CZ2007510A3 - Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case - Google Patents
Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2007510A3 CZ2007510A3 CZ20070510A CZ2007510A CZ2007510A3 CZ 2007510 A3 CZ2007510 A3 CZ 2007510A3 CZ 20070510 A CZ20070510 A CZ 20070510A CZ 2007510 A CZ2007510 A CZ 2007510A CZ 2007510 A3 CZ2007510 A3 CZ 2007510A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- source
- tilt
- adjustable
- raster
- tilting
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 claims description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1478—Beam tilting means, i.e. for stereoscopy or for beam channelling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/1506—Tilting or rocking beam around an axis substantially at an angle to optical axis
- H01J2237/1507—Tilting or rocking beam around an axis substantially at an angle to optical axis dynamically, e.g. to obtain same impinging angle on whole area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/2611—Stereoscopic measurements and/or imaging
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
- H01J2237/2814—Measurement of surface topography
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case, zahrnuje základní prístroj vytvárející primárním zdrojem svazek cástic, který po pruchodu tubusem se soustavou cásticové optiky a s objektivem dopadá na zobrazovaný vzorek. Svazek cástic z primárního zdroje je sveden do sekundárního zdroje (1) a výstupnímu svazku cástic s osou (5) je do cesty zarazena naklánecí a zároven rastrovací jednotka (2), která je umístená nad objektivem (3). Naklánecí a rastrovací jednotka (2) sestává ve smeru od zobrazovaného vzorku (4) ze spodního patra (2.2)a z horního patra (2.1). Horní patro (2.1) i spodní patro (2.2) se skládá alespon ze dvou naklánecích a rastrovacích prvku (6,7), usporádaných tak, že vytvárejí v oblasti pruchodu svazku cástic s osou (5) navzájem na sebe kolmá pole. K prvnímu naklánecímu a rastrovacímu prvku (6) je pripojen jednakvýstup prvního nastavitelného zdroje (6.1) stejnosmerného naklánecího signálu a jednak výstup prvního nastavitelného zdroje (6.2) strídavého rastrovacího signálu. K druhému naklánecímu a rastrovacímuprvku (7) je pripojen jednak výstup druhého nastavitelného zdroje (7.1) stejnosmerného naklánecího signálu a jednak výstup druhého nastavitelného zdroje (7.2) strídavého rastrovacího signálu.
Description
Zařízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném čase
Oblast techniky
Je řešeno zařízení pro prostorové, tedy 3D, zobrazování v reálném čase, které je vhodné zejména pro použití při manipulaci s malými objekty.
Dosavadní stav techniky
Pro získání trojrozměrného obrazu je třeba pořídit dvojici obrazů, které jsou získány při odlišných pozorovacích úhlech. Jeden z nich je určen pro pravé a druhý pro levé oko. V částicových mikroskopech byly pro získání těchto dvou obrazů navrženy různé metody. K méně obvyklým patří náklony celého tubusu mikroskopu vůči rovině vzorku, což je realizačně obtížné, či rozmístění několika navzájem úhlově posunutých detektorů nad vzorkem, což zvyšuje finanční náklady a omezuje prostor v preparátorové komoře. Běžněji se používá prosté naklánění držáku vzorku, což je relativně pomalé a navíc komplikované mechanickými nepřesnostmi, anebo naklonění osy svazku částic, což se jeví u rastrovacích mikroskopů jako nejvýhodnější.
V posledně jmenovaném případě se vzorek přerastruje nejprve svazkem s osou nakloněnou na jednu stranu vůči kolmému dopadu a potom svazkem, jehož osa je nakloněna na stranu opačnou, což vede k získání potřebných dvou obrazů. Náklonu osy svazku může být dosaženo elektrostaticky (např. US 6x930^308) anebo - častěji - elektromagneticky (např. US 6x963,p67). V případě elektromagnetického náklonu bývá ke standardní konfiguraci mikroskopu přidána sada nakláněcích cívek.
Pravý a levý obraz jsou následně pozorovány pomocí speciálních zařízení, která vytvářejí třírozměrný obraz vzorku. Může se jednat např. o stereoskopické brýle pro pozorování pravého a levého obrazu, z nichž každý je promítán na jednu polovinu obrazovky (US 3t986A027), nebo o LCD brýle synchronizované s televizní obrazovkou apod. Některé z používaných zobrazovacích metod však neumožňují pozorování více osobám najednou.
• · · · ♦ <
• « · c « « c « · » « · ( t * « *· c « € < * • · « < « · « » « » C · • « · « < · * « «
Získávání dvou výchozích obrazů vzorku odpovídajících dvěma svazkům dopadajícím pod různými úhly je ale spojeno s řadou problémů, zejména při velkém zvětšení a rozlišení. Jedná se o problémy související posunem místa dopadu svazku při pravém a levém náklonu, s hloubkou ostrosti, s vadami čoček, s nedostatečnou přesností nastavení náklonu svazku a podobně. Doposud existující metody 3D zobrazování dokáží tyto problémy řešit pouze za cenu časově náročných postupů.
