域。每個圖像區(qū)域可以是數(shù)字圖像的一組像素。數(shù)字圖像可以在光敏圖像捕獲設(shè)備和 /或初級束的焦距下獲得。每個圖像區(qū)域的生成可以通過從數(shù)字圖像中選擇像素來實(shí)現(xiàn)。 圖像區(qū)域的所有像素可以在相同的焦距下生成。構(gòu)成同一堆棧的部分的圖像區(qū)域，表示著所述結(jié)構(gòu)的同一部分。構(gòu)成不同堆棧的部分的圖像區(qū)域可以表示結(jié)構(gòu)的不同部分。結(jié)構(gòu)的不同部分可以是相鄰的。所述相鄰部分可以是不交疊的。可替代地，不同部分可以相互部分交疊。此外，不同部分可以彼此空間上隔開。對焦區(qū)域的確定是通過從一個堆棧中的所有圖像區(qū)域中確定一個具有最高分辨率的圖像區(qū)域。對焦區(qū)域的確定可以包括比較堆棧中的所有圖像區(qū)域。對焦區(qū)域的確定可以包括確定堆棧中每個圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)值的頻率，特別是空間頻率。所述頻率可以是圖像區(qū)域一行和/或一列的頻率。例如，頻率的確定可以包括確定傅立葉變換，特別是圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的至少一部分的離散傅立葉變換。例如，在其功率譜具有最高頻率的圖像區(qū)域就是對焦區(qū)域。另外，對焦區(qū)域可以是在預(yù)定的頻率或在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)在功率譜中具有最大功率值的圖像區(qū)域。附加地或可替代地，對焦區(qū)域的確定可包括確定堆棧中圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)值的差異和/或梯度。例如，與相鄰圖像數(shù)據(jù)值具有最大的絕對值差異的圖像區(qū)域被確定為對焦區(qū)域。附加地或可替換地，對焦區(qū)域的確定可包括對堆棧的每個圖像區(qū)域使用邊緣探測濾波器?？梢愿鶕?jù)相應(yīng)堆棧的圖像區(qū)域的像素數(shù)據(jù)值來確定對焦區(qū)域?？商鎿Q地或附加地，可以根據(jù)圖像區(qū)域外部的像素來確定對焦區(qū)域。例如，對焦區(qū)域的確定可以基于與相應(yīng)堆棧的圖像區(qū)域的像素相鄰或空間上隔開的像素來實(shí)現(xiàn)。因而，特別地，圖像區(qū)域可以由一個像素構(gòu)成。根據(jù)另一實(shí)施例，所生成的圖像區(qū)域的至少一部分中的每個圖像區(qū)域是一個獨(dú)立的像素簇。一個像素簇可被定義為組像素，其中每個像素與該像素簇的至少一個其它像素相鄰(即不空間上隔開)。獨(dú)立的像素簇可以被定義為這樣一個像素簇，其中所述獨(dú)立像素簇的每個像素都與不同堆棧的另一圖像區(qū)域中的像素空間上隔開。換句話就是，由像素簇表示或示出的結(jié)構(gòu)的部分既不相鄰也不交疊，而是與由其它圖像區(qū)域所表示的結(jié)構(gòu)的部分空間上隔開，其中所述其它圖像區(qū)域構(gòu)成不同堆棧的部分。每個獨(dú)立像素簇可以包括1至8個像素，1至50個像素，1至500個像素，1至1000 個像素，或1至10000個像素。具體地，一個像素簇可以由一個單獨(dú)的像素構(gòu)成。第一和第二像素簇之間的最小距離可以定義為第一像素簇中的像素與第二像素簇中的像素之間所有距離中的最小距離。不同堆棧中的像素簇之間的最小距離可以是像素的直徑的10倍以上，100倍以上或1000倍以上。換言之，由不同堆棧中的獨(dú)立像素簇所表示的結(jié)構(gòu)的區(qū)域間的距離，可以比圖像區(qū)域中像素間的采樣距離大許多倍。采樣距離可以被定義為所述結(jié)構(gòu)的由像素表示的一部分的直徑。獲得圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)包括采用初級束掃描結(jié)構(gòu)區(qū)域，所述結(jié)構(gòu)區(qū)域連接獨(dú)立像素簇。隨后獨(dú)立像素簇可以從獲得的圖像中截取。因而，可以僅有少量的像素數(shù)據(jù)值需要被計(jì)算機(jī)處理以生成結(jié)構(gòu)的表面模型?？商娲兀瑘D像區(qū)域的生成可包括跳過對連接獨(dú)立像素簇的結(jié)構(gòu)區(qū)域的掃描。換句話說，連接獨(dú)立像素簇的結(jié)構(gòu)部分不會被初級束掃描。從而可以在短時間內(nèi)生成具有相對大的結(jié)構(gòu)的表面模型。根據(jù)另一實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)探測到的光線和或探測到的粒子，生成表示結(jié)構(gòu)的至少一部分的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，其中結(jié)構(gòu)表面模型的生成是基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以是一組像素特別是數(shù)字圖像的像素數(shù)據(jù)值。所述像素數(shù)據(jù)值可以表示顏色和/或灰度標(biāo)值。所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)值可以表示所述結(jié)構(gòu)的至少一部分。該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以通過光敏圖像捕獲裝置和/或初級束的掃描獲得。根據(jù)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，表面模型可由計(jì)算機(jī)計(jì)算。這樣的算法，例如在Theo Moons, Luc van Gool 以及 Maarten Vergauwen 發(fā)表于"Foundations and Trends in Computer Graphic and Vision” 第 4 卷，第 4 期，287 至 404 頁的文章 “3D Reconstruction from Multiple Images =Part 1 Principles”中被描述，該文章的內(nèi)容在這里全文引用。此外， 這樣的算法在 G. Frankowski 和 R. Hainch 發(fā)表于"Proceedings of SPIE Photonics West 2009，，的文章 ‘‘DPL-Based 3D Metrology by Structured Light or projected Fringe Technology for Life Sciences and Industrial Metrology，，中被描述；其內(nèi)容在此處全文引用。另外，所述算法在Qi Pan等發(fā)表于英國機(jī)器視覺協(xié)會，倫敦“BMVC 2009”會議論文集中的文章"ProFORMA :Probabilistic Feature-based On-line Rapid Model Acquisition"(http://www. bmva. org/bmvc/2009/index. htm ^h) 43 述，該文章的內(nèi)容在此處全文引用。替代地或附加地，可以想到例如，基于對所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的測量，獲得根據(jù)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)而改進(jìn)的粗略的模型。例如，載物臺表面的至少一部分的表面模型可以被存儲于存儲設(shè)備中。根據(jù)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，存儲的載物臺表面部分的表面模型被增補(bǔ)以生成所述結(jié)構(gòu)的表面模型。因此，可以在短時間內(nèi)從數(shù)字圖像數(shù)據(jù)獲得結(jié)構(gòu)的表面模型。相對于目標(biāo)區(qū)域或相對于顯微鏡部分的表面模型的位置和定向可以根據(jù)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)而被確定。