用于利用探针扫描样品的扫描方法

专利名称:用于利用探针扫描样品的扫描方法
技术领域：
本发明涉及一种利用探针扫描样品的方法，该方法包括
使用至少两个扫描图案来扫描样品；
在利用第一扫描图案依次扫描样品的同时，获取从所述扫描得到的数据并且将所获得的数据映射在与第一扫描图案相关联的第一存储器区域中，该存储器区域包括大量的存储器位置，每个存储器位置与标称扫描位置(X，y)相关联，
在利用第二扫描图案扫描样品的同时，获取从所述扫描得到的数据并且将所获得的数据映射在与第二扫描图案相关联的第二存储器区域中，该存储器区域包括大量的存储器位置，每个存储器位置与标称扫描位置(U，V)相关联，
通过组合来自第一和第二存储器区域的数据并且将组合数据映射在与改进图像相关联的存储器区域中来形成改进图像，与改进图像相关联的存储器区域的每个点与标称扫描位置相关联。
背景技术：
该方法了角军自 “New Imaging method with adaptive averaging of super-fastSEM images”，P. Cizmar et al. , Scanning Vol. 30，3 (2008), p. 277-278，其进一步被称为 Cizmar [I]。
在SEM中利用具有聚焦电子束的形式的探针扫描样品。响应于所述扫描，从样品显现辐射，诸如二次电子(SE)、后向散射电子(BSE)、X射线和光子。该辐射由检测器诸如Everhart-Thornley检测器、诸如光电二极管的半导体检测器等检测。由于探针相对于样品的位置是已知的，因此检测到的信号可以映射在图像存储器中，其中每个存储器位置表示检测到的信号的强度或幅度(例如SE数量)并且每个存储器位置与探针相对于样品的位置相关联。
在已知的公开文献中首先讨论了利用扫描电子显微镜(SEM)获取图像的问题。
对于高信噪比，可以使用慢扫描速度，其中探针在一个位置上停留延长的周期。当在该延长周期期间探针和样品相对彼此移动时，由于诸如机械运动(振动)、电场或磁场的干扰，与样品上的点相关联的存储器位置不仅将包含来自标称位置的数据，而且还包含相邻位置的数据(信息)。结果是具有高信噪比的图像，而且还呈现模糊。替选地，存储器位置甚至可以仅包含来自除了标称位置以外的位置的数据，在该情况下图像呈现所谓的减退(flagging)。
当使用其中帧时间(其中图像被扫描一次的时间)比干扰频率小得多的扫描速度时，干扰的影响可以忽略。这通过以TV速率(例如，每秒25帧)扫描样品来近似。当使用这些短的帧时间时的问题是，S/N比非常差。
在解决该问题的努力中，Cizmar [I]提出了以校正图像之间的移位(drift)的方式组合若干个TV速率图像。Cizmar [I]提出了将不同的图像存储在分离的存储器区域中，使用例如相关技术确定图像相对彼此的移位向量，使图像移位到正确位置并且随后对校正的图像相加或取平均。
在“AMethod for Automatic Correction of Drift-Distorted SPM Images，，，R. V. Lapshin, Journal of surface investigation: X-ray, synchrotron and neutrontechniques, Vol I No. 6 (2007)，p 630-636中提出了相似的方法，其进一步被称为Lapshin [2]0
Lapshin [2]描述了另一扫描探针技术，其中来自诸如扫描隧穿显微镜的扫描探针显微镜的探针在表面上进行机械扫描。在该文章中提出了利用第一扫描在第一方向上对样品进行扫描并且随后在与第一方向相反的方向上对样品进行扫描，即所谓的反向扫描。
该公开文献在其图3和4中示出了 可以使用两个这样的反向扫描图像对，即其中扫描是水平扫描的一个对以及其中扫描是竖直扫描的一个对，来确定移位向量，并且使用该移位向量(假定是恒定的)校正图像失真并且形成组合图像(参见所述公开文献的图像4c)。
注意，在俄国专利公布第RU2326367C2 (的摘要)中也描述了该方法。
Michael T. Snella在他于2010年9月提交给麻省理工学院电子工程和计算机科学系的论文“Drift Correction for Scanning-Electron Microscopy”中提出了相似的方法，其进一步被称为SnelIa[3]。