Tato časová náročnost znemožňuje využití doposud známých metod 3D zobrazování pro některé aplikace, například pro manipulaci s malými objekty, kde je potřeba získat obraz vzorku, s nímž se manipuluje, a manipulačního zařízení živě v reálném čase, to znamená v okamžiku, kdy k manipulaci dochází.
Podstata vvnálezu
Předkládaný vynález si klade za cíl odstranit výše uvedené nevýhody a umožnit 3D pozorování a manipulaci se vzorkem v reálném čase.
Pro dosažení výše uvedeného cíle bylo navrženo zařízení, zahrnující základní přístroj, kterým může být např. elektronový nebo iontový mikroskop, vysílající z primárního zdroje svazek částic, které po průchodu tubusem obsahujícím soustavu částicové optiky dopadají na zobrazovaný vzorek. Podstatou tohoto zařízení je, že svazek částic z primárního zdroje jě sveden do áekundárního zdrojé a svazku částic, které vystupují ze sekundárního zdroje, je do cesty zařazena nakláněcí a zároveň rastrovací jednotka, která je umístěná nad objektivem v dolní části tubusu. Tato nakláněcí a rastrovací jednotka sestává ve směru od zobrazovaného vzorku ze spodního a horního patra, z nichž každé se skládá alespoň ze dvou nakláněcích a rastrovacích prvků uspořádaných tak, že vytvářejí navzájem na sebe kolmá pole. K prvnímu nakláněcímu a rastrovacímu prvku je připojen jednak výstup prvního nastavitelného zdroje stejnosměrného nakláněcího signálu a jednak výstup prvního nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu. K druhému nakláněcímu a rastrovacímu prvku je připojen jednak výstup druhého nastavitelného zdroje • · « » • · « · « · · · « · · « stejnosměrného nakláněcího signálu a jednak výstup druhého nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu.
V jednom možném provedení jsou nakláněcí prvky tvořeny rastrovacími cívkami. Na vstup první cívky jsou připojeny výstupy prvního nastavitelného zdroje stejnosměrného nakláněcího signálu a prvního nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu, přičemž tyto zdroje jsou zapojeny paralelně. Na vstup druhé cívky jsou připojeny výstupy druhého nastavitelného zdroje stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu, přičemž tyto zdroje jsou zapojeny paralelně. Všechny zde zmíněné zdroje jsou zdroje proudu.
V jiném možném provedení jsou nakláněcí prvky tvořeny rastrovacími elektrodami. V každém z pater jsou dvě dvojice rastrovacích elektrod. První dvojice rastrovacích elektrod je paralelně připojena k sériovému zapojení prvního nastavitelného zdroje stejnosměrného nakláněcího signálu a prvního nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu. Analogicky je druhá dvojice rastrovacích elektrod paralelně připojena k sériovému zapojení druhého nastavitelného zdroje stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje střídavého rastrovacího signálu. V tomto případě jsou všechny tyto zdroje zdroje napětí.
V dalším výhodném provedení je možné umístit mezi horním patrem nakláněcí a rastrovací jednotky a poslední kondenzorovou čočkou soustavy částicové optiky přídavnou čočku s nastavitelnou ohniskovou vzdáleností pro korekci sférické vady objektivu a pro zvýšení hloubky ostrosti.
Sekundární zdroj částic může být vytvořen různým způsobem. Jednou z možností je, že se jedná o reálný zdroj. Tímto reálným zdrojem je většinou nejbližší křížiště vytvořené optickým systémem základního přístroje nad horním patrem nakláněcí a rastrovací jednotky, kde výstupem tohoto křížiště je svazek částic rozbíhavý ve směru ke vzorku. Další možností je, že zdroj částic je virtuální zdroj tvořený křížištěm vytvořeným přídavnou čočkou pod spodním patrem nakláněcí a rastrovací jednotky. Výstupem tohoto křížiště je svazek částic sbíhavý ve směru ke vzorku. Ještě další • · · · • < ι « t « t ( 9 t i < · · · » c · < £ < ·« · · ti · « t € « ·· ·· • t t » t e « · · · ics* tt* · · · možností je, že zdroj částic je zdroj vytvořený přídavnou čočkou, který leží v nekonečnu a jehož výstupem je rovnoběžný svazek částic.
Ve všech provedeních vynálezu se celý vzorek nejprve přerastruje svazkem, jehož osa je oproti kolmému dopadu nakloněna o úhel +Φ. Prostřednictvím vhodného zařízení pro detekci sekundárních částic přicházejících od vzorku se tak získá obraz vzorku „zleva“. V druhém kroku se totéž zopakuje pro svazek nakloněný v opačném směru, většinou - ale nikoli nutně - symetricky pod úhlem -Φ. Získá se obraz vzorku „zprava“.