例如，獲取數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時所處的相對于目標(biāo)區(qū)域的觀察點(diǎn)位置、圖像方向和/或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的放大率可以是已知的。因此，可以確定表面模型的位置和定向。所述結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像的獲取可通過光敏圖像捕獲裝置例如相機(jī)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一實(shí)施例，基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)生成表面模型包括數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的分割。所述分割可進(jìn)一步包括下述分割方法之一或其組合面向像素的方法，面向邊緣的方法，面向區(qū)域的方法，基于模型的方法和基于紋理的方法。面向像素的方法的例子是閾值法。面向邊緣的方法例如有利用Sobel算子，利用Laplace算子和/或梯度探測。面向區(qū)域的方法例如有區(qū)域生長，區(qū)域切分，金字塔連接和切分和組合?；谀Ｐ头椒ǖ睦邮荋ough變換?；诩y理的方法的例子是共生矩陣和紋理能量測量(Texture-Energy-Measure)。根據(jù)另一實(shí)施例，數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的生成包括從至少兩個不同的成像方向生成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。所述從至少兩個不同成像方向獲得的圖像數(shù)據(jù)可以表示立體圖像數(shù)據(jù)。例如從相對于所述結(jié)構(gòu)的不同成像方向獲得兩個或多個圖像。根據(jù)所述立體圖像數(shù)據(jù)，可以確定結(jié)構(gòu)的表面模型，結(jié)構(gòu)的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和/或取向，和/或結(jié)構(gòu)的表面模型相對于顯微鏡部分的表面模型的位置和取向。從不同成像方向獲得數(shù)字圖像可以例如包括結(jié)構(gòu)相對于光敏圖像捕獲裝置和/ 或相對于初級束的方向和/或位置上的變化。例如結(jié)構(gòu)的方向和/或位置可以通過定位設(shè)備改變。所以，所述結(jié)構(gòu)可以通過相機(jī)或初級束從不同的成像方向成像。一個成像方向可被定義為矢量，該矢量平行于光敏圖像捕獲裝置的光軸或平行于粒子光學(xué)系統(tǒng)的光軸。附加地或可替代地，成像方向可以通過改變初級束相對于粒子束顯微鏡的光軸的撞擊方向來得到改變。附加地或可替代地，光敏圖像捕獲裝置相對于樣本室的位置變化可導(dǎo)致光敏圖像捕獲裝置成像方向的變化。附加地或可替代地，光敏圖像捕獲裝置可具有多于一個的成像方向。例如，光敏圖像捕獲裝置可包括多個相機(jī)，其被布置成使得它們相對于結(jié)構(gòu)具有不同的成像方向。例如， 光敏圖像捕獲裝置包括兩個，三個或多個相機(jī)。附加地或可替代地，粒子光學(xué)系統(tǒng)可以提供第一成像方向，光敏圖像捕獲裝置可以提供第二成像方向。根據(jù)另一實(shí)施例，光線的探測包括探測在結(jié)構(gòu)處被反射的激光束。由被反射的激光掃描儀的激光束生成表面模型的算法公開于Christian Teutsch (馬格德堡大學(xué)，馬格德堡，德國)撰寫的博士論文“Model-based Analysis and Evaluation of Point Sets from Optical 3D Laser Scanners", Shaker HjlKliHjlK, H 措根拉特，德國，該文章的內(nèi)容在這里全文引用。例如，粒子束顯微鏡包括激光掃描儀，所述激光掃描儀配置成掃描所述結(jié)構(gòu)和/ 或顯微鏡部分的至少一部分。所述激光掃描儀可以被配置從而通過執(zhí)行下述步驟的至少之一來探測反射激光束測量飛行時間，特別是通過對光脈沖的往返時間進(jìn)行計(jì)時，進(jìn)行相位比較和/或執(zhí)行三角測量。此外，所述激光掃描儀可以配置成根據(jù)探測到的反射激光束確定結(jié)構(gòu)的位置和定向。因此，可以確定結(jié)構(gòu)的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向。根據(jù)另一實(shí)施例，結(jié)構(gòu)表面模型的生成包括在結(jié)構(gòu)相對于圖像獲取設(shè)備和/或相對于物鏡的第一位置，生成結(jié)構(gòu)的第一部分的第一表面模型；在結(jié)構(gòu)相對于圖像獲取設(shè)備和/或相對于物鏡的第二位置，生成結(jié)構(gòu)的第二部分的第二表面模型；以及將第一表面模型和第二表面模型組合成結(jié)構(gòu)的表面模型。因而，可以生成比較大的表面模型，該表面模型擴(kuò)大了圖像捕獲裝置或粒子顯微鏡的視場。具體地，這使得能夠用粒子顯微鏡生成擴(kuò)展物體的表面模型。第一和第二表面模型的生成可以基于探測到的光線和/或粒子。第一表面模型和第二表面模型可以是相鄰且非交疊的?？商鎿Q地，第一表面模型和第二表面模型部分交疊。實(shí)施例示出了粒子束顯微鏡系統(tǒng)，其包括具有目標(biāo)區(qū)域的物鏡；載物臺，配置成使得物體可以置于載物臺上；配置成相對于目標(biāo)區(qū)域調(diào)節(jié)載物臺的位置和/或定向的定位設(shè)備；配置成用于探測從結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子的探測設(shè)備，其中所述結(jié)構(gòu)包括載物臺表面的至少一部分和/或物體表面的至少一部分；計(jì)算機(jī)，其被配置成與定位設(shè)備和探測設(shè)備進(jìn)行信號通信，其中所述計(jì)算機(jī)進(jìn)一步被配置為根據(jù)探測到的光線和/或探測到的粒子生成結(jié)構(gòu)的表面模型；確定結(jié)構(gòu)的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向；相對于結(jié)構(gòu)的表面模型確定測量部位；以及根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)的表面模型，結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向以及測量部位定位物體。因此，得到能夠在短時間內(nèi)自動、快速且易于執(zhí)行地實(shí)現(xiàn)物體相對于物鏡的定位的粒子束顯微鏡。計(jì)算機(jī)可以被配置成自動執(zhí)行物體的定位。所述計(jì)算機(jī)將結(jié)構(gòu)的表面模型，結(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向以及測量部位顯示于顯示器上也是容易想到的。所述計(jì)算機(jī)可進(jìn)一步配置成根據(jù)用戶的輸入定位物體。例如，所述計(jì)算機(jī)可被構(gòu)造成根據(jù)用戶的輸入相對于結(jié)構(gòu)的表面模型確定測量部位。