如同Cizmar [I]提出的技术，Snella[3]提出了在SEM中拍摄多个图像，并且提出了确定图像之间的移位并且通过使每个图像的线移位来校正每个图像中的移位，并且还校正图像相对彼此的旋转。这些校正对于在帧时间期间(几乎)恒定的干扰(移位)是可能的，使得可以假设线性移位或者可以通过如后续图像之间确定的移位位置来限定简单样条。
所有以上提出的方法中的一个问题在于，不能校正具有变化时间比帧时间小得多(干扰频率比帧速率高得多)的变化的干扰。
注意，对于长的帧时间，随着更多的干扰接着具有比帧时间小的周期，因此上述问题变得更为重要。由于现今获取的图像的较高的分辨率，例如IO3X IO3个像素，等于总共IO6个像素，超出I秒的帧时间是正常的。这意味着不能通过上述方法校正所有周期比I秒小(得多)的干扰。可以预见，对仍更高分辨率图像的需要继续增长。
增加上述问题的另一问题是许多扫描技术中的探针的分辨率的提高。在例如扫描电子显微镜(SEM)中，精细聚焦电子探针的分辨率现在已经在I nm以下，在扫描透射电子显微镜方法(STEM)中，探针的分辨率有时已经在50 pm以下。这些小尺寸要求在更高程度上减弱干扰。这可能导致对其中这样的装置所在的建筑物的结构需求，例如振动控制、温度控制、通风控制、声学隔离等，这导致了高成本。

发明内容
本发明的目的在于提供对前述问题的解决方案和/或降低与干扰的屏蔽相关联的成本。
为此，根据本发明的方法的特征在于
两个扫描图案呈现多个交叉点的集合，其中扫描图案成角度交叉，交叉点不一定与标称扫描位置一致，从该集合中选择交点组C，
在第一扫描期间获取的每个标称扫描位置(X，y)的位置被调整并且在第二扫描期间获取的每个标称扫描位置(U，V)的位置被调整，从而以改进新限定的交点处的实际或内插数据的相似性的方式限定新的交叉点集合和新的交点组C，
使用作为标称扫描位置和其他扫描位置之间的时间相干性的函数的加权因子，通过所述其他扫描位置的调整来监管每个所述标称扫描位置的调整，
使用经调整的标称扫描位置(x，y)将第一存储器区域的数据映射到改进的图像的一个或多个存储器位置，并且使用经调整的标称扫描位置(U，V)将第二存储器区域的数据映射到改进的图像的一个或多个存储器位置。
本发明基于如下思想扫描方向上的相邻点之间的相干性比与扫描方向垂直的方向上的相邻点之间的相干性好得多。通过成角度地(优选地彼此垂直)使两个图像与两个扫描图案组合，因此应当可能形成利用两个方向上的改进的相干性(由于较短的时间距离)的图像。
这通过以如下方式调整每个标称扫描位置的位置来实现交点处的数据(其中来自两个扫描方向的数据是可用的)，或者与交点相关联的存储器点的内插数据(如果交点不与标称扫描位置对应)，呈现了改进的相似性。然而，仅使一个点移位到具有最优的相似性的另一点显然不能进行，因为具有相同数据值(灰度值)的像素将典型地出现在图像上的某处。因此使用作为其他标称扫描位置的时间相干性的函数的加权因子进行其他标称扫描位置的调整，来监管(实现)标称扫描位置的移位因此当时间相干性高时，使标称扫描位置一起移动。
实验和仿真表明为了使该方法适当地工作，常常应限定调整的最大值。
最后，组合这两个图像，即利用一个扫描图案得到的一个图像以及利用另一扫描图案得到的另一图像。
然而，由于 移位，有可能的是，并且甚至很可能的是组合图像中的一些位置没有相关联的数据。解释非常简单由于干扰，样品的这些位置从未被扫描，而其他位置已被扫描超过两次。为了形成“使眼睛愉悦”并且可用于正常解释的图像，组合图像中的这样的空位置可被填充内插/外插数据。
注意，为了减少计算量，交点组C可以是所有交叉点的子集。
应进一步注意，该方法适用于其中通过扫描从样品采样(获取)数据的任何方法。使用扫描的一些分析方法是如扫描电子显微镜(SEM)或STEM (扫描透射电子显微镜)中进行的利用精细聚焦电子束的扫描；如聚焦离子束装置(FIB)中进行的利用精细聚焦离子束的扫描；如扫描探针显微镜(SPM)中进行的利用显微针的扫描，包括扫描隧穿显微镜方法、原子力显微镜方法、扫描近场光学显微镜方法等；利用X射线探针的扫描；或者利用如可从激光束得到的近IR、可见光或近UV的探针的扫描。还可以通过该方式在样品上扫描来自荷电分子、群集等的组的荷电粒子的探针。