Zařízením pro detekci sekundárních částic mohou být například detektory SE, BSE, rtg záření, katodoluminiscence apod.
Pro zpracování a pozorování získaných dvou obrazů je možné zvolit řadu metod, které jsou plně kompatibilní s předkládaným vynálezem. Tyto metody mohou zahrnovat nejrůznější kombinace běžných či speciálních monitorů a speciálních brýlí. Pro příklad lze uvést použití speciálních monitorů v kombinaci s polarizačními filtry na brýlích, použití běžného televizního monitoru v kombinaci s LCD brýlemi se synchronizovanou závěrkou, anaglyf pozorovaný brýlemi s barevnými filtry aj.
Zařízení je vhodné pro prostorové zobrazování a prostorové proměřování povrchů a pro použití při manipulaci s malými objekty, přičemž výsledný obraz je pozorován v reálném čase jako anaglyf. Zařízení umožňuje získání nejméně čtyř 3D snímků za sekundu, což plně vyhovuje aplikacím typu nanomanipulace. Zvolený způsob zobrazení navíc umožňuje pozorování mnoha osobám zároveň bez zvýšení nákladů.
Přehled obrázků na výkresech
Zařízení podle předkládaného vynálezu bude dále popsáno pomocí výkresů. Na obr.1 je schematicky naznačeno základní uspořádání zařízení, a to bez vyznačení nastavitelných zdrojů nakláněcího a rastrovacího signálu. Na obr.2 je uveden schematicky tvar nenakloněného i nakloněného svazku částic. Konkrétní • * · připojení zdrojů pro různé nakláněcí a rastrovací prvky je uvedeno na obr.3 a 4. Obr.5 ukazuje ve vodorovném řezu uspořádání, při kterém jsou jako nakláněcí a rastrovací prvky použity rastrovací cívky. Na obr.6 je uveden schematicky tvar nenakloněného i nakloněného svazku částic při zařazení přídavné čočky.
Příklady provedení vynálezu
Předkládané řešení je možné uplatnit u jakéhokoli přístroje s korpuskulárním svazkem. Pro větší přehlednost bude dále popsáno zařízení, jehož základem je rastrovací elektronový mikroskop. Ty části přístroje, které přímo nesouvisí s principem předkládaného vynálezu, tedy součásti jako je katoda, anoda, kondenzorové čočky, apertury, detektory a podobně, nejsou pro větší přehlednost na výkresech znázorněny.
Na obr.1 je schematicky naznačeno základní předmětné zařízení ve svislém řezu. Primární zdroj svazku částic není pro lepší přehlednost na výkrese vyznačen, uveden je až sekundární zdroj i, do kterého je svazek částic z primárního zdroje sveden a vystupuje z něj jako výstupní svazek částic s osou 5. Tomuto výstupnímu svazku částic s osou 5 je do cesty zařazena nakláněcí a zároveň rastrovací jednotka 2, která je umístěná nad objektivem 3. Nakláněcí a rastrovací jednotka 2 je složena, a to ve směru od zobrazovaného vzorku 4 ze spodního patra 2.2 a z horního patra 2.1.
Horní patro 2.1 i spodní patro 2.2 se obecně skládá alespoň ze dvou nakláněcích a rastrovacích prvků, v následujících obrázcích konkrétních provedení vynálezu označených 6 a 7, které jsou uspořádány tak, že vytvářejí navzájem na sebe kolmá pole. Možná zapojení a vodorovný řez jedním příkladným uspořádáním těchto nakláněcích a rastrovacích prvků budou znázorněny na obr. 3, 4 a 5
Nakláněcí a rastrovací prvky 6 a 7 mohou být tvořeny rastrovacími cívkami nebo rastrovacími elektrodami. V závislosti na tom, které z nich jsou použity, bude voleno i zapojení jednotlivých zdrojů, viz též následující obr. 3 a 4. Rovněž tak sekundární zdroj 1. lze vytvořit různým způsobem. V příkladě uvedeném na obr. 1 je sekundární zdroj 1 prezentován křížištěm, které je umístěno pod poslední » · « kondenzorovou čočkou, není zakreslena, a zároveň nad horním patrem 2.1 a spodním patrem 2.2 nakláněcí jednotky 2 a nad objektivem 3.