通過對本發(fā)明下述實(shí)施例的具體描述，本發(fā)明前述的以及其它的優(yōu)點(diǎn)將更為顯見。值得注意的是，并非本發(fā)明的所有可能的實(shí)施例都必須體現(xiàn)出這里所提到的每個或所有優(yōu)點(diǎn)。圖1示意性地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例布置成靠近物鏡和BSE探測器的物體和載物臺；圖2示意性地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的粒子束系統(tǒng)；圖3示意性地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的方法獲得的結(jié)構(gòu)的表面模型；圖4示意性地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例得到的組合表面模型；圖5示意性地示出根據(jù)一示例性方法確定表面模型的位置和定向；圖6是示意性示出操作粒子束顯微鏡的示例性方法的流程圖；圖7是示意性示出操作粒子束顯微鏡的另一示例性方法的流程圖；圖8示意性地示出通過采用如圖2所示的粒子光學(xué)系統(tǒng)的不同焦距獲得結(jié)構(gòu)的表面模型；圖9示意性地示出從多個粒子顯微圖像生成結(jié)構(gòu)的表面模型；圖10示意性地示出根據(jù)圖8和9所示的示例性方法生成的結(jié)構(gòu)的表面模型；圖Ila及l(fā)ib示意性地示出如圖8和9示出的示例性方法生成的結(jié)構(gòu)的表面模型， 其中所述結(jié)構(gòu)大于粒子束顯微鏡的視場；圖12示意性地示出根據(jù)一示例性實(shí)施例從粒子顯微圖像生成結(jié)構(gòu)的表面模型。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)注意的是本文中用于說明書或權(quán)利要求中的“包括”，“包括”，“有”以及“具有”以及語法變換，表明諸如所聲稱的元件，附圖，整體，步驟或類似的技術(shù)特征的存在，而決不排除一個或多個替代特征，特別是其它元件，附圖，整體，步驟或它們的組合的存在或添加。圖1示意性地示出一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)接近于粒子束顯微鏡的物鏡30設(shè)置，所述粒子束顯微鏡例如是掃描電子顯微鏡。物鏡30具有光軸OA和目標(biāo)區(qū)域OR。目標(biāo)區(qū)域OR是粒子束顯微鏡的粒子束在其中聚焦的空間區(qū)域，。換言之，設(shè)置在目標(biāo)區(qū)域OR中的物體的表面區(qū)域可通過粒子束顯微鏡成像。目標(biāo)區(qū)域OR位于與物鏡30間隔工作距離WD的位置。所述工作距離WD和目標(biāo)區(qū)域OR的范圍取決于粒子束顯微鏡的粒子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及所述粒子光學(xué)系統(tǒng)的操作參數(shù)，例如；放大率。第一物體10，第二物體11以及第三物體12安置于載物臺20上，載物臺20與定位設(shè)備相連，未在圖1中示出。所述定位設(shè)備被配置從而載物臺20可以獨(dú)立地沿著坐標(biāo)系的X軸，Y軸和Z軸移動。這以雙箭頭50，51和53示出。因此，定位設(shè)備被配置為以三個自由度定位載物臺。所述定位設(shè)備進(jìn)一步被配置使得載物臺20可以繞著X軸，Y軸和Z軸旋轉(zhuǎn)。在圖1中，這通過箭頭M，55和56示出。因此，定位設(shè)備可以被配置從而載物臺20 可以以六個自由度定位。定位設(shè)備可包括一個或多個致動器。所述致動器可以是壓電致動器和/或步進(jìn)電機(jī)。
在物鏡30的端面設(shè)置有探測器40，探測器40構(gòu)造成探測在物體10處被散射的背向散射粒子。當(dāng)粒子束顯微鏡為掃描電子顯微鏡時，探測器40可為BSE探測器(背向散射電子探測器)。所述粒子束顯微鏡可包括其它粒子探測器，這在圖1中沒有示出。
為了獲得第一物體10的表面上的部位M的電子顯微圖像，第一物體10必須布置于某一位置和定向，從而使部位M位于目標(biāo)區(qū)域OR內(nèi)。所述定向可以例如由三個角度限定。
載物臺20可包括標(biāo)記21，22。所述標(biāo)記21，22被配置從而它們在諸如CXD相機(jī)之類的光敏圖像捕獲裝置的圖像中可以被探測到，和/或通過用粒子束顯微鏡的初級束掃描所述標(biāo)記可以被探測到。
在參照下圖進(jìn)行討論的所述實(shí)施例中，為了相對于物鏡30精確的定位物體10， 11，12，而從結(jié)構(gòu)生成表面模型。所述結(jié)構(gòu)包括物體10，11，12的表面的一部分和/或載物臺20表面的一部分。附加地或可替代地，也可生成顯微鏡部分的表面模型(例如物鏡30 和/或探測器40的一部分)以確保無碰撞地定位物體10，11，12。
可以從例如設(shè)置于顯微鏡的樣本室和/或裝載鎖定室中的相機(jī)的圖像生成表面模型。所述表面模型也可以從粒子顯微圖像和/或使用激光掃描儀生成。
圖2示意性地示出了根據(jù)一實(shí)施例的粒子束顯微鏡系統(tǒng)1。該粒子束顯微鏡系統(tǒng) 1可包括掃描電子顯微鏡。樣本室80包括配置成將樣本室80排空至適于用初級束進(jìn)行測量的真空水平的真空抽吸系統(tǒng)83。真空抽吸系統(tǒng)83可包括前置泵和渦輪分子泵。用于執(zhí)行測量的真空水平可以在Imbar到KTmbar的范圍內(nèi)。為了在不使樣本室80通風(fēng)的前提下更換樣本10，11，12，裝載鎖定室85可以被連接到包括另一個真空抽吸系統(tǒng)81的所述樣本室80。附于載物臺20的樣本10，11，12首先被放入裝載鎖定室85，在排空裝載鎖定室85 后，所述樣本10，11，12和載物臺20從裝載鎖定室85傳送至樣本室80，并使載物臺20附于粒子束顯微鏡的定位設(shè)備60。
粒子束顯微鏡包括設(shè)置于樣本室80中的第一相機(jī)31，如CXD相機(jī)。第一相機(jī)31 被配置成至少獲取第一物體10表面的一部分和/或載物臺20表面的一部分的數(shù)字圖像。 第一相機(jī)31通過第一信號線34連接于粒子束顯微鏡系統(tǒng)1的計(jì)算機(jī)70。計(jì)算機(jī)70包括存儲設(shè)備71。所述存儲設(shè)備71配置成儲存第一相機(jī)31的數(shù)字圖像。定位設(shè)備60被配置從而第一相機(jī)31從不同的成像方向?qū)Φ谝?，第二和第三物體10，11，12以及載物臺20進(jìn)行成像。例如，定位設(shè)備60可以以預(yù)定的角度繞Z軸旋轉(zhuǎn)，從而使第一相機(jī)31可從至少兩個不同的成像方向?qū)Φ谝?，第二和第三物體10，11，12和/或載物臺20進(jìn)行成像。計(jì)算機(jī)70 根據(jù)第一相機(jī)31的圖像計(jì)算所述結(jié)構(gòu)的表面模型，所述結(jié)構(gòu)至少包括載物臺20和/或第一，第二，第三物體10，11，12的表面的一部分。
粒子束顯微鏡1可以進(jìn)一步包括也設(shè)置于樣本室80中的第二相機(jī)32，如C⑶相機(jī)。第二相機(jī)32和第一相機(jī)31相對于所述結(jié)構(gòu)具有不同的成像方向。通過使用兩個相機(jī)，可以從不同的成像方向獲得結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像，而無需改變定位設(shè)備60的結(jié)構(gòu)的位置或定向。
粒子束顯微鏡系統(tǒng)1進(jìn)一步包括具有物鏡30的粒子光學(xué)系統(tǒng)39。物鏡30包括朝向粒子光學(xué)系統(tǒng)39的物平面的端面。在所述端面，可設(shè)置探測器40，例如BSE探測器。所述探測器連接到樣本室80的壁或接收于粒子光學(xué)系統(tǒng)中也是容易想到的。所述粒子光學(xué)系統(tǒng)39以及探測器40通過第三信號線37連接至計(jì)算機(jī)70。通過第三信號線37，控制信號在計(jì)算機(jī)70和粒子光學(xué)系統(tǒng)39之間傳送。根據(jù)探測器40的信號，計(jì)算機(jī)70生成表示數(shù)字圖像的粒子顯微圖像。
由第一相機(jī)31和/或第二相機(jī)32獲得的、和/或根據(jù)探測器40的信號生成的數(shù)字圖像被儲存于存儲設(shè)備中且隨后被計(jì)算機(jī)70處理。根據(jù)所述數(shù)字圖像，計(jì)算機(jī)70計(jì)算所述結(jié)構(gòu)的表面模型。該結(jié)構(gòu)可被用于相對于物鏡定位物體10，11，12以獲得粒子顯微圖像。
計(jì)算機(jī)70進(jìn)一步配置成根據(jù)數(shù)字圖像計(jì)算粒子束顯微鏡系統(tǒng)1的顯微鏡部分的表面模型。可替換地，計(jì)算機(jī)可以根據(jù)CAD模型計(jì)算顯微鏡部分的表面模型是可能的。所述顯微鏡部分可以，例如，是物鏡30的物方端部的表面和/或所述探測器40表面的一部分。 所述計(jì)算機(jī)70進(jìn)一步配置成組合結(jié)構(gòu)的表面模型和顯微鏡部分的表面模型以形成組合表面模型。所述組合表面模型可被用來監(jiān)視結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分的距離以避免在定位過程中發(fā)生碰撞。
