KR20210086500A - 자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210086500A
KR20210086500A KR1020200180322A KR20200180322A KR20210086500A KR 20210086500 A KR20210086500 A KR 20210086500A KR 1020200180322 A KR1020200180322 A KR 1020200180322A KR 20200180322 A KR20200180322 A KR 20200180322A KR 20210086500 A KR20210086500 A KR 20210086500A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
tilt
region
diffraction pattern
network
Prior art date
Application number
KR1020200180322A
Other languages
English (en)
Inventor
존 제이. 플래너건
너대니얼 커츠
애슐리 틸손
필립 파커
Original Assignee
에프이아이 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에프이아이 컴파니 filed Critical 에프이아이 컴파니
Publication of KR20210086500A publication Critical patent/KR20210086500A/ko

Links

Images

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
    • H01J37/1471—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path for centering, aligning or positioning of ray or beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • 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
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20058—Measuring diffraction of electrons, e.g. low energy electron diffraction [LEED] method or reflection high energy electron diffraction [RHEED] method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/2055—Analysing diffraction patterns
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/2206—Combination of two or more measurements, at least one measurement being that of secondary emission, e.g. combination of secondary electron [SE] measurement and back-scattered electron [BSE] measurement
    • 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
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • 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
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • 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
    • 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
    • H01J2237/1501—Beam alignment means or procedures
    • 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
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
    • H01J2237/24528—Direction of beam or parts thereof in view of the optical axis, e.g. beam angle, angular distribution, beam divergence, beam convergence or beam landing angle on sample or workpiece
    • 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
    • H01J2237/2802—Transmission microscopes
    • 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
    • H01J2237/282—Determination of microscope properties
    • H01J2237/2823—Resolution

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

샘플의 결정띠축과 하전 입자 빔의 자동 정렬은 샘플의 회절 패턴을 기반으로 달성된다. 훈련된 네트워크를 사용하여 라우에 원에 대응되는 영역이 세그먼트화된다. 샘플은 세그먼트화된 영역을 기반으로 결정된 결정띠축 틸트로 샘플을 틸트함으로써 하전 입자 빔과 정렬된다.

Description

자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC ZONE AXIS ALIGNMENT}
본 개시내용은 일반적으로, 샘플을 입사 빔과 정렬시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 결정질 샘플의 결정띠축(zone axis)을 하전 입자 빔과 자동적으로 정렬시키는 것에 관한 것이다.
고해상도 하전 입자 빔 현미경의 경우, 결정질 샘플을 높은 정확도로 이미징하기 위해서, 하전 입자 빔은 결정질 샘플의 결정띠축과 정렬되어야 한다. 결정띠축이 입사 빔에 평행하게 배향되지 않은 경우와 같이, 샘플의 결정띠축이 오정렬되면, 샘플 상의 나노스케일 특징부의 측정이 부정확할 수 있다. 샘플의 결정 구조를 입사 빔과 정렬시키는 프로세스는 결정띠축 정렬이라 한다.
결정띠축 정렬의 한 가지 방법은 평행 빔으로 형성된 회절 패턴을 기반으로 한다. 평행 하전 입자 빔이 얇은 결정질 샘플을 통과하는 경우, 하전 입자는 서로 간섭하여 샘플 아래에 위치된 대물 렌즈의 후면 초점면 상에 회절 패턴을 형성한다. 회절 패턴은 다수의 밝은 회절 스팟으로 구성된다. 0차 라우에 원에 속하는 회절 스팟은 결정될 수 있고, 결정띠축 오정렬은 0차 라우에 원의 중심의 위치 및 직접 빔의 중심의 위치를 기반으로 결정될 수 있다. 그러나 출원인은 특정 조건 하에서 0차 라우에 원의 회절 스팟이 용이하게 식별될 수 없음을 인식한다. 일례로, 샘플이 만곡되거나 잘 휘는 경우, 상이한 결정띠축 배향들의 상이한 회절 스팟들이 회절 패턴에서 혼합될 수 있다. 다른 실시예로서, 수렴 빔의 조사 하에, 회절 스팟은 디스크가 되어 길어지고 서로 그리고/또는 직접 빔과 중첩될 수 있다.
일 실시형태에서, 샘플의 결정띠축은 방법을 사용하여 정렬될 수 있으며, 이 방법은 하전 입자 빔을 샘플 쪽으로 지향시키는 단계; 상기 샘플의 회절 패턴을 획득하는 단계; 훈련된 네트워크를 사용하여 라우에 원에 대응되는 상기 회절 패턴의 영역을 세그먼트화하는 단계; 상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 결정띠축 틸트를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 결정띠축 틸트를 기반으로 상기 샘플을 틸트하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 잘 휘는 샘플의 결정띠축은 수렴 빔으로 획득된 회절 패턴을 기반으로 자동적으로 정렬될 수 있다.
위 요약은 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념의 선택을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공되는 것으로 이해되어야 한다. 이는, 범위가 상세한 설명을 따르는 청구범위에 의해 고유하게 정의되는 청구된 주제의 핵심 또는 필수 특징부를 식별하는 것이 의도되지 않는다. 또한, 청구된 주제는 상기 또는 본 개시내용의 일부에서 언급된 임의의 단점을 해결하는 구현으로 제한되지 않는다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 샘플을 이미징하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 입사 빔과 샘플 사이의 관계를 도해한다.
도 3은 결정띠축 정렬을 위한 방법의 고차원적 흐름도이다.
도 4는 샘플 배향을 조정하기 위한 좌표 시스템을 도해한다.
도 5a는 수렴 빔으로 획득된 예시적인 회절 패턴이다.
도 5b는 훈련된 네트워크의 출력을 도시한다.
도 5c는 라우에 원 중심의 위치와 직접 빔 중심의 위치를 도시한다.
도 5d는 결정띠축이 입사 빔과 정렬된 샘플의 회절 패턴이다.
도 6은 네트워크 훈련을 위한 방법의 흐름도이다.
도 7a는 예시적인 어노테이트(annotate)된 회절 패턴을 도시한다.