Na obr.1 je zároveň znázorněn i princip náklonu osy 5 svazku částic do směrů +Φ a -Φ oproti kolmému dopadu, který zajišťuje, že vychýlené svazky dopadají do stejného bodu 8 na vzorku 4 jako svazek nevychýlený. Pro větší názornost je zobrazena pouze osa 5 nenakloněného svazku částic kolmá na povrch vzorku 4 a osy 5J a 52 prvního a druhého nakloněného svazku částic. Plnou čarou je znázorněna situace, kdy není nastaven offset na nakláněcích a rastrovacích prvcích. V tomto případě je kolmo dopadající svazek s osou 5 vycházející ze sekundárního zdroje 1 zaostřen objektivem 3 do bodu 8 na vzorku 4. Vhodným nastavením offsetu na nakláněcích a rastrovacích prvcích v prvním patře 2.1 a ve druhém patře 2.2 lze osu 5 svazku částic naklonit postupně do směrů daných zde první a druhou osou 5.1 a 5.2 prvního a druhého nakloněného svazku částic, čerchovaná čára. Směry první a druhé osy 5.1 a 5.2 prvního a druhého nakloněného svazku částic jsou zakresleny jako zrcadlově symetrické vůči rovině procházející optickou osou přístroje, což ale pro fungování vynálezu není nezbytné. Po zaostření objektivem 3 dopadají v tomto případě první respektive druhý nakloněný svazek částic s osami 5.1, respektive 5.2 na vzorek 4 pod úhly -Φ respektive. +Φ, vůči kolmici na povrch vzorku 4. Bod 8 dopadu na povrch vzorku 4 přitom zůstává oproti kolmému dopadu nezměněn a je pro první a druhý nakloněný svazek částic s osami 5.1 a 5.2 stejný.
Obr.2 pro větší názornost ukazuje i celkový tvar nenakloněného a nakloněného svazku částic v jednom příkladném provedení vynálezu. Pro větší přehlednost je zobrazen pouze pro náklon do směru +Φ. Plné čáry vymezují opět nevychýlený svazek částic s osou 5, čerchovaně čáry vymezují druhý nakloněný svazek částic s osou 5.2, který dopadá na vzorek 4 pod úhlem +Φ. Je zřejmé, že po náklonu má svazek stejný tvar, jako by vycházel ze sekundárního zdroje i, jeho osa po průchodu objektivem 3 však už není kolmá na vzorek 4.
V jednom příkladném provedení vynálezu jsou jako nakláněcí a zároveň rastrovací prvky 6 a 7 použity cívky, a to v obou patrech 2.1 a 2.2 nakláněcí a rastrovací jednotky. Obr.3 ukazuje připojení zdrojů k těmto cívkám. Na vstup první cívky tvořící první nakláněcí a rastrovací prvek 6 jsou připojeny výstupy dvou • · * ·» · · · * ·<«· · · *· * • · · • · * « · · · ·· · · a · • « ta · ta · · • « paralelně zapojených zdrojů, a to prvního nastavitelného zdroje 6.1 stejnosměrného nakláněcího signálu a prvního nastavitelného zdroje 6.2 střídavého rastrovacího signálu. Na vstup druhé cívky představující druhý nakláněcí a rastrovací prvek 7 jsou připojeny výstupy dvou paralelně zapojených zdrojů, a to druhého nastavitelného zdroje 7J. stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje 7.2 střídavého rastrovacího signálu, přičemž všechny uvedené zdroje jsou zdroje proudu.
V jiném příkladném provedení vynálezu jsou jako nakláněcí a zároveň rastrovací prvky 6 a 7 použity elektrody, a to v obou patrech 2.1 a 2.2 nakláněcí a rastrovací jednotky 2. Obr.4 ukazuje připojení zdrojů k těmto elektrodám. V každém z pater 2J. a Z2 jsou dle uvedeného příkladu dvě dvojice rastrovacích elektrod, a to první dvojice 6.A a 6.B a druhá dvojice 7.A. 7.B. První dvojice rastrovacích elektrod 6.A, 6.B je paralelně připojena k sériovému zapojení prvního nastavitelného zdroje 6J. stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje 6.2 střídavého rastrovacího signálu a druhá dvojice rastrovacích elektrod 7.A, 7.B je paralelně připojena k sériovému zapojení druhého nastavitelného zdroje 7.1 stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje 7.2 střídavého rastrovacího signálu, přičemž všechny tyto zdroje jsou zdroje napětí.