第三相機(jī)33，例如CXD相機(jī)，可設(shè)置于裝載鎖定室85中。所述第三相機(jī)通過第四信號線36連接于計(jì)算機(jī)70。此外，裝載鎖定室85可包括定位設(shè)備，定位設(shè)備被配置從而第三相機(jī)33從相對于所述結(jié)構(gòu)的不同成像方向獲得數(shù)字圖像。在裝載鎖定室85中，可以設(shè)置不止一個相機(jī)。裝載鎖定室中的相機(jī)可以被配置成相對于所述結(jié)構(gòu)具有不同的成像方向。
裝載鎖定室85中的相機(jī)可以被配置成生成示出或表示結(jié)構(gòu)的至少一部分的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，從而基于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型。在裝載鎖定室中，相機(jī)的視場不會由于物鏡和/或探測器的存在而受阻擋。
根據(jù)生成的表面模型，可以通過比較表面模型和在樣本室中生成的數(shù)字圖像來確定樣本室80中結(jié)構(gòu)的位置和定向。
圖3示出了生成的結(jié)構(gòu)的表面模型90。在圖3所示的示例中，所述結(jié)構(gòu)包括第一， 第二和第三物體10，11，12的頂面和側(cè)面。此外，所述結(jié)構(gòu)包括載物臺20的頂面。載物臺的那些沒有被結(jié)構(gòu)的表面模型90表示的表面在圖3中用虛線表示。結(jié)構(gòu)的表面模型90包括多個點(diǎn)91，其中多個點(diǎn)91通過幾何體連接，所述幾何體例如為線段或平面段91A。
此外，結(jié)構(gòu)的表面模型90包括標(biāo)記97，98，標(biāo)記97，98表示圖1所示的結(jié)構(gòu)上的標(biāo)記 21，22。
生成結(jié)構(gòu)的表面模型90之后，計(jì)算機(jī)70 (如圖2所示)被配置成確定表面模型90 相對于目標(biāo)區(qū)域OR的位置和定向，這將參照圖4詳細(xì)討論。
所述計(jì)算機(jī)70進(jìn)一步配置成在計(jì)算機(jī)70的顯示器72上示出二維圖示 (r印resentati0n)73，如圖2所示。其允許用戶選擇一個他希望進(jìn)行測量的部位。所述用戶可以選擇顯示器上圖示73的視圖。根據(jù)選擇的視圖，用戶能夠更容易的確定他希望在什么部位進(jìn)行測量。圖示73可以交疊于示出結(jié)構(gòu)和/或顯微鏡部分的相機(jī)圖像。
根據(jù)用戶的輸入，計(jì)算機(jī)70相對于表面模型90確定測量部位P。測量點(diǎn)P對應(yīng)于將進(jìn)行測量的部位M(如圖1所示)。
根據(jù)相對于目標(biāo)區(qū)域OR確定的表面模型90的位置和定向，并根據(jù)測量部位P，計(jì)算機(jī)計(jì)算定位路徑T。
定位路徑可包括平移和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在圖4中，定位路徑T示意性的表示為矢量，其連接測量部位P和目標(biāo)區(qū)域OR。但是，定位路徑T包括弧形平移路徑也是容易想到的。在確定了定位路徑T后，計(jì)算機(jī)向定位設(shè)備60傳遞控制信號，以將對應(yīng)于測量部位P 的結(jié)構(gòu)上一部位布置在目標(biāo)區(qū)域OR中。
圖4以示例方式示出通過組合結(jié)構(gòu)的表面模型90和顯微鏡部分的表面模型92而生成的組合表面模型93。在本文中，詞語“組合”可以被理解為將結(jié)構(gòu)的表面模型90和顯微鏡部分的表面模型92相對于彼此布置，使得它們表示出結(jié)構(gòu)相對于于粒子束顯微鏡中的顯微鏡部分的位置和定向。
顯微鏡部分的表面模型92可以根據(jù)探測到的光線生成。替代地或附加地，顯微鏡部分的表面模型92可以根據(jù)基于接觸的測量確定。所述基于接觸的測量可以通過坐標(biāo)測量機(jī)實(shí)現(xiàn)。
計(jì)算機(jī)70被配置成根據(jù)組合表面模型93計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型90同顯微鏡部分的表面模型92之間的距離D。例如，所述計(jì)算機(jī)計(jì)算組合表面模型93的所有點(diǎn)對之間的距離，其中每個點(diǎn)對包括結(jié)構(gòu)的表面模型90的一點(diǎn)和顯微鏡部分的表面模型92的一點(diǎn)。根據(jù)所確定的點(diǎn)對距離，確定最小距離D。所述距離D，如圖4所示，是顯微鏡部分的表面模型 92的點(diǎn)Q和結(jié)構(gòu)的表面模型90的點(diǎn)R之間的距離。在距離D小于預(yù)定允許距離時，粒子束顯微鏡發(fā)出警告信號或通知。此外，粒子束顯微鏡系統(tǒng)1可配置成停止造成顯微鏡部分和結(jié)構(gòu)之間的距離小于該允許距離的定位移動。所述粒子束顯微鏡系統(tǒng)1配置成根據(jù)組合表面模型93確定定位路徑T，其中確定定位路徑T從而避免顯微鏡部分和結(jié)構(gòu)之間的碰撞。
圖5以示例方式示意性地示出確定結(jié)構(gòu)的表面模型相對于目標(biāo)區(qū)域的位置和定向。當(dāng)生成表面模型90后，第一相機(jī)31(如圖2所示)獲得數(shù)字圖像94，如圖5所示。換句話說，第一相機(jī)31是粒子束顯微鏡系統(tǒng)1的位置采集相機(jī)。所述計(jì)算機(jī)70配置成比較數(shù)字圖像94和結(jié)構(gòu)的表面模型90。例如，數(shù)字圖像94與表示處于不同定向和位置的表面模型的二維圖示90A，90B比較。所述比較可以，例如，包括從數(shù)字圖像94中提取結(jié)構(gòu)90的邊緣96以及比較邊緣96和表面模型90的圖示90A的邊或緣96A。此外，所述比較可以包括通過表面模型90的圖示90A中的標(biāo)記99A提取數(shù)字圖像94中所示的標(biāo)記99。所述邊緣 96A和/或標(biāo)記99的提取可包括對數(shù)字圖像94分割。
根據(jù)比較，二維圖示90A被確定以表示結(jié)構(gòu)的位置和結(jié)構(gòu)。由此，確定結(jié)構(gòu)的表面模型90的位置和定向。
可以想到的是，表面模型90的位置和定向的確定包括相對于所述結(jié)構(gòu)從至少兩個不同成像方向確定數(shù)字圖像。所述數(shù)字圖像可以表示立體圖像數(shù)據(jù)。
圖6是通過使用結(jié)構(gòu)的表面模型90在粒子束顯微鏡系統(tǒng)1中定位物體的示意性方法的流程圖，所述粒子束顯微鏡系統(tǒng)1如圖2所示，所述結(jié)構(gòu)的表面模型90如圖3所示。 對從結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線的探測100通過第一和/或第二相機(jī)31，32實(shí)現(xiàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何形狀和/或計(jì)算表面模型90的所需精度，第一相機(jī)31的一個或多個圖像足以計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型90。所需的表示數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字圖像，通過第一和第二信號線34，35傳遞到計(jì)算機(jī)70，且存儲于存儲設(shè)備71。根據(jù)獲得的數(shù)字圖像，表面模型90的生成101通過計(jì)算機(jī) 70實(shí)現(xiàn)。所生成的表面模型90存儲于計(jì)算機(jī)70的存儲裝置71中。
可替代地或附加地，計(jì)算機(jī)70可以被配置成根據(jù)粒子探測器，例如圖2所示的探測器40，的信號計(jì)算表面模型。由探測到的粒子計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型的示例性實(shí)施例將參考圖9至12進(jìn)行討論。
根據(jù)已知的觀察點(diǎn)位置，第一和/或第二相機(jī)31，32的已知的成像方向和已知的放大率和/或根據(jù)生成的表面模型90，實(shí)現(xiàn)相對于目標(biāo)區(qū)域OR對結(jié)構(gòu)的表面模型90的位置和定向的確定102。