已经提及，对在每次扫描期间获取的数据的对比度/亮度进行归一化可能是有吸引力的或者甚至是必要的。
为了确定最优化的结束，可以使用中止标准，中止标准例如包括迭代循环的最大数目、在最后一次迭代中确定的节点的最大移位、或者两个最近获得的扫描图像的数据点的相似性。用户干预也可用作中止标准。
找到最优调整集合(或者近似最优集合的调整集合)的问题可以被描述为使具有输入向量(所有调整)的函数(数据点的相似性)最大的问题，其中输入向量具有如下尺寸由于所需的计算次数随着变量数目指数增加，因此穷举搜索是低效的。关于这样的问题的较高效的最优化方法源自元启发式方法(metaheuristics)领域。“最陆峭爬山(Steepestascent hill climbing)”和“信度传播(Belief propagation)”已被成功应用于该问题° 在例如 S. Luke: ，’Essentials of Metaheuristics (A Set of UndergraduateLecture Notes)”，1st Ed. (Rev C), Online Version1. 2 (July 2011), ISBN:978-0-557-14859-2中描述了这些方法，其被进一步称为Luke [_4_]。
该方法适用于通过在样品上连续移动进行扫描的探针，其中数据点的数据表示一部分移动上的积分，并且也适用于从点到点跳跃以停留在某一位置，同时位置之间的移动耗用比停留时间少得多(例如小于停留时间的10%或甚至小于停留时间的1%)的时间的探针。
在优选实施例中，至少两个扫描图案呈现时间(temporal)重叠。
在这中，首先扫描第一扫描的一个线，随后扫描第二扫描图案的线，随后扫描第一扫描图案的线，等等。这样，较之组合两次连续扫描图案的结果时的情况，第一和第二扫描图案之间的时间相干性较高，导致了改进的结果。
在优选实施例中，每个扫描图案由平行的扫描线组成，一个扫描图案的线与另一扫描图案的扫描线垂直，并且对于线上的所有点，加权因子是1，而对于所有其他点，加权因子是O。显然，扫描线中的点的时间相干性是高的它们均在一个扫描线周期内采样。通过使线上的所有点的加权因子为I并且使所有其他点的加权因子为0，使线上的所有点一起移动。这限制了所需的计算量。
该效果与对具有时间常数等于线时间的两倍的干扰进行滤波的高通滤波器相当。周期比两倍的线时间大的所有干扰被减弱。
在另一实施例中使用超过两个扫描图案，至少一个扫描图案与至少两个其他的扫描图案形成交叉点，因此形成至少两个交叉点集合，从这至少两个交叉点集合选择一组交点C。
交点组C可以选自大量的交叉点集合，每个集合对应于两个扫描图案的交叉点。
在又一实施例中使用超过三个扫描图案，并且扫描图案逐对组合以形成许多改进图像，许多改进图像组合以形成最终图像。
有吸引力的是逐对组合图像。当获取许多连续的图像，即图像1、图像2、图像3等时，这些图像可以进行如下组合使用图像I和图像2进行组合以形成第一改进图像，使用图像3和图像4进行组合以形成第二改进图像，如此等等，并且随后将改进图像组合成一个最终图像。这样可能组合呈现例如相对彼此的大的移位的图像而不必选择大的预定的最大调整。较之使用交点组C中的来自所有集合的交叉点的情况，这在没有极大减少改进的情况下显著地改进了计算所需的时间。
注意，组合可以包括校正改进图像相对彼此的移位和旋转，当组合图像时方法自身是已知的，参见例如SneIIa [-3-]。


使用附图阐明本发明，在附图中相同的附图标记表示相应的特征。[0040]为此
图1a示意性地示出了第一扫描图案，
图1b示意性地示出了具有覆盖第二扫描图案的第一扫描图案，
图2a和2b分别示意性地示出了利用第一和第二扫描图案获取的图像，
图3示意性地示出了如“最陡峭爬山”的连续迭代期间确定的移位向量估值，
图4示出了关于其中加权因子对于线上的所有点是I并且对于所有其他点是O的情况的问题的因子曲线，
图5图示了在信度传播的连续迭代期间的移位向量估值的进展阶段，
图6a和6b示意性地示出了关于第一图像的每个图像线的X和y方向上的移位，其取整到最近的整数，