Nakláněcí a rastrovací prvky 6 a 7 umístěné nad objektivem 3 v dolní části tubusu jsou tedy navrženy tak, že zároveň s dynamickým rastrováním umožňují i statický náklon svazku částic s osou 5_do levého a pravého směru. Tento náklon vpravo a vlevo je v ideálním případě - ale nikoli nezbytně - zrcadlově symetrický vůči rovině procházející optickou osou přístroje. Statické buzení nakiáněcích a rastrovacích prvků 6 a 7 je kalibrováno a je tedy možné zvolit úhel náklonu. Vzorek 4 se přerastruje nejprve svazkem nakloněným na jednu stranu a poté svazkem nakloněným na druhou stranu. Prostřednictvím zařízení pro detekci sekundárních částic přicházejících od vzorku 4 je pak získáván levý a pravý obraz vzorku. V rámci navrhovaného vynálezu lze pro zpracování a pozorování získaných dvou obrazů zvolit různé metody. V jednom příkladném provedení vynálezu je zpracovaný signál z detekčního zanzení přiveden do zobrazovacího zařízení, jímž může být např. televizní obrazovka. Zobrazovací zařízení zachycuje translačně posunuté signály odpovídající levému i pravému svazku. Ty jsou navzájem vizuálně separované. V tomto příkladném provedení vynálezu jde o separaci pomocí barvy: jeden obraz je » « a » « ι » 8 červený, druhý modrozelený, tzv. anaglyf. Operátor pozoruje obrazovku přes speciální brýle s červeným filtrem na jednom oku a modrozeleným filtrem na druhém.
V případě, že jako nakláněcí a rastrovací prvky 6 a 7 jsou použity cívky, je jeden konkrétní příklad uspořádání těchto cívek ve vodorovném řezu schematicky uveden na obr. 5. Jedná se o vodorovný řez horním patrem 2.1. s tím, že dolní patro 22 je uspořádáno obdobně, liší se jen počet závitů v rastrovacích cívkách. V každém patře jsou dvě cívky, tvořící první nakláněcí a rastrovací prvek 6 a druhý nakláněcí a rastrovací prvek 7, každá s vinutím rozděleným do čtyř segmentů 61,62,63,64 a 71,72,73,74, které vytvářejí navzájem kolmá magnetická pole, což je zabezpečeno různými směry vinutí jednotlivých segmentů a jejich rozmístěním. V daném příkladě jsou úhly mezi dvojicemi pořadím si odpovídajících segmentů první a druhé rastrovací cívky 30° a úhly mezi dvojicemi segmentů náležejících k téže cívce jsou 60*, resp. 120°, viz obr.5. Segmenty 61., 62 jsou navinuty opačným směrem než segmenty 63 a 64, podobně segmenty 71 a 74 jsou navinuty opačným směrem než segmety 72 a 73. V horním patře 2.1 má každý ze segmentů po 8 závitech, v dolním patře 2.2 má každý ze segmentů po 15 závitech. V obou případech jsou cívky z měděného drátu o průměru 0,4 mm navinutého na společném feritovém jádře. Výška feritového jádra je 10 mm, vnitřní průměr kruhu tvořeného jádrem je 16 mm, vnější průměr kruhu tvořeného jádrem je 24,8 mm. Středy nakláněcích a rastrovacích cívek v horním patře 2.1 jsou od středů nakláněcích a rastrovacích cívek v dolním patře 2.2 vzdáleny cca 52 mm, střed dolních cívek je cca 35 mm nad objektivem 3. Feritové jádro je v obou případech rotačně symetrické kolem optické osy. Křížiště vytvořené poslední kondenzorovou čočkou nad nakláněcí a rastrovací jednotkou 2 je v tomto příkladném uspořádáni cca 180 mm nad objektivem. Samozřejmě, že se jedná pouze o jeden z mnoha možných příkladů provedení vynálezu.
Jak ukazují obr. 1 a obr. 2, pro správné fungování vynálezu je třeba při konkrétní konfiguraci přístroje určit poměr offsetů nakláněcích signálů v horním patře 2.1 a v dolním patře 22, který zajistí, aby se při náklonu svazku obraz nepohnul. Nejpřesnějších výsledků se dosáhne následujícím experimentálním postupem: Svazek částic s osou 5, který dopadá na nakláněcí a rastrovací jednotku, se vychýlí v horním patře 2,1 s relativní hodnotou offsetu -1. Ve spodním patře 2,2 se pak mění offset s opačným znaménkem tak, aby se obraz vrátil na původní místo, a je odečtena relativní hodnota offsetu, který vrácení obrazu na původní místo zajistí. Tímto způsobem se docílí náklonu původní osy osy 5 svazku částic, např. do směru 5.2, avšak bod 8, do něhož je zaostřen svazek na vzorku 4 se oproti situaci, kdy byl offset nulový, nepohne. Takto zjištěný poměr offsetů je zadán do softwaru a uživatel ho už dále nemění. Tato hodnota poměru offsetů zajišťuje, že nakloněný svazek má stejný tvar, jako by vycházel ze sekundárního zdroje i, avšak jeho osa po průchodu objektivem už není kolmá na vzorek. Nakloněný svazek je přitom zaostřen na stejné místo, kam by dopadal svazek nenakloněný, viz obr. 1 a 2. Uživatel má možnost spojitě měnit absolutní velikost offsetu, která je úměrná úhlu náklonu. Úhel náklonu lze tedy tímto způsobem rovněž spojitě měnit.