도 7b는 네트워크의 예시적인 출력을 도시한다.
같은 참조 번호는 여러 도면들에 걸쳐 대응되는 부분을 가리킨다.
다음 설명은 샘플의 결정띠축을 하전 입자 빔과 정렬하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 고해상도 이미징, 예를 들어, 도 1의 이미징 시스템을 사용하여 고해상도 주사 투과 전자 현미경(STEM: scanning transmission electron microscopy) 이미징을 수행하기 위해서는, 결정질 샘플의 결정띠축이 입사 빔과 평행해야 한다. STEM에서, 샘플의 일 측면 상에 조사된 하전 입자에 반응하여, 투과된 하전 입자, 산란된 전자 및 제2 전자를 포함하는 하전 입자는 검출기를 통해 시료의 다른 측면 상에서 검출된다.
투과 모드에서 이미지화된 샘플은 감소된 샘플 두께 또는 열악한 기계적 지지체로 인해 휘어질 수 있다. 일례로, 샘플은 2 um2의 작은 면적 내에서 5도 초과의 곡률을 가질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 평행 빔(201)이 조사되는 샘플(202)이 평편하지 않기 때문에, 상이한 결정 배향으로부터의 회절 스팟이 회절 패턴에서 혼합될 수 있다. 결과적으로, 회절 패턴을 기반으로 다수의 결정 배향 중 하나의 배향과 하전 입자 빔을 정렬하는 것은 어렵다. 대조적으로, 도 2b에 도시된 바와 같은 수렴 빔(203)으로 획득된 회절 패턴은, 샘플 표면 상의 작은 빔 프로파일로 인해, 균일한 결정 배향을 갖는 샘플로부터 형성된다. 그러나 수렴 빔으로 형성된 회절 패턴은 평행 빔으로 형성된 회절 패턴보다 더 복잡하다. 평행 회절 패턴에서의 점과 같은 고강도 회절 스팟과 달리, 수렴 빔 회절 패턴으로 형성된 회절 스팟은 디스크 형이고, 세장형이고, 서로 그리고 직접 빔과 중첩된다.
도 3은 회절 패턴을 기반으로 결정띠축 정렬을 위한 방법을 도시한다. 회절 패턴은 수렴 빔 또는 평행 빔을 사용하여 획득될 수 있다. 회절 패턴에서 라우에(Laue) 원에 대응되는 제1 영역과 직접 빔에 대응되는 제2 영역은 훈련된 네트워크를 사용하여 회절 패턴으로부터 세그먼트된다. 세그먼트화의 품질을 나타내는 품질 계수는 훈련된 네트워크의 출력을 기반으로 생성된다. 일 실시예에서, 품질 계수는 라우에 원에 대응되는 세그먼트화된 영역의 형상을 기반으로 생성된다. 다른 실시예에서, 품질 계수는 두 개의 세그먼트화된 영역의 상대적 위치를 기반으로 생성된다. 결정띠축 틸트는 세그먼트화된 영역의 위치를 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 직교 틸트 방향에서의 결정띠축 틸트의 각도는 제1 세그먼트화된 영역의 중심과 제2 세그먼트화 영역의 중심의 상대적 위치를 기반으로 도출된다. 샘플 배향은 샘플의 결정띠축을 입사 빔과 정렬시키기 위해 결정띠축 틸트를 기반으로 조정될 수 있다. 샘플 배향은 결정띠축 틸트가 임계 결정띠축 틸트로 수렴될 때까지 더 조정될 수 있다. 도 4는 샘플 배향을 조정하기 위한 좌표계를 도시한다. 도 5a 내지 도 5b는 결정띠축 정렬의 예시적인 결과를 도시한다.
훈련된 네트워크를 생성하기 위한 방법은 도 6에 도시된다. 네트워크는 다수의 틸트 각도로 기준 샘플을 틸트함으로써 획득된 다수의 회절 패턴으로 훈련될 수 있다. 기준 샘플의 회절 패턴은 이미징을 위한 샘플과 동일한 빔 조건 하에서 획득될 수 있다. 다수의 회절 패턴에서 직접 빔 및 라우에 원의 영역은 알려진 틸트 각도를 기반으로 자동적으로 어노테이트된다. 라우에 원의 영역 및 직접 빔의 영역은 각각 원일 수 있다. 다수의 회절 패턴 및 어노테이트된 회절 패턴이 네트워크를 훈련시키기 위해서 사용된다. 네트워크는 회절 패턴의 라우에 원 및 방향 빔에 대응되는 두 개의 세그먼트화된 영역을 출력한다. 네트워크의 파라미터는 세그먼트화된 라우에 원과 어노테이트된 라우에 원 사이의 유사성을 기반으로 조정될 수 있다. 도 7a 내지 도 7b는 예시의 어노테이트된 회절 패턴 및 네트워크 출력을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 개시내용의 실시형태에 따른 STEM 시스템(100)이 도시된다. STEM 시스템(100)은 포커싱 컬럼(12)을 향해 전자 빔(11)과 같은 하전 입자를 방출하는 전자 소스(10)를 포함한다. 전자 빔은 고에너지 전자, 즉 약 10 keV 내지 1,000 keV의 전형적인 에너지를 갖는 전자를 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 포커싱 컬럼(12)은 컨덴서 렌즈(121), 개구(122), 스캔 코일(123) 및 상부 대물 렌즈(124) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 포커싱 컬럼(12)은 전자 소스(10)로부터의 전자를 샘플(14) 상의 작은 스팟으로 포커싱한다. 스캔 코일(123)을 통해 전자 빔 방향을 조정함으로써 샘플의 상이한 위치들이 스캔될 수 있다. 예를 들어, 스캔 코일(123)을 작동시킴으로써, 입사 빔(112)은 샘플(14)의 상이한 위치에 초점을 맞추기 위해 (점선으로 도시된 바와 같이) 이동되거나 스캔될 수 있다. 샘플(14)은 전자 빔(11)의 대부분의 전자의 투과를 방해하지 않을 정도로 충분히 얇을 수 있다.