可替代地或附加地，相對于目標(biāo)區(qū)域?qū)Y(jié)構(gòu)表面模型的位置和定向的確定102可以根據(jù)定位設(shè)備60和計(jì)算機(jī)70之間的信號實(shí)現(xiàn)。
可替代地或附加地，結(jié)構(gòu)的表面模型90的位置和定向的確定102取決于粒子探測器例如圖2所示的粒子探測器40的信號。具體地，結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向的確定 102依賴于粒子顯微圖像。
所述計(jì)算機(jī)70配置成在顯示器72上顯示表面模型的二維圖示73。根據(jù)所示的圖示73，用戶可以選擇他希望獲得粒子顯微圖像的部位。根據(jù)用戶的輸入，所述計(jì)算機(jī)相對結(jié)構(gòu)的表面模型90來執(zhí)行測量部位P的確定103。
根據(jù)表面模型90相對于目標(biāo)區(qū)域OR和所確定的測量點(diǎn)P的位置和定向，所述計(jì)算機(jī)確定104定位路徑。計(jì)算機(jī)根據(jù)確定的定位路徑T向定位設(shè)備60傳輸控制信號以控制物體的定位105。在物體定位后，物體10的要進(jìn)行測量的部位位于目標(biāo)區(qū)域OR中。隨后，計(jì)算機(jī)70可以再次對表面模型90的位置和定向進(jìn)行確定102或可以根據(jù)用戶的輸入對測量部位進(jìn)行確定103。
圖7示出了由圖2所示的粒子束顯微鏡系統(tǒng)1進(jìn)行的另一示例性實(shí)施例的流程圖，其中，組合表面模型93，如圖4所示，被用于碰撞探測。對光線和/或粒子的探測110和結(jié)構(gòu)的表面模型的生成111這兩個方法步驟被執(zhí)行，如參考圖6所描述的。
在如圖7所示的示例性方法中，計(jì)算機(jī)還生成112顯微鏡部分的表面模型92。顯微鏡部分92可以例如包括探測器40，物鏡30，操縱器，噴氣系統(tǒng)和/或樣本室80的壁的表面的至少一部分。隨后，計(jì)算機(jī)70將結(jié)構(gòu)的表面模型90和顯微鏡部分的92的表面模型組合從而形成組合表面模型93。在組合表面模型93中，結(jié)構(gòu)的表面模型90相對于顯微鏡部分的表面模型92布置成使得其對應(yīng)于所述結(jié)構(gòu)相對于樣本室80中的顯微鏡部分的相對方向和相對位置。所述組合113可根據(jù)第一相機(jī)的數(shù)字圖像，第二相機(jī)32的數(shù)字圖像，和/ 或探測器40的信號來進(jìn)行。替換地或附加地，所述組合113可以根據(jù)定位設(shè)備60和計(jì)算機(jī)70之間的控制和/或傳感器信號來進(jìn)行。
結(jié)構(gòu)的表面模型90和顯微鏡部分的表面模型92可以相繼進(jìn)行。但是，結(jié)構(gòu)的表面模型90和顯微鏡部分的表面模型92同時生成也是容易想到的，特別是基于相同的數(shù)字圖像。根據(jù)組合表面模型93，確定結(jié)構(gòu)的表面模型和顯微鏡部分的表面模型之間的距離。 根據(jù)組合表面模型93和確定的距離，計(jì)算機(jī)70確定115定位路徑T。定位路徑T被確定成避免結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分之間的碰撞。定位116后，計(jì)算機(jī)70再次生成組合表面模型93。 再次確定距離后，定位路徑再次被確定從而使結(jié)構(gòu)和顯微鏡部分之間的碰撞被避免。隨后， 計(jì)算機(jī)再次沿著定位路徑T控制定位116。
圖8以示例方式示出了如何根據(jù)由通過探測粒子而獲得的圖像數(shù)據(jù)生成結(jié)構(gòu)的表面模型。所述圖像數(shù)據(jù)以粒子光學(xué)系統(tǒng)38(如圖2所示)的初級束201的不同焦距生成。 初級束201掃描整個結(jié)構(gòu)203。初級束201包括束腰W。所述束腰W是初級束201的一部分，在此處初級束具有垂直于粒子光學(xué)系統(tǒng)的束軸BA測得的最小束直徑。結(jié)構(gòu)203的與束腰W相距距離A的區(qū)域B被具有束直徑的初級束201照射，該束直徑大于束腰W的束直徑。
在初級束201掃描整個結(jié)構(gòu)203期間，圖像數(shù)據(jù)生成。所述圖像數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)203 的離散取樣。例如，所述圖像數(shù)據(jù)可包括10MX10M像素數(shù)據(jù)值。因此，每個像素數(shù)據(jù)值表示了結(jié)構(gòu)203的直徑為D的一部分。例如，從結(jié)構(gòu)的邊長為L的正方形部分獲得MXM像素數(shù)據(jù)值。由一像素數(shù)據(jù)值表示的結(jié)構(gòu)203的該部分的直徑為L/M。
在被照射部分B處的初級束直徑大于直徑D的情況下，會導(dǎo)致數(shù)字圖像的圖像數(shù)據(jù)的低分辨率。初級束201的焦深T可以被定義為沿束軸BA的范圍，該范圍中粒子束201 的直徑小于直徑D。所述焦深T依賴于初級束201的孔徑角a。所述孔徑角α可以被定義為由初級束201的粒子與束軸BA之間形成的最大角。
當(dāng)物體表面OS的部分B同束腰W間的距離A小于或等于焦深T的一半時，不會造成數(shù)字圖像的圖像數(shù)據(jù)的分辨率降低。但是，在距離A大于焦深T的一半的情況下，會造成圖像數(shù)據(jù)的分辨率降低。
焦距可以被定義成束腰W同粒子光學(xué)系統(tǒng)的參考點(diǎn)之間的距離。該參考點(diǎn)可以， 例如，是物鏡30 (如圖2所示)的主平面。由于焦距的變化導(dǎo)致距離A的變化。因此，焦距的變化會使表示部分B的圖像數(shù)據(jù)分辨率不同。通過使部分B與初級束201的束腰W的距離A小于焦深T的一半，而獲得相對高的部分B的分辨率。
可以通過改變物鏡30 (如圖2所示)的激勵來改變粒子光學(xué)系統(tǒng)39的焦距。
圖9示意性地示出了如何根據(jù)示例性方法借助多個數(shù)字圖像301，302，303生成結(jié)構(gòu)的表面模型。通過用粒子束掃描結(jié)構(gòu)的至少一部分生成每個數(shù)字圖像301，302，303。圖像301，302，303示出了結(jié)構(gòu)的相同部分。數(shù)字圖像301，302，303是以粒子光學(xué)系統(tǒng)39的不同焦距獲取的。因此，表示結(jié)構(gòu)中的公共部分的圖像301，302，303中的部分可具有不同的分辨率。為了圖解的簡單，圖9僅示出三個數(shù)字圖像。但是，可以根據(jù)以彼此不同的焦距獲取的大于5個，大于10個，大于20個，大于50個或大于100個數(shù)字圖像來計(jì)算表面模型。 例如，表面模型可以根據(jù)小于500或小于200個數(shù)字圖像生成。
從每個數(shù)字圖像301，302，303的圖像數(shù)據(jù)選擇多個圖像區(qū)域310，311，312，320， 321,322.為了圖解的簡單，在每個數(shù)字圖像301，302，303中僅示出了六個圖像區(qū)域。數(shù)字圖像的多個圖像區(qū)域可覆蓋整個或基本上整個數(shù)字圖像。數(shù)字圖像301，302，303的圖像區(qū)域 310，311，312，320，321，322 被選擇從而圖像區(qū)域 310，311，312，320，321，322 可被分成示出所述結(jié)構(gòu)的相同部分的多個堆棧。
在如圖9所示的實(shí)施例中，圖像區(qū)域的第一堆棧包括圖像區(qū)域310，311和312。第一堆棧的每個圖像區(qū)域310，311，312示出第一共同目標(biāo)部分。圖像區(qū)域的第二堆棧包括圖像區(qū)域320，321和322。每個圖像區(qū)域320，321和322示出第二共同目標(biāo)部分。所述第一共同目標(biāo)部分不同于第二共同目標(biāo)部分。在如圖9所示的示例性實(shí)施例中，所述第一共同目標(biāo)部分與第二共同目標(biāo)部分相鄰且不交疊。但是，第一共同目標(biāo)部分可與第二共同目標(biāo)部分部分交疊。也可以想到的是第一共同目標(biāo)部分同第二共同目標(biāo)部分既不相鄰也不交疊，而是彼此間隔一定距離設(shè)置。為了圖解的簡單，圖9中僅示出了圖像區(qū)域的六個堆棧。 例如，從數(shù)字圖像可以生成大于100，大于10000或大于IO6個圖像區(qū)域的堆棧，其中每個堆棧表示結(jié)構(gòu)的一個不同部分。例如，從數(shù)字圖像可以生成小于IO9個圖像區(qū)域的堆棧。