Aby bylo možné úhly náklonu svazku přímo volit, je nakláněcí offset kalibrován. Kalibrace byla provedena pomocí vzorku se stupňovitým pravoúhlým profilem.
Při konfiguraci nakláněcí a rastrovací jednotky 2, která používá cívky a je znázorněna na obr. 5 a blíže popsána v textu souvisejícím s tímto obrázkem, bylo experimentálně zjištěno, že nakláněcí proudový offset na rastrovacích cívkách v horním patře 2.1 musí být ku nakláněcímu proudovému offsetu na rastrovacích cívkách v dolním patře 2.2 přibližně v poměru (-1): (0,4).
Obr.6 znázorňuje tvar nenakloněného a nakloněného svazku při použití přídavné čočky 9 nad nakláněcí a rastrovací jednotkou 2 v jednom příkladném provedení vynálezu. Přídavná čočka 9 je umístěna konkrétně mezi horním patrem 2.1 nakláněcí a rastrovací jednotky 2 a poslední kondenzorovou čočkou soustavy částicové optiky. V situaci znázorněné na obr. 6 vytváří přídavná čočka 9 rovnoběžný svazek částic ve směru ke vzorku 4, jedná se tedy o případ, kdy je sekundární zdroj částic 1 v nekonečnu. Nenakloněný svazek částic s osou 5 je znázorněn plnými čarami, nakloněný svazek částic sosou 5.3 je vyznačen čerchovanými čarami. Protože je zde tvar nakloněného svazku jiný než v předchozích příkladech, bylo jeho ose přiřazeno nové číslo. Pro přehlednost je vyznačen pouze náklon na jednu stranu. Nakloněný svazek s osou 5.3 dopadá na vzorek 4 pod úhlem Φ1. Použití přídavné čočky 9 je výhodné při aplikacích, které vyžadují větší hloubku ostrosti. Tato přídavná čočka 9 se uplatňuje při korekci sférické vady objektivu 3. Rovnoběžný svazek, který dopadá na objektiv 3 po průchodu čočkou 9, je totiž mnohem užší než rozbíhavý svazek, který by na objektiv 3 dopadal bez použití této přídavné čočky 9. Dynamickým přebuzováním objektivu 3 lze proto při použití přídavné čočky 9 docílit ostrého obrazu i pro nakloněné svazky.
Korekce budícího proudu objektivu pro nakloněné svazky, například pro svazek s osou 5.3, se přitom řídí vztahem;
1/l2=1/l 02+Cs Φ2 N2/KV, kde l je proud objektivem 3 při náklonu svazku částic s osou 5 o úhel Φ, lo je proud objektivem 3 při nenakloněném svazku, kdy Φ=0, Cs je koeficient sférické vady (m), Φ je náklon svazku (rad), N počet závitů objektivu 3, V energie svazku (eV) a K je bezrozměrná konstanta charakterizující daný objektiv.
V jiném uspořádání vynálezu může přídavná čočka 9 vytvářet i svazek částic sbíhavý ve směru ke vzorku 4. Křížiště vytvořené přídavnou čočkou 9_se v tomto případě nachází pod nakláněcí a rastrovací jednotkou 2 a vytváří virtuální sekundární zdroj částic 1.
Ve všech provedeních vynálezu uživatel nejprve zvolí úhel náklonu svazku Φ. Následně je provedeno dynamické rastrování přes celý vzorek 4 svazkem, jehož osa je oproti kolmému dopadu nakloněna o úhel +Φ. V druhém kroku se totéž zopakuje pro svazek nakloněný v opačném směru, typicky pod úhlem -Φ. Dobrých výsledků prostorového zobrazení lze dosáhnout již od úhlů náklonu blízkých 0,5°, sférickou vadu lze s úspěchem korigovat až do náklonu cca 15°.
Průmyslová využitelnost
Vynález je možno využít v oboru rastrovacích elektronových a iontových mikroskopů pro živé prostorové zobrazování. Umožňuje mimo jiné takzvanou nanomanipulaci, tj. manipulaci s malými objekty, pod mikroskopem v reálném čase. Vynález lze použít i pro nejrůznější prostorová proměřování pozorovaných povrchů.