이미징 시스템의 제1 축선(110)은 전자 소스(10)로부터 방출된 전자 빔의 중심 축선일 수 있다. 제1 축선(110)은 또한 컨덴서 렌즈(121)의 중심 축선일 수 있다. 입사 빔이 시프트되거나 스캔되지 않는 경우(즉, 입사 빔(112)), 입사 빔은 제1 축선(110)이 샘플(14)과 교차하는 위치에 포커싱될 수 있다.
샘플(14)은 샘플 홀더(13)에 의해 유지될 수 있다. 샘플 홀더(13)는 샘플을 틸트시키고 그리고/또는 이동시킴으로써 샘플 배향을 조정할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 샘플 배향을 조정하기 위한 협조 시스템(coordination system)을 도시한다. 도 4에서, 입사 빔(112)은 이미징 시스템의 제1 축선(110)을 따라 샘플(14) 상에 포커싱될 수 있다. z축은 제1 축선(110)에 평행할 수 있다. xy 평면은 z축에 수직인 평면일 수 있다. 샘플(14)은 x축 둘레로 또는 y축 둘레로 회전됨으로써 제1 축선(110)에 대해 틸트될 수 있다. 예를 들어, x축 둘레의 회전 방향은 알파 틸트 방향(1001)이고, y축 둘레의 회전 방향은 베타 틸트 방향(1002)일 수 있다. 샘플 홀더는 또한, x축, y축 및 z축 중 하나를 따라 샘플(14)을 옮기거나 시프트할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플(14)은 z축 둘레로 회전될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 샘플(14)을 통과하는 전자(101)는 프로젝터(116)로 들어갈 수 있다. 일 실시형태에서, 프로젝터(116)는 포커싱 컬럼과 별개의 부분일 수 있다. 다른 실시형태에서, 프로젝터(116)는 포커싱 컬럼(12)의 렌즈로부터의 렌즈 필드의 연장부일 수 있다.
프로젝터(116)는, 샘플에 의해 더 강하게 편향된, 회절된 또는 산란된 전자가 고각 환형 암시야(HAADF: high-angle annular dark-field) 검출기(18) 및 환형 암시야(ADF: annular dark-field) 검출기(19) 중 하나 이상에 의해 검출되는 한편, 샘플을 통과한 직접 전자가 디스크 모양의 명시야 검출기(115)에 충돌되도록 컨트롤러(30)에 의해 조정될 수 있다. HAADF 및 ADF 검출기로부터의 신호는 각각 증폭기(20) 및 증폭기(21)에 의해 증폭될 수 있다. 명시야 검출기(115)로부터의 신호는 증폭기(22)에 의해 증폭될 수 있다. 증폭기들(20, 21 및 22)로부터의 신호들은 이미지 프로세서(24)로 전송될 수 있으며, 이 프로세서는 검출된 전자들로부터 샘플(14)의 이미지를 형성할 수 있다. HAADF 검출기(18), ADF 검출기(19) 및 명시야 검출기(115)는 신틸레이터 광전자 증배관 검출기, 고체 PIN 검출기 또는 금속 플레이트일 수 있다. STEM 시스템(100)은 ADF 검출기, ADF 검출기 및 HAADF 검출기 중 하나 이상으로부터의 신호를 동시에 검출할 수 있다.
샘플(14)의 결정띠축은 샘플에 입사 빔(112)을 조사할 때 획득된 샘플(14)의 회절 패턴을 기반으로 입사 빔(112)과 정렬될 수 있다. 일 실시형태에서, 이 회절 패턴은 플루 스크린(141) 상에 형성된 회절 패턴을 캡처함으로써 카메라(142)를 통해 획득될 수 있다. 플루 스크린(141)은 결정띠축 정렬 동안 프로젝터(116)와 명시야 검출기(115) 사이에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 플루 스크린(141)은 HAADF 검출기(18)와 ADF 검출기(19) 사이에 위치될 수 있다. HAADF 검출기는 회절 패턴을 획득하기 위해 후퇴될 수 있다. 다른 실시형태에서, 플루 스크린상의 회절 패턴은 명시야 검출기(115)의 다운스트림에 위치된 카메라(143)를 통해 캡처될 수 있다. 카메라(143)는 CCD 또는 CMOS 카메라일 수 있다. 일부 실시형태에서, 회절 패턴은 픽셀화된 검출기에 의해 획득될 수 있다. 픽셀화된 검출기는 또한 명시야 이미지, ADF 이미지 및 HAADF 이미지 중 하나 이상을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 획득된 회절 패턴은 결정띠축 틸트를 결정하기 위해 컨트롤러(30)로 전송될 수 있다.
컨트롤러(30)는 조작자 지시에 응답하여 수동으로 또는 비일시적 메모리(32)에 저장된 컴퓨터 판독 가능 명령어에 따라 자동으로 이미징 시스템(100)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(30)는 본원에 설명된 방법 중 임의의 것을 구현하기 위해 컴퓨터 판독 가능 명령어를 실행하고 이미징 시스템(100)의 다양한 구성 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 스캔 코일(123)을 작동시킴으로써 샘플 상의 빔 위치를 조정할 수 있다. 컨트롤러는 포커싱 컬럼(12)에서 하나 이상의 개구 및/또는 렌즈를 조정함으로써 입사 빔의 프로파일을 조정할 수 있다. 컨트롤러는 샘플 홀더(13)를 틸트시킴으로써 입사 빔에 대한 샘플 배향을 조정할 수 있다. 컨트롤러는 샘플 홀더(13)를 이동시킴으로써 입사 빔에 대해 샘플을 시프트할 수 있다. 컨트롤러(30)는 또한 통지 및/또는 샘플의 이미지를 표시하기 위해 디스플레이(31)에 결합될 수 있다. 컨트롤러(30)는 사용자 입력 디바이스(33)로부터 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 입력 디바이스(33)는 키보드, 마우스 또는 터치스크린을 포함할 수 있다.