表示共同目標(biāo)區(qū)域的圖像區(qū)域的堆?？梢酝ㄟ^識別目標(biāo)特征來確定，所述目標(biāo)特征呈現(xiàn)于每個數(shù)字圖像301，302，303中。例如，目標(biāo)特征的識別可包括識別邊緣，識別圖像數(shù)據(jù)之間的差異，和/或確定圖像區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)的頻率。目標(biāo)特征的識別可包括分割每個數(shù)字圖像301，302，303。
圖像區(qū)域包括一組像素。圖像區(qū)域可呈矩形。例如，圖像區(qū)域可包括4X4像素， 8X8像素或IOX 10像素。圖像區(qū)域可為具有不規(guī)則或非對稱形狀的像素簇。圖像區(qū)域可包括單個像素。
計(jì)算機(jī)70(如圖2所示)被配置成為每個圖像區(qū)域堆棧確定圖像區(qū)域，該圖像區(qū)域在相應(yīng)堆棧的所有圖像區(qū)域中具有最高分辨率且在這里被稱作對焦區(qū)域。所述對焦區(qū)域選自相應(yīng)堆棧的圖像區(qū)域。
例如，從來自于第一堆棧的圖像區(qū)域310，311和312，選擇對焦圖像區(qū)域。此外，從來自于第二堆棧的圖像區(qū)域320，321，322，選擇第二對焦區(qū)域。圖像區(qū)域311是第一堆棧的對焦區(qū)域，圖像區(qū)域322是第二堆棧的對焦區(qū)域。
每個圖像區(qū)域表示為垂直于粒子光學(xué)系統(tǒng)的光軸的平面內(nèi)的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值。圖像區(qū)域322的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值在圖9中示意性地示出。此外，用于獲取圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的焦距表示為平行于粒子光學(xué)系統(tǒng)光軸定向的坐標(biāo)軸的Z坐標(biāo)值。
所有對焦圖像區(qū)域的X坐標(biāo)值，Y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值表示所述結(jié)構(gòu)的表面模型。
圖10示意性地示出了根據(jù)參照圖9所描述的方法生成的表面模型390。所述表面模型390是二維函數(shù)，該二維函數(shù)向X-Y平面內(nèi)的離散坐標(biāo)值分配函數(shù)值，其中函數(shù)值表示Z坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值。二維函數(shù)的每個函數(shù)值對應(yīng)于堆棧中確定的對焦區(qū)域之一的焦距。 X-Y平面內(nèi)的離散坐標(biāo)值對應(yīng)于對焦區(qū)域的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值。所述X-Y平面對應(yīng)于垂直于粒子光學(xué)系統(tǒng)光軸定向的平面。
計(jì)算機(jī)70 (如圖2所示)被配置成存儲相對表面模型390的測量部位340。例如， 計(jì)算機(jī)70可配置成確定結(jié)構(gòu)的表面模型的哪個部位表示初級束的撞擊區(qū)域。計(jì)算機(jī)70被配置成給將已經(jīng)通過在測量部位340掃描初級束而生成的圖像341的圖像數(shù)據(jù)分配給存儲的測量部位340。圖像341可以例如是次級電子圖像或通過探測背向散射電子而生成的圖像。測量部位340的存儲可以包括存儲測量部位340的X坐標(biāo)值，Y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值。
這允許用戶或計(jì)算機(jī)的求值程序根據(jù)表面模型390確定高分辨率圖像生成于結(jié)構(gòu)的哪個部分。此外，可以根據(jù)表面模型390的形貌數(shù)據(jù)解釋圖像341的圖像數(shù)據(jù)。例如， 在圖像341中示出的表面部分可具有表面傾斜，該表面傾斜在圖像341的圖像數(shù)據(jù)中是不可辨識的。但是，通過存儲相對表面模型390的測量部位340，可以辨識圖像341的圖像數(shù)據(jù)表示凹槽342的側(cè)面。因此對于用戶或計(jì)算機(jī)的求值程序而言能夠確定表面形貌之間的關(guān)系或相關(guān)性，所述表面形貌通過表面模型390和圖像341的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)表示。所述圖像341可能相比形貌對比度更多地依賴于合成對比度。具體地，可根據(jù)探測器對背向散射電子的探測信號生成圖像341的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。從而，在圖像341的圖像數(shù)據(jù)的合成對比度和表面模型390的表面形貌之間建立關(guān)系或相關(guān)性。
圖Ila示意性地示出依照另一示例性實(shí)施例根據(jù)探測到的粒子生成結(jié)構(gòu)的表面模型。通過掃描初級束，確定多個圖像組。在圖Ila所示的實(shí)施例中，生成12幅圖像組。每個圖像組包括表示結(jié)構(gòu)的相同或基本相同部分的多個數(shù)字圖像。圖像組的圖像以相互不同的焦距生成。第一圖像組401包括數(shù)字圖像401a，401b，401c，其中為了圖解的簡單，僅示出了圖像401a的像素值。同樣，為了圖解的簡單，僅示出了圖像組401的三個數(shù)字圖像。與圖9所示的示例性實(shí)施例類似，每個圖像組可包括多個數(shù)字圖像，特別是三個以上的數(shù)字圖像。第二圖像組411包括數(shù)字圖像411a，41 Ib和411c。所有圖像組的圖像表示結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括載物臺411表面的一部分和物體410表面的一部分，如圖lib所示。圖lib中所示的箭頭示意性地標(biāo)示出如圖Ila所示的數(shù)字圖像的成像方向VD。成像方向VD平行于粒子光學(xué)系統(tǒng)的光軸定向。圖Ila所示的每個數(shù)字圖像獲取于粒子光學(xué)系統(tǒng)的20毫米的工作距離處。視場fV沿數(shù)字圖像邊緣的邊長為5毫米。
利用該尺寸的視場不可能在一個單獨(dú)掃描過程中對成像物體411的整個頂表面成像。但是，如圖Ila所示，可根據(jù)粒子光學(xué)圖像的多個圖像組生成表面模型。每個圖像組生成于結(jié)構(gòu)的相對于物鏡的不同位置處。每個圖像組生成表面模型。圖像組的表面模型被組合以形成結(jié)構(gòu)的表面模型。
在圖Ila所示的示例性實(shí)施例中，相鄰圖像組的數(shù)字圖像示出結(jié)構(gòu)的相鄰部分， 所述相鄰部分交疊。例如，在圖像401a中所示的部分與圖像411a所示的部分交疊。
正如參考圖9所討論的，基于每個圖像組的圖像，生成圖像區(qū)域。從而，對于每個圖像組，獲得表面模型。所述相鄰組的表面模型交疊。根據(jù)在交疊區(qū)域的表面模型的數(shù)據(jù)值，所述表面模型被組合為整體結(jié)構(gòu)的表面模型。
因此，可以通過探測粒子生成結(jié)構(gòu)的表面模型，其中所述結(jié)構(gòu)在垂直于光軸的平面中測得的范圍比粒子光學(xué)系統(tǒng)的圖像的視場的邊長Vf更大。
圖12示意性地示出替代實(shí)施例，用于根據(jù)探測到的粒子生成表面模型。數(shù)字圖像 412示出多個圖像中用以生成圖像區(qū)域600的一個圖像。所述圖像區(qū)域600示出結(jié)構(gòu)的彼此間隔開一距離的若干部分。換句話而言，所述圖像區(qū)域既不相鄰也不交疊。圖像區(qū)域600 可包括1到8個，1到50個，1到500個，1到1000個或1到10000個像素之間的多個像素。 在圖11所示的示例性實(shí)施例中，圖像區(qū)域600是像素簇，其中每個像素簇包括16個像素。 例如，第一圖像區(qū)域500包括像素501，……516。