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Zařízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném čase, zahrnující základní přístroj vytvářející primárním zdrojem svazek částic, který po průchodu tubusem se soustavou částicové optiky a s objektivem dopadá na zobrazovaný vzorek, vyznačující se tím, že svazek částic z primárního zdroje je sveden do sekundárního zdroje (1) a výstupnímu svazku částic s osou (5) je do cesty zařazena nakláněcí a zároveň rastrovací jednotka (2), která je umístěná nad objektivem (3), sestávající ve směru od zobrazovaného vzorku (4) ze spodního patra (2.2) a z horního patra (2.1), přičemž homí patro (2.1) i spodní patro (2.2) se skládá alespoň ze dvou nakláněcích a rastrovacích prvků (6, 7), uspořádaných tak, že vytvářejí v oblasti průchodu svazku částic s osou (5) navzájem na sebe kolmá pole a kde k prvnímu nakláněcímu a rastrovacímu prvku (6) je připojen jednak výstup prvního nastavitelného zdroje (6.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a jednak výstup prvního nastavitelného zdroje (6.2) střídavého rastrovacího signálu a k druhému nakláněcímu a rastrovacímu prvku (7) je připojen jednak výstup druhého nastavitelného zdroje (7.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a jednak výstup druhého nastavitelného zdroje (7.2) střídavého rastrovacího signálu
- 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že nakláněcí a rastrovací prvky (6,7) jsou tvořeny rastrovacími cívkami, kde na vstup první cívky jsou připojeny výstupy prvního nastavitelného zdroje (6.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a k němu paralelně zapojeného prvního nastavitelného zdroje (6.2) střídavého rastrovacího signálu a na vstup druhé cívky jsou připojeny výstupy druhého nastavitelného zdroje (7.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a k němu paralelně zapojeného druhého nastavitelného zdroje (7.2) střídavého rastrovacího signálu, přičemž všechny tyto zdroje (6.1, 6.2, 7.1, 7.2) jsou zdroje proudu.
- 3. Zařízení podle nároku ^vyznačující se tím, že nakláněcí a rastrovací prvky (6,7) jsou tvořeny rastrovacími elektrodami, kdy v každém z pater (2.1, 2.2) jsou dvě dvojice rastrovacích elektrod (6A, 6B) a (7A, 7B), kde první dvojice rastrovacích elektrod (6A, 6B) je paralelně připojena k sériovému zapojení prvního nastavitelného zdroje (6.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a ··«««· · · · «··««< « * · ····»* , • · ··*«·(.* · · ·«··»»» «·· ··· · · <12 ···· *' *’* *· ·· * druhého nastavitelného zdroje (6.2) střídavého rastrovacího signálu a druhá dvojice rastrovacích elektrod (7A, 7B) je paralelně připojena k sériovému zapojení druhého nastavitelného zdroje (7.1) stejnosměrného nakláněcího signálu a druhého nastavitelného zdroje (7.2) střídavého rastrovacího signálu, přičemž všechny tyto zdroje (6.1, 6.2, 7.1, 7.2) jsou zdroje napětí.
- 4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1-3,vyznačující se tím, že sekundárním zdrojem (1) je nejbližší křížiště vytvořené optickým systémem základního přístroje nad horním patrem (2.1) nakláněcí a rastrovací jednotky (2), kde výstupem tohoto křížiště je svazek částic s osou (5) rozbíhavý ve směru ke vzorku.
- 5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1-3,vyznačující se tím, že mezi horním patrem (2.1) nakláněcí a rastrovací jednotky (2) a poslední kondenzorovou čočkou soustavy částicové optiky je umístěna přídavná čočka (9) s nastavitelnou ohniskovou vzdáleností pro korekci sférické vady objektivu (3) a pro zvýšení hloubky ostrosti.
- 6. Zařízení podle nároku 5,vyznačující se tím, že sekundární zdroj (1) částic ía zdroj ležící v nekonečnu, který Je vytvořen přídavnou čočkou (9) a jehdf“ výstupem je rovnoběžný svazek částic s osou (5).
- 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že sekundární zdroj (1) částic je virtuální zdroj tvořený křížištěm vytvořeným přídavnou čočkou (9) pod spodním patrem (2.2) nakláněcí a rastrovací jednotky (2), kde výstupem tohoto křížiště je svazek částic s osou (5) sbíhavý ve směru ke vzorku (4).