STEM 시스템이 예로서 설명되었지만, 본 기술이 콜리메이트된 입사 빔과 결정띠축 정렬을 위해서 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 본 기술은 또한, 투과 전자 현미경(TEM) 시스템, 주사 전자 현미경(SEM) 시스템 및 이중 빔 현미경 시스템과 같은 다른 하전 입자 빔 현미경 시스템에서 샘플 정렬에 적용될 때 유용할 수 있다. STEM 이미징에 대한 본 논의는 단지 하나의 적절한 이미징 방식의 실시예로서 제공된다.
도 3은 도 1의 STEM 시스템과 같은 이미징 시스템에서 입사 빔과 샘플의 결정띠축을 정렬하기 위한 방법(300)을 도시한다. 샘플은 만곡되거나 구부러질 수 있다. 일 실시예에서, 샘플은 2 um2의 면적에서 0.5도 이상의 곡률을 갖는다. 다른 실시예에서, 샘플은 2 um2의 면적에서 5도 이상의 곡률을 갖는다. 특정 샘플 위치에서의 결정띠축은 수렴 빔 회절 패턴을 기반으로 입사 빔(예를 들어, 도 1의 제1 축선(110))과 자동으로 정렬될 수 있다.
302에서, 이미징 시스템의 상태가 체크된다. 시스템 상태를 체크하는 단계는 시스템이 작동 준비가 됐는지 여부, 적절한 샘플이 삽입되었는지 여부, 및 원하는 시스템 설정이 준비됐는지 여부 중 하나 이상을 체크하는 단계를 포함할 수 있다. 작동 시스템은 개방된 컬럼 밸브, 작동 전자 소스, 및 기능적인 시스템 진공을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 시스템 설정은, 원하는 개구 크기, 컨덴서 렌즈 전류, 빔 위치, 카메라 길이, 전자 전위, 및 빔 전류를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 단계 302는 또한 저해상도 대형 시야(FOV: field of view) 샘플 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 샘플 이미지는 STEM 이미지일 수 있다. 샘플 이미지는 고해상도 이미징을 위한 관심 영역(ROI: region of interest)을 찾기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 대형 FOV STEM 이미지는 5,000X 배율로 획득된다.
304에서 ROI의 초기 샘플 이미지가 획득된다. 초기 샘플 이미지는 302에서 획득된 샘플 이미지보다 해상도가 높고 FOV가 더 작다. 초기 샘플 이미지는 HAADF 검출기에 의해 획득될 수 있다.
306에서 샘플의 회절 패턴이 획득된다. 회절 패턴은 ROI 내의 한 지점에 하전 입자 빔을 포커싱함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 회절 패턴은 ROI의 중심에 하전 입자 빔을 포커싱하고 투과 모드에서 검출기로 하전 입자를 수신함으로써 획득된다. HAADF 검출기는 회절 패턴 획득 동안 후퇴된다. 회절 패턴은 도 1의 카메라(143)로 획득될 수 있다.
308에서, 훈련된 네트워크는 회절 패턴을 수신하고, 이 회절 패턴의 두 개의 세그먼트화된 영역을 출력한다. 도 5a는 수렴 하전 입자 빔으로 형성된 예시적인 회절 패턴을 도시한다. 직접 빔(503)은 산란 없이 검출기에 직접 부딪히는, 샘플을 통해 투과된 입사 빔으로부터 기인되는 밝은 원이다. 라우에 원의 회절 스팟(504)은 직접 빔과 중첩된다. 도 5b는 훈련된 네트워크의 출력을 도시한다. 훈련된 네트워크의 출력은 회절 패턴과 같은 크기(또는 픽셀)의 이미지이다. 출력 이미지는 두 개의 세그먼트화된 영역(501 및 502)을 포함한다. 제1 세그먼트화된 영역(501)은 라우에 원에 대응되고, 제2 세그먼트화된 영역(502)은 직접 빔에 대응된다.
310에서, 훈련된 네트워크 출력의 품질(또는 훈련된 네트워크의 세그먼트화 품질)을 나타내는 품질 계수가 임계 품질 계수와 비교된다. 일 실시예에서, 품질 계수는 라우에 원에 대응되는 세그먼트화된 영역의 형상을 기반으로 결정된다. 회절 패턴에서 세그먼트화된 라우에 원의 형상이 원에 가까울수록 품질 계수가 더 높다. 또 다른 실시예에서, 두 개의 세그먼트화된 영역이 분리되지 않은 경우 품질 계수가 낮다. 또 다른 실시예에서, 품질 계수는 두 개의 세그먼트화된 영역들 사이의 중첩 정도를 기반으로 결정될 수 있다. 중첩 정도가 높을수록 품질 계수가 더 높다. 품질 계수가 미리 결정된 임계 품질 계수보다 더 크면, 방법(300)은 단계 310으로 진행되고, 그렇지 않으면 322에서 조작자에게 통지될 수 있다.
326에서, 회절 패턴은 326에서 훈련된 네트워크의 파라미터를 업데이트하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 단계 326은 또한 회절 패턴의 유효성을 결정하는 단계를 포함한다. 유효하지 않은 회절 패턴은 비결정질 물질로 인해 발생될 수 있으며, 이 경우 결정띠축 정렬이 불가능하다. 회절 패턴이 유효하면, 회절 패턴은 어노테이트될 수 있고, 훈련된 네트워크를 업데이트하고 재훈련시키기 위해서 활용될 수 있다.
312에서, 결정띠축 틸트는 네트워크 출력을 기반으로 결정된다. 결정띠축 틸트는 두 개의 직교 축선에 대한 틸트 각도(예를 들어, 도 4의 x축 및 y축에 대한 알파 틸트 및 베타 틸트)를 포함한다. 결정띠축 틸트는 훈련된 네트워크 출력에서 두 개의 세그먼트화된 영역의 중심 위치를 기반으로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 세그먼트화된 영역의 중심은 세그먼트화된 영역의 기하학적 중심일 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 세그먼트화된 영역이 원으로 피팅될 수 있다. 이 세그먼트화된 영역의 중심은 피팅된 원의 중심이다. 또 다른 실시예에서, 직접 빔에 대응되는 영역이 아닌, 라우에 원에 대응되는 영역만이 훈련된 네트워크를 사용하여 세그먼트화된다. 직접 빔 위치는 고정된 알려진 위치에 있을 수 있으며, 이 경우 라우에 원의 세그먼트화된 영역만 필요하다.