每個像素簇是獨(dú)立的像素簇。換言之，第一圖像區(qū)域所表示的結(jié)構(gòu)的每個點(diǎn)位于與其它圖像區(qū)域所表示的結(jié)構(gòu)的每個點(diǎn)相距至少距離b的位置處。那些其它圖像區(qū)域之一是圖像區(qū)域600。距離b可以是由像素簇的一個像素所表示的結(jié)構(gòu)的一部分的直徑的倍數(shù)。 所述直徑可以被定義成采樣距離。距離b可以大于采樣距離的10倍，100倍或1000倍。距離b可以小于取樣距離的10000倍。
因此，可以在相對短的時間內(nèi)計(jì)算結(jié)構(gòu)的表面模型。特別的，由此可以僅用初級束掃描結(jié)構(gòu)的一小部分和/或僅處理來自相對少量像素的圖像數(shù)據(jù)以生成表面模型。
進(jìn)一步可以想到的是，一個或多個或所有像素簇由單個像素構(gòu)成。該像素表示結(jié)構(gòu)上初級束所定位的部位。在該部位，可以不掃描表面而改變初級束的焦距。隨著焦距的改變，由初級束與結(jié)構(gòu)的相互作用產(chǎn)生的粒子被探測。根據(jù)探測器信號，可以確定哪個焦距對應(yīng)于目標(biāo)距離，即，何時結(jié)構(gòu)被照射部分和束腰之間的距離小于焦深的一半。因此，可以在非常短的時間內(nèi)生成結(jié)構(gòu)的表面模型。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例對本發(fā)明做了描述，但是顯然許多替代，修改和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。因此，在此闡述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例意在作為示例而絕非限制性的?？梢栽诓黄x本發(fā)明的如所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的前提下進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.一種操作粒子束顯微鏡的方法，所述粒子顯微鏡包括具有目標(biāo)區(qū)域(OR)的物鏡 (30)，其中所述方法包括對從一結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子進(jìn)行探測(100)，其中所述結(jié)構(gòu)包括物體(10)的表面的至少一部分和/或所述粒子束顯微鏡的載物臺00)的表面的至少一部分；根據(jù)所探測到的光線和/或粒子對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)進(jìn)行生成(101)； 相對于目標(biāo)區(qū)域(OR)對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的位置和定向進(jìn)行確定(102)； 相對于所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)對測量部位(P)進(jìn)行確定(103)；以及根據(jù)所生成的所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)、根據(jù)所確定的所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的位置和定向以及根據(jù)所確定的測量部位(P)來對物體(10)進(jìn)行定位(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括對所述粒子束顯微鏡的顯微鏡部分的表面模型(9 進(jìn)行生成(111)； 對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和所述顯微鏡部分的表面模型(9 進(jìn)行組合(113)以生成組合表面模型(9 ；以及根據(jù)所述組合表面模型(9 對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和顯微鏡部分的表面模型 (92)之間的距離(D)進(jìn)行計(jì)算(114)；其中物體(10)的定位(10 包括監(jiān)視所述距離(D)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中相對于目標(biāo)區(qū)域(OR)對所述結(jié)構(gòu)的表面模型 (90)的位置和定向進(jìn)行確定(102)包括從所述結(jié)構(gòu)的至少一部分生成數(shù)字圖像(94)；以及將所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)與所述數(shù)字圖像(94)進(jìn)行比較。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括相對于所述結(jié)構(gòu)的表面模型以及相對于所述測量部位(P)確定第二測量部位；以及根據(jù)所述測量部位(P)和第二測量部位重新定位所述物體(10)。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括生成表示所述測量部位(P)的至少一部分的粒子顯微圖像；識別所述粒子顯微圖像的一區(qū)域；以及根據(jù)所識別的區(qū)域調(diào)節(jié)物體(10)的位置和/或定向。
6.一種操作粒子束顯微鏡的方法，其中所述方法包括對從一結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子進(jìn)行探測(110)，其中所述結(jié)構(gòu)包括物體(10)的表面的至少一部分和/或所述粒子束顯微鏡的載物臺00)的表面的至少一部分；根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子對結(jié)構(gòu)的表面模型(90)進(jìn)行生成(111)； 對所述粒子束顯微鏡的顯微鏡部分的表面模型(9 進(jìn)行生成(112)； 對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和顯微鏡部分的表面模型(9 進(jìn)行組合(113)以生成組合表面模型(93)；根據(jù)所述組合表面模型(9 對所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和顯微鏡部分的表面模型 (92)之間的距離(D)進(jìn)行計(jì)算(114)；在物體(10)的定位(116)過程中監(jiān)視所述距離(D)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述對光線和/或粒子的探測包括以多個不同的焦距探測光線和/或粒子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的生成進(jìn)一步包括 根據(jù)以多個焦距處探測到的光線和/或探測到的粒子生成多個圖像區(qū)域的堆棧(310，311,312,320,321,322)；其中作為所述多個堆棧中的同一堆棧的一部分的圖像區(qū)域表示所述結(jié)構(gòu)的同一部分；根據(jù)相應(yīng)堆棧的圖像區(qū)域?yàn)樗龆鄠€堆棧中的每一堆棧確定對焦區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所生成圖像區(qū)域的至少一部分的每一圖像區(qū)域是獨(dú)立像素簇(500，600)。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子生成表示所述結(jié)構(gòu)的至少一部分的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；其中所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的生成是根據(jù)所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的生成包括從至少兩個不同的成像方向生成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述光線的探測(100，110)包括探測在所述結(jié)構(gòu)處被反射的激光束。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)表面模型的生成包括在所述結(jié)構(gòu)相對于光敏圖像獲取設(shè)備和/或相對于所述物鏡的第一位置，生成所述結(jié)構(gòu)的第一部分的第一表面模型；在所述結(jié)構(gòu)相對于所述光敏圖像獲取設(shè)備和/或相對于所述物鏡的第二位置，生成所述結(jié)構(gòu)的第二部分的第二表面模型；以及將所述第一表面模型和第二表面模型組合成所述結(jié)構(gòu)的表面模型。