- 8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je vhodné pro prostorové zobrazování a prostorové proměřování povrchů a pro použití při manipulaci s malými objekty, přičemž výsledný obraz je pozorován v reálném čase jako anaglyf.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070510A CZ2007510A3 (cs) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case |
| PCT/CZ2008/000050 WO2009015615A1 (en) | 2007-07-30 | 2008-04-28 | A device providing a live three-dimensional image of a speciment |
| GB0922723A GB2464010A (en) | 2007-07-30 | 2008-04-28 | A device providing a live three-dimensional image of a speciment |
| DE202008018179U DE202008018179U1 (de) | 2007-07-30 | 2008-04-28 | Vorrichtung zur räumlichen Darstellung von Proben in Echtzeit |
| DE112008002044T DE112008002044T5 (de) | 2007-07-30 | 2008-04-28 | Vorrichtung zur räumlichen Darstellung von Proben in Echtzeit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20070510A CZ2007510A3 (cs) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ298798B6 CZ298798B6 (cs) | 2008-01-30 |
| CZ2007510A3 true CZ2007510A3 (cs) | 2008-01-30 |
Family
ID=38973036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20070510A CZ2007510A3 (cs) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2007510A3 (cs) |
| DE (2) | DE202008018179U1 (cs) |
| GB (1) | GB2464010A (cs) |
| WO (1) | WO2009015615A1 (cs) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5259688B2 (ja) | 2010-12-09 | 2013-08-07 | 本田技研工業株式会社 | 走査型電子顕微鏡 |
| JP5364112B2 (ja) | 2011-01-25 | 2013-12-11 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| CN111508807B (zh) * | 2020-04-26 | 2022-11-25 | 北京工业大学 | 一种扫描电镜立体成像*** |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3986027A (en) * | 1975-04-07 | 1976-10-12 | American Optical Corporation | Stereo scanning microprobe |
| JPH0233843A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| US6614026B1 (en) * | 1999-04-15 | 2003-09-02 | Applied Materials, Inc. | Charged particle beam column |
| JP2001273861A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-05 | Toshiba Corp | 荷電ビーム装置およびパターン傾斜観察方法 |
| US6930308B1 (en) * | 2002-07-11 | 2005-08-16 | Kla-Tencor Technologies Corporation | SEM profile and surface reconstruction using multiple data sets |
| JP2004214060A (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査電子顕微鏡及びそれを用いた試料観察方法 |
| EP1463087B1 (en) * | 2003-03-24 | 2010-06-02 | ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik Mbh | Charged particle beam device |
| JP4316394B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2009-08-19 | 株式会社東芝 | 荷電ビーム装置 |
| JP4620981B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2011-01-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置 |
-
2007
- 2007-07-30 CZ CZ20070510A patent/CZ2007510A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-04-28 GB GB0922723A patent/GB2464010A/en not_active Withdrawn
- 2008-04-28 DE DE202008018179U patent/DE202008018179U1/de not_active Expired - Lifetime
- 2008-04-28 WO PCT/CZ2008/000050 patent/WO2009015615A1/en active Application Filing
- 2008-04-28 DE DE112008002044T patent/DE112008002044T5/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009015615A8 (en) | 2011-05-26 |
| GB0922723D0 (en) | 2010-02-17 |
| GB2464010A (en) | 2010-04-07 |
| WO2009015615A1 (en) | 2009-02-05 |
| CZ298798B6 (cs) | 2008-01-30 |
| DE112008002044T5 (de) | 2010-12-30 |
| DE202008018179U1 (de) | 2012-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108292580B (zh) | 荷电粒子线装置及扫描电子显微镜 | |
| CN104488064B (zh) | 用于检查样品的表面的设备及方法 | |
| JP3403036B2 (ja) | 電子ビーム検査方法及びその装置 | |
| JP5603421B2 (ja) | 自動収差補正法を備えた荷電粒子線装置 | |
| US9799483B2 (en) | Charged particle beam device and detection method using said device | |
| JP2005276819A (ja) | 帯電粒子ビームデバイスのための対物レンズ | |
| EP1783811A2 (en) | Corrector for the correction of chromatic aberrations in a particle-optical apparatus | |
| EP2166556A1 (en) | Method for correcting distortions in a particle-optical apparatus | |
| JP2009193833A (ja) | 前方磁界を結像レンズとして用いる電子線観察装置および試料観察方法 | |
| JP2010009907A (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| WO2015015985A1 (ja) | 荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置における収差測定法 | |
| JP2002532844A (ja) | オージェ電子の検出を含む粒子光学装置 | |
| JP2008181786A (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| CZ2007510A3 (cs) | Zarízení pro prostorové zobrazování vzorku v reálném case | |
| US10446362B2 (en) | Distortion correction method and electron microscope | |
| US9018581B2 (en) | Transmission electron microscope | |
| WO2014041927A1 (ja) | 荷電粒子線装置、及び収差補正方法 | |
| US8158940B2 (en) | Magnetic domain imaging system | |
| WO2002049066A1 (fr) | Microscope a faisceau de particules chargees, dispositif d'application de ce faisceau, procede d'utilisation du microscope en question, procede d'inspection via un tel faisceau, et microscope electronique | |
| JP2005032588A (ja) | 電子顕微鏡用磁界型対物レンズ | |
| CZ309973B6 (cs) | Postup seřizování mikroskopu se svazkem částic | |
| JP2020166939A (ja) | 透過電子顕微鏡の制御方法および透過電子顕微鏡 | |
| EP3637452A1 (en) | Charged particle microscope, and method for adjusting a charged particle microscope | |
| JP2009277619A (ja) | 走査透過電子顕微鏡を用いた試料解析方法 | |
| JP3705760B2 (ja) | 最適電子光学設計による高性能ｘ線像観察装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20160730 |