도 5c는 세그먼트화된 직접 빔(502)의 중심(505), 및 네트워크 출력 도 5b의 세그먼트화된 라우에 원(501)의 중심(506)을 도시한다. 중심은 회절 패턴 도 5a에 대해 도시된다. 두 개의 세그먼트화된 영역의 중심들 사이의 거리(507)는 결정띠축과 입사 빔 축선 사이의 오정렬 정도에 따라 증가된다. 결정띠축 틸트는 거리(507)에 따라 증가된다. (도 4의 x축 및 y축과 같은) 두 개의 직교 축선 각각에서의 거리(507)는 이 축선 둘레의 결정띠축 틸트 각도가 증가됨에 따라 증가된다.
314에서, 312에서 결정된 결정띠축 틸트는 오정렬 정도를 평가하기 위해 임계 결정띠축 틸트와 비교된다. 일 실시예에서, 알파 방향 및 베타 방향의 결정띠축 틸트는 임계 알파 및 베타 결정띠축 틸트와 각각 비교될 수 있다. 알파 및 베타 결정띠축 틸트 임계값은 0.5도일 수 있다. 결정띠축 틸트가 임계 결정띠축 틸트보다 더 작으면, 결정띠축이 정렬되고, 방법(300)은 324로 진행되어 고해상도 샘플 이미지를 획득한다. 그렇지 않으면, 샘플은 316에서 틸트되어 샘플의 결정띠축을 입사 빔과 정렬시킨다.
다른 실시예에서, 결정띠축 틸트 대신에, 직접 빔과 라우에 원 사이의 중첩 정도가 임계 중첩과 비교되어 오정렬 정도가 평가된다. 방법은 임계 중첩보다 더 큰 중첩 정도에 응답하여 324로 진행될 수 있다.
316에서 샘플 배향은 결정띠축 틸트를 기반으로 조정된다. 예를 들어, 샘플은 결정띠축 틸트만큼 두 개의 직교 축선에 대해서 틸트된다. 샘플 틸트 직후에, 샘플 높이 및/또는 샘플 표면 상의 하전 입자 빔의 초점이 조정된다.
도 5d는 결정띠축 틸트를 기반으로 샘플 배향이 조정된 후 샘플의 회절 패턴을 도시한다. 라우에 원의 회절 스팟은 직접 빔에 수렴되고 중첩된다. 라우에 원의 중심과 직접 빔의 중심이 또한 서로 중첩된다.
318에서, 샘플이 틸트된 후, 제2 샘플 이미지가 획득되고, 샘플은 제2 샘플 이미지와 초기 샘플 이미지 사이의 비교를 기반으로 시프트된다. 샘플은 도 1의 샘플 홀더(13)와 같은 샘플 홀더를 작동시킴으로써 시프트된다. 제2 샘플 이미지는 304에서 획득된 초기 샘플 이미지와 동일한 파라미터로 획득된다. 제2 이미지는 HAADF 검출기를 빔 경로에 삽입한 후 HAADF 검출기에 의해 획득될 수 있다. 샘플은, 제2 샘플 이미지와 초기 샘플 이미지 사이의 변위를 기반으로 도 4에 도시된 x-y 평면에서 시프트된다. 샘플은, 샘플을 틸트함으로써 유발된 샘플 드리프트 및 틸트 유도 기계적 시프트를 보상하기 위해 시프트된다. 만약 시스템이 양쪽 직교 방향으로 유센트릭 홀더(eucentric holder)를 갖고 샘플 드리프트가 최소인 경우, 단계 318은 스킵될 수 있다. 유센트릭 홀더는 샘플의 유센트리시티(eucentricity)를 유지하고, 샘플 틸트 동안 샘플 드리프트/시프트를 유발하지 않는다.
320에서, 제3 샘플 이미지가 선택적으로 획득될 수 있고, 하전 입자 빔은 제3 샘플 이미지와 초기 샘플 이미지 사이의 비교를 기반으로 시프트된다. 빔 시프트는 도 1의 스캔 코일(123)을 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 제3 샘플 이미지는 304에서 획득된 초기 샘플 이미지와 동일한 파라미터로 획득된다. 샘플은, 제3 샘플 이미지와 초기 샘플 이미지 사이의 변위를 기반으로 도 4에 도시된 x-y 평면에서 시프트된다. 빔 시프트는, 318에서 샘플 홀더를 사용하여 샘플을 시프팅하는 것과 비교하여 샘플과 입사 빔 사이에서 더 높은 해상도 시프트를 달성할 수 있다. 샘플 홀더가 충분한 시프트 정밀도를 갖는 경우, 이러한 단계는 필요하지 않다.
314에서 결정된 결정띠축 틸트가 임계 결정띠축 틸트보다 작은 경우, 샘플의 고해상도 이미지가 324에서 획득된다. 획득된 샘플 이미지의 해상도는 결정띠축 정렬 또는 샘플 드리프트 보상을 위해 획득된 샘플 이미지(예를 들어, 304, 318 및 320에서 획득된 샘플 이미지)보다 더 높다.
일부 실시예에서, 훈련된 네트워크는 라우에 원에 대응되는 영역을 단지 세그먼트화할 수 있다. 라우에 원의 중심은 세그먼트화된 영역을 기반으로 결정될 수 있다. 직접 빔의 중심은 회절 패턴의 중심과 같이 미리 결정될 수 있다. 샘플은 회절 패턴에서 라우에 원 중심의 위치 및 직접 빔 중심의 위치를 기반으로 틸트될 수 있다.