14.一種機(jī)器可讀介質(zhì)，其上存儲有程序代碼，所述程序代碼在被加載在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中并被執(zhí)行時，適于執(zhí)行權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，包括 物鏡(30)，其具有目標(biāo)區(qū)域(OR)；載物臺(20)，其被配置使得物體(10)能夠被安置于所述載物臺00)上； 定位設(shè)備(60)，其被配置成相對于所述目標(biāo)區(qū)域(OR)調(diào)節(jié)所述載物臺00)的位置和 /或定向；探測設(shè)備，其被配置成探測從一結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子，其中所述結(jié)構(gòu)包括所述載物臺00)的表面的至少一部分和/或所述物體(10)的表面的至少一部分；計(jì)算機(jī)(70)，其被配置成與所述定位設(shè)備(60)和探測設(shè)備進(jìn)行信號通信，其中所述計(jì)算機(jī)(70)進(jìn)一步被配置為根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子生成所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)； 相對于所述目標(biāo)區(qū)域(OR)確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的位置和定向； 相對于所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)確定測量部位(P)；以及根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)的表面模型(90)、根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的位置和定向以及根據(jù)所確定的測量部位(P)定位所述物體(10)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，其中所述計(jì)算機(jī)(70)進(jìn)一步被配置為生成所述粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)的一顯微鏡部分的表面模型(92)； 組合所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和所述顯微鏡部分的表面模型(9 以生成組合表面模型(93)；根據(jù)所述組合表面模型(9 確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和顯微鏡部分的表面模型 (92)之間的距離(D)；以及在所述物體(10)的定位過程中監(jiān)視所述距離(D)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，其中所述粒子束顯微鏡系統(tǒng) (1)被配置成根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子生成數(shù)字圖像(94)，其中所述數(shù)字圖像(94)表示所述結(jié)構(gòu)的至少一部分；且其中所述計(jì)算機(jī)(70)進(jìn)一步被配置成根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)與所述數(shù)字圖像 (94)的比較，相對于所述目標(biāo)區(qū)域(OR)確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)的位置和定向。
18.一種粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，包括 物鏡(30)，其具有目標(biāo)區(qū)域(OR)；載物臺(20)，其被配置使得物體(10)能夠被安置于所述載物臺00)上； 定位設(shè)備(60)，其被配置成相對于所述目標(biāo)區(qū)域(OR)調(diào)節(jié)所述載物臺00)的位置和 /或定向；探測設(shè)備，其被配置成探測從一結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從所述結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子， 其中所述結(jié)構(gòu)包括所述載物臺的表面的至少一部分和/或所述物體(10)的表面的至少一部分；計(jì)算機(jī)(70)，其被配置成與所述定位設(shè)備(60)和探測設(shè)備進(jìn)行信號通信； 其中所述計(jì)算機(jī)(70)被配置為根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子生成結(jié)構(gòu)的表面模型(90)； 生成所述粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)的一顯微鏡部分的表面模型(92)； 組合所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和所述顯微鏡部分的表面模型(9 以生成組合表面模型(93)；根據(jù)所述組合表面模型(9 確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型(90)和所述顯微鏡部分的表面模型(92)之間的距離(D)；以及在所述物體(10)的定位過程中監(jiān)視所述距離(D)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，其中所述探測設(shè)備被配置成根據(jù)所探測到的光線和/或探測到的粒子生成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；其中所述計(jì)算機(jī)(70)被配置為根據(jù)所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型 (90)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，其中所述探測設(shè)備進(jìn)一步配置為從至少兩個觀察點(diǎn)位置生成所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的粒子束顯微鏡系統(tǒng)(1)，其中所述探測設(shè)備至少包括下述之一激光掃描儀，光敏圖像捕獲裝置以及粒子探測器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作粒子束顯微鏡的方法，其中所述方法包括探測從結(jié)構(gòu)發(fā)出的光線和/或從結(jié)構(gòu)發(fā)出的粒子的至少之一，其中所述結(jié)構(gòu)包括至少下述之一物體的表面的至少一部分和粒子束顯微鏡的載物臺的表面的至少一部分；根據(jù)探測到的光線和粒子的至少之一生成所述結(jié)構(gòu)的表面模型；相對于目標(biāo)區(qū)域確定所述結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向；相對于所述結(jié)構(gòu)的表面模型確定測量部位；以及，根據(jù)生成的所述結(jié)構(gòu)的表面模型、確定的所述結(jié)構(gòu)的表面模型的位置和定向以及確定的測量部位定位物體。
文檔編號G01N23/225GK102543640SQ201110418980
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者H·曼茨, J·帕盧齊恩斯基, S·迪默 申請人:卡爾蔡司Nts有限責(zé)任公司