이러한 방식으로, 만곡된 또는 잘 휘는 샘플의 결정띠축은 샘플의 수렴 빔 회절 패턴을 기반으로 입사 빔과 자동으로 정렬된다. 수렴 빔은 나노 미터 규모의 빔 프로파일(또는 샘플 표면의 빔 단면)을 가질 수 있으므로, 작은 선택 영역에서 결정 배향이 정렬될 수 있다. 결정띠축 틸트는 훈련된 네트워크를 사용하여 회절 패턴에서의 세그먼트화된 직접 빔의 위치 및 세그먼트화된 라우에 원의 위치를 기반으로 자동으로 결정된다. 결정띠축 틸트 추정의 정확성을 보장하기 위해 샘플을 틸트하기 전에 네트워크 출력의 품질이 평가된다. 수렴 빔 회절 패턴을 사용하는 결정띠축 정렬이 본원에서 실시예로서 제공되지만, 방법(300)은 또한 평행 빔 회절 패턴을 사용하여 자동 결정띠축 정렬을 달성할 수 있다.
도 6은 하나 이상의 기준 샘플로 네트워크를 훈련시키기 위한 방법(600)을 도시한다. 네트워크는 단일 기계 학습 네트워크 또는 조합으로 작동하는 복수의 기계 학습 네트워크를 포함할 수 있다. 개별 기계 학습 네트워크는 CAN, ANN, GAN, FCN, U-NET, YOLO, Mask R-CNN 또는 이미지 세그먼트화가 가능한 임의의 다른 유형의 기계 학습 네트워크에 대응될 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 완전 콘볼루션 신경망을 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 네트워크는 하나 이상의 기준 샘플의 다수의 회절 패턴 및 어노테이트된 회절 패턴으로 훈련된다.
기준 샘플은 평편하거나, 도 3에 이미지화된 샘플보다 더 작은 곡률을 가질 수 있다. 평편한 기준 샘플은 획득된 회절 패턴이 특정한 틸트를 나타내는 점을 보장한다. 그렇지 않으면, 시료의 휘어짐으로 인해, 샘플이 틸트되는 홀더 상에서 시프트되면, 실제 틸트가 특정된 틸트에 대응되지 않을 수 있다. 단계 608에서 설명된 바와 같이, 샘플 드리프트 보상이 사용되면, 평편도에 대한 필요성이 감소된다. 샘플 물질은 이미징 샘플과 동일한 물질일 수도 있고 아닐 수도 있다. 기준 샘플 및 이미징 샘플은 동일한 격자 유형의 결정질이다. 예를 들어, 기준 샘플 및 이미징 샘플은 110 결정띠축 근처의 실리콘일 수 있다. 실리콘이 리소그래피, 에칭, 도핑 또는 기타 반도체 제조 공정에 의해 처리되었는지 여부는 중요하지 않다. 다른 격자 유형에 대한 지원은 훈련 중에 이러한 격자 유형을 포함함으로써 실현될 수 있다. 기준 샘플 두께는 하전 입자 빔이 물질을 통해 투과될 수 있는 경우 이미징 샘플과 다르거나 같을 수 있다.
602에서, 기준 샘플의 결정띠축은 입사 빔 축선과 정렬된다. 기준 샘플의 결정띠축은 수동으로 정렬될 수 있다.
604에서, 기준 샘플의 초기 이미지가 획득된다. 기준 샘플 이미지는 샘플 드리프트를 보상하기 위한 STEM 이미지일 수 있다.
606에서, 기준 샘플은 미리 결정된 틸트 범위 내에서 미리 결정된 증감 크기만큼 틸트되고, 틸트된 기준 샘플의 회절 패턴이 획득된다. 예를 들어, 틸트 증감 크기는 1도이고, 틸트 범위는 알파 회전 방향과 베타 회전 방향 모두에서 -5 내지 5 도일 수 있다. 다른 실시예에서, 틸트 증감 크기는 총 샘플 틸트 각도를 기반으로 달라질 수 있다. 틸트 증감 크기는 더 작은 틸트 각도에서 감소될 수 있다. 회절 패턴은 도 3의 결정띠축 정렬 동안과 동일한 시스템 구성 또는 파라미터로 획득될 수 있다. 예를 들어, 회절 패턴은 도 3의 304에서와 동일한 빔 수렴 각도로 획득된다.
608에서, 제2 기준 샘플 이미지가 획득되고, 제2 기준 샘플 이미지를 초기 기준 샘플 이미지와 비교함으로써 기준 샘플이 시프트된다. 도 3의 단계 314와 유사하게, 샘플은 606에서의 샘플 틸트 동안의 샘플 드리프트를 보상하기 위해 x-y 평면에서 시프트된다. 단계 608은 제2 기준 샘플 이미지와 초기 기준 샘플 이미지의 비교를 기반으로 입사 빔을 시프트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
610에서, 방법(600)은 완전한 틸트 시리즈가 획득되었는지 여부를 체크한다. 틸트 시리즈의 획득이 완료되면, 방법은 612로 이동한다. 그렇지 않으면, 샘플은 606에서 미리 결정된 증감 크기에 따라 더 틸트된다.
612에서, 틸트 시리즈의 각 회절 패턴은 회절 패턴에 대응되는 알려진 결정띠축 틸트를 기반으로 어노테이트된다. 회절 패턴을 어노테이트하는 단계는 회절 패턴에서 직접 빔과 라우에 원에 대응되는 영역을 마스킹하는 단계를 포함한다. 직접 빔에 대응되는 영역은 회절 패턴에서 알려진 방향 빔 위치 및 빔 수렴 각도에 비례하는 알려진 빔 크기를 기반으로 어노테이트될 수 있다. 라우에 원에 대응되는 영역은 알려진 결정띠축 틸트 각도를 기반으로 어노테이트될 수 있다.
일 실시예에서, 어노테이트된 회절 패턴 도 7a에 도시된 바와 같이, 직접 빔 및 라우에 원은 두 개의 원으로 표시된다. 원(701)은 직접 빔에 해당되고, 원(702)은 라우에 원에 해당된다. 원(702)의 중심 위치 및 반경은 입사 빔으로부터 그리고 빔 수렴 각도로부터 알려진 샘플 결정띠축 틸트를 기반으로 결정된다.
다시 도 6을 참조하면, 614에서, 틸트 시리즈 및 어노테이트된 틸트 시리즈는 네트워크를 훈련시키기 위해서 사용된다. 네트워크는 입력으로서 회절 패턴을 수신하고, 직접 빔 및 라우에 원에 대응되는 두 개의 세그먼트화된 영역을 출력한다. 도 7b는 네트워크의 예시적인 출력을 도시한다. 출력은 라우에 원에 대응되는 제1 세그먼트화된 영역(704) 및 직접 빔에 대응되는 제2 세그먼트화된 영역(703)을 포함하는 이미지이다. 네트워크의 파라미터는 어노테이트된 회절 패턴 도 7a와 네트워크 출력 도 7b의 유사성을 기반으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 유사성은 두 개의 이미지의 교차 엔트로피를 기반으로 계산될 수 있다. 훈련은 어노테이트된 회절 패턴과 네트워크 출력 간의 차이가 미리 결정된 임계 레벨보다 낮거나 차이가 개선을 멈출 때까지 완료될 수 있다. 훈련된 네트워크의 파라미터는 결정띠축 정렬을 위해 시스템의 비일시적 메모리에 저장될 수 있다(도 3의 방법(300)).
일부 실시예에서, 네트워크는 다수의 기준 샘플로 훈련된다. 기준 샘플들은 상이한 두께 또는 상이한 결정 배향을 가질 수 있다. 기준 샘플들은 물질 또는 격자 유형이 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 네트워크는 기준 샘플의 상이한 스팟에서 수집된 틸트 시리즈에 대해 훈련된다.
일부 실시예에서, 네트워크 훈련 및 결정띠축 정렬을 위한 라우에 원은 0차 라우에 원이다. 다른 실시예에서, 라우에 원은 0차 라우에 원 및 1차 라우에 원의 조합과 같은 더 고차인 라우에 원을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 네트워크는 직접 빔에 대응되는 영역이 아니라 라우에 원에 대응되는 영역만을 세그먼트화하도록 훈련된다.
이러한 방식으로, 라우에 원 및 직접 빔을 세그먼트화하기 위한 훈련된 네트워크는 하나 이상의 기준 샘플의 다수의 회절 패턴을 기반으로 생성된다. 각각의 회절 패턴에 대한 어노테이션은 회절 패턴의 알려진 결정띠축 틸트 각도 및 알려진 빔 수렴 각도를 기반으로 자동적으로 생성된다.

Claims (20)

  1. 결정띠축(zone axis) 정렬을 위한 방법으로서,
    하전 입자 빔을 샘플 쪽으로 지향시키는 단계;
    상기 샘플의 회절 패턴을 획득하는 단계;
    훈련된 네트워크를 사용하여 라우에(Laue) 원에 대응되는 상기 회절 패턴의 영역을 세그먼트화(segment)하는 단계;
    상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 결정띠축 틸트(tilt)를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 결정띠축 틸트를 기반으로 상기 샘플을 틸트하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트화된 영역의 형상을 결정하고, 상기 세그먼트화된 영역의 형상이 원인 것에 응답하여 상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 상기 결정띠축 틸트를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 직접 빔에 대응되는 상기 회절 패턴의 제2 영역을 세그먼트화하는 단계; 및 상기 제2 영역을 더 기반으로 상기 결정띠축 틸트를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 빔은 수렴 하전 입자 빔인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 빔은 평행 하전 입자 빔인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 빔으로 획득된 다수의 회절 패턴으로 네트워크를 훈련시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 샘플보다 더 작은 곡률을 갖는 제2 샘플의 다수의 회절 패턴으로 네트워크를 훈련시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 샘플의 다수의 회절 패턴으로 상기 네트워크를 훈련시키는 단계는
    알려진 틸트 각도들로 두 개의 직교 축선을 따라 상기 제2 샘플을 틸트함으로써, 상기 제2 샘플의 상기 다수의 회절 패턴을 획득하는 단계;
    상기 알려진 틸트 각도 기반의 상기 다수의 회절 패턴에서 직접 빔 및 상기 라우에 원을 어노테이트(annotate)하는 단계; 및
    상기 획득된 다수의 회절 패턴 및 상기 어노테이트된 다수의 회절 패턴으로 상기 네트워크를 훈련시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 획득된 다수의 회절 패턴 및 상기 어노테이트된 다수의 회절 패턴으로 상기 네트워크를 훈련시키는 단계는
    상기 다수의 회절 패턴을 상기 네트워크에 입력하는 단계; 및
    상기 네트워크의 출력을 상기 어노테이트된 다수의 회절 패턴과 비교함으로써 상기 네트워크의 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 결정띠축 정렬을 위한 방법으로서,
    수렴 하전 입자 빔을 샘플 쪽으로 지향시키는 단계;
    상기 샘플의 회절 패턴을 획득하는 단계;
    훈련된 네트워크를 사용하여, 라우에 원에 대응되는 상기 회절 패턴의 제1 영역과 직접 빔에 대응되는 상기 회절 패턴의 제2 영역을 세그먼트화하는 단계;
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 기반으로 결정띠축 틸트를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 결정띠축 틸트를 기반으로 상기 샘플을 틸트하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    다수의 회절 패턴을 포함하는 회절 패턴 틸트 시리즈를 획득하는 단계;
    상기 회절 패턴 틸트 시리즈 중 각각의 회절 패턴에서 상기 직접 빔 및 상기 라우에 원을 어노테이트함으로써 상기 회절 패턴 틸트 시리즈를 어노테이트하는 단계; 및
    상기 획득된 회절 패턴 틸트 시리즈 및 상기 어노테이트된 회절 패턴 틸트 시리즈를 사용하여 상기 네트워크를 훈련시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 어노테이트된 직접 빔 및 상기 어노테이트된 라우에 원은 원인, 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 기반으로 품질 계수를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 기반으로 결정띠축 틸트를 결정하는 단계는 상기 품질 계수에 응답하여 상기 결정띠축을 결정하는 단계를 포함하는; 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 기반으로 상기 품질 계수를 결정하는 단계는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 중첩 정도를 기반으로 상기 품질 계수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 기반으로 상기 품질 계수를 결정하는 단계는 상기 제1 영역의 형상을 기반으로 상기 품질 계수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제10항에 있어서, 임계 결정띠축 틸트보다 더 큰 상기 결정된 결정띠축 틸트에 응답하는 단계; 상기 샘플의 제2 회절 패턴을 획득하는 단계; 및 상기 훈련된 네트워크를 사용하여 상기 제2 회절 패턴을 기반으로 결정된 제2 결정띠축 틸트로 상기 샘플을 틸트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 샘플을 이미징하기 위한 시스템에 있어서,
    하전 입자 빔을 생성하기 위한 소스;
    상기 샘플을 틸트하기 위한 샘플 홀더;
    검출기; 및
    비일시적 메모리에 저장된 명령어를 구비하는 컨트롤러로서,
    상기 하전 입자 빔을 상기 샘플 쪽으로 지향시키고,
    상기 샘플의 회절 패턴을 획득하고,
    훈련된 네트워크를 사용하여 라우에 원에 대응되는 상기 회절 패턴의 영역을 세그먼트화하고,
    상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 결정띠축 틸트를 결정하고,
    상기 결정된 결정띠축 틸트를 기반으로 상기 샘플을 틸트하도록 구성된, 상기 컨트롤러를 포함하는, 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 품질 계수를 결정하고; 상기 품질 계수에 응답하여 상기 샘플을 틸트하도록 더 구성되는, 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 상기 결정띠축 틸트를 결정하는 것은 상기 세그먼트화된 영역을 기반으로 상기 회절 패턴에서 라우에 원 중심의 위치를 결정하는 것, 및 상기 회절 패턴에서 상기 라우에 원 중심의 위치 및 직접 빔 중심의 위치를 기반으로 상기 결정띠축 틸트를 결정하는 것을 포함하는, 시스템.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하전 입자 빔은 수렴 하전 입자 빔이고, 상기 컨트롤러는 상기 샘플을 틸트한 후 상기 샘플 위에 상기 수렴 하전 입자 빔을 스캔함으로써 상기 샘플의 이미지를 획득하도록 더 구성되는, 시스템.
KR1020200180322A 2019-12-30 2020-12-21 자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템 KR20210086500A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/730,998 US11211222B2 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Method and system for automatic zone axis alignment
US16/730,998 2019-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210086500A true KR20210086500A (ko) 2021-07-08

Family

ID=76546652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200180322A KR20210086500A (ko) 2019-12-30 2020-12-21 자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11211222B2 (ko)
KR (1) KR20210086500A (ko)
CN (1) CN113125478A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020211900A1 (de) * 2019-09-25 2021-03-25 Hitachi High-Tech Science Corporation Ladungsträgerstrahlvorrichtung
US11211222B2 (en) * 2019-12-30 2021-12-28 Fei Company Method and system for automatic zone axis alignment
CN113658188B (zh) * 2021-08-18 2022-04-01 北京石油化工学院 一种基于改进Unet模型的溶液结晶过程图像语义分割方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8203120B2 (en) * 2008-10-09 2012-06-19 California Institute Of Technology 4D imaging in an ultrafast electron microscope
US9978557B2 (en) 2016-04-21 2018-05-22 Fei Company System for orienting a sample using a diffraction pattern
EP3616230B1 (en) 2017-04-27 2023-08-02 King Abdullah University Of Science And Technology Transmission electron microscope sample alignment system and method
US11501544B2 (en) * 2018-06-04 2022-11-15 The Regents Of The University Of California Deep learning-enabled portable imaging flow cytometer for label-free analysis of water samples
US11262286B2 (en) * 2019-04-24 2022-03-01 The Regents Of The University Of California Label-free bio-aerosol sensing using mobile microscopy and deep learning
US11435695B2 (en) * 2019-06-25 2022-09-06 Intel Corporation Deep computational holography
US11232356B2 (en) * 2019-08-09 2022-01-25 Google Llc Training giant neural networks using pipeline parallelism
US11211222B2 (en) * 2019-12-30 2021-12-28 Fei Company Method and system for automatic zone axis alignment

Also Published As

Publication number Publication date
US20220076917A1 (en) 2022-03-10
US11211222B2 (en) 2021-12-28
CN113125478A (zh) 2021-07-16
US20210202205A1 (en) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210086500A (ko) 자동 결정띠축 정렬을 위한 방법 및 시스템
JP4611755B2 (ja) 走査電子顕微鏡及びその撮像方法
JP4679978B2 (ja) 荷電粒子ビーム応用装置
US20050199811A1 (en) Image evaluation method and microscope
JP5357889B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置
JP4383950B2 (ja) 荷電粒子線調整方法、及び荷電粒子線装置
TWI813618B (zh) 掃描電子顯微鏡的自動對焦方法
JP2019144109A (ja) 荷電粒子ビーム検査方法
JP2006108123A (ja) 荷電粒子線装置
US8124940B2 (en) Charged particle beam apparatus
JP4372339B2 (ja) 凹凸像形成装置及び電子線分析装置
JP2000286310A (ja) パターン欠陥検査方法および検査装置
EP4067886A1 (en) Method and system to determine crystal structure
JP5372445B2 (ja) 走査型電子顕微鏡装置およびその焦点あわせ方法
JP2022155554A (ja) 三次元電子回折データを取得するための方法およびシステム
US11024480B2 (en) Method and system for zone axis alignment
JP5135115B2 (ja) 荷電粒子線を用いた検査方法および検査装置
JP4431624B2 (ja) 荷電粒子線調整方法、及び荷電粒子線装置
JP2010244740A (ja) レビュー装置、及びレビュー方法
JP5218683B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP4231891B2 (ja) 荷電粒子線の調整方法、及び荷電粒子線装置
JP2003317654A (ja) 電子顕微方法及びそれを用いた電子顕微鏡並び生体試料検査方法及び生体検査装置
JP2007194060A (ja) 走査型電子顕微鏡における電子レンズの自動軸調整方法及び装置
JP4627731B2 (ja) 荷電粒子線装置に用いる高さ検出装置及び高さ検出方法
JP4246311B2 (ja) ビーム加工方法及び集束イオンビーム装置