图6c和6d示意性地示出了关于第二图像的每个图像线的X和y方向上的移位，其取整到最近的整数，
图7a和7b示意性地示出了在其上将图6a_d的移位校正应用到图2a和2b的图像的两个图像，
图8示意性地示出了通过组合两个图像的信息形成的图像，
图9示意性地示出了其中“空位(empty space)”被内插的图8的组合图像。
具体实施方式
图1a示意性地示出了如例如扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、聚焦离子束机器(FIB)或扫描探针显微镜(SPM)中例行使用的扫描图案。
通过偏转电场或磁场来操纵诸如荷电粒子(电子、离子、荷电分子或者荷电群集)的聚焦束的探针101，使得所述探针的位置在样品表面上进行扫描。探针首先被定位在开始位置102处。通过使探针在X方向上朝向位置103移动来扫描第一线。可以按平滑的位移对该线进行扫描，即在样品上以恒定速度扫描探针，或者可以通过如下方式对该线进行扫描使探针从斑点跳跃到斑点，例如从开始位置102跳跃到位置106，在停留时间期间将斑点保持在位置106处，并且随后使斑点沿扫描线迅速位移到下一扫描位置。在这两种情况下，在位置106处或其附近收集的信息被集成并且存储在一个存储器位置中。
在第一线的终点处，使探针迅速从第一线的终点移动到第二线的起点，即位置104，以移动到位置105。位置104常常与第一线的开始位置102相邻，但是还获知，第二线的扫描方向与第一线的扫描方向相反。
注意，探针优选地迅速从第一线的终点移动到第二线的起点以避免样品的充电、污染和/或损坏。已知在扫描位置从第一线的终点移动到第二线的起点所耗用的时间期间，在所谓的“回扫”时间期间，利用波束消隐器来消隐波束以避免荷电粒子撞击在样品上。
第二扫描线与第一扫描线平行，但是在y方向上略微位移。优选地扫描线之间的距离大致等于斑点的直径，因为要不然发生过采样或欠采样。
该过程重复直至写入大量的平行线。
将明显的是，同一线上的两个相邻点之间的时间相干性极高。然而，第一线的第一个点和最后的线的最后的点之间的时间相干性通常差得多，并且对于以后扫描的点(在下一扫描图案中)更差。例如作为变化的磁场、电场、导致热膨胀的温度改变、机械振动、声学干扰、压力改变等的结果的、实际扫描位置相对于标称扫描位置的任何位移通常对扫描方向上的两个相邻点的相对位置没有影响或者影响极小，但是对于在时间上彼此远离的时刻采样的点具有较大的影响，并且因此呈现较小的时间相干性。
注意，完整的扫描图案的扫描时间的范围典型地是比I秒小得多(例如I秒的1/25)直到许多秒(例如，超过100秒)。
进一步注意，在扫描中每个线上的扫描位置的数目N以及线的数目N的范围是从512到2048个位置或线(尽管更低和更高的数目也被使用)，并且往往随着计算机存储器和扫描生成器变得廉价而增加，并且计算机监视器呈现更高的分辨率。在该示例中，假设在扫描图案中线上的点的数目和线的数目相同，导致正方形图像，但是情况不必如此，导致了矩形图像。
图1b示意性地示出了第一扫描图案和与第一扫描图案垂直的第二扫描图案的组
口 ο
如前文所述，首先使探针在许多水平线l_i (i=l. .Μ)上扫描或扫(raster)，并且随后探针沿许多竖直扫描线2-j (j=l..N)扫。作为与第一扫描图案垂直的第二扫描图案的结果，出现大量的(NXM个)交点Cu。
注意，扫描图案可以是如图2b中所示的简单光栅，但是可以是呈现被称为交错的图案，或者它们可以通过例如首先扫描图案I的线，随后扫描图案2的线，随后再次扫描图案I的线，随后扫描图案 2的线等等来进行组合。
图2a示意性地示出了利用第一扫描图案获取的图像，并且图2b示意性地示出了利用与第一扫描图案垂直的第二扫描图案获取的图像。
图2a示出了通过利用由大量的水平线组成的扫描图案(图1a中所示的扫描图案)来扫描样品而形成的图像。对于该仿真图像，其得自现有的512X512个像素的图像，施加(添加)干扰。与具有3个像素的RMS空间噪声的仿真随机噪声对应的干扰被添加到公知的“Lena” 图像。
图2b示出了通过利用与图2a中使用的扫描图案垂直的扫描图案进行扫描而形成的相似图像。再次地，添加具有3个像素的RMS值的空间噪声。
注意，这些是仿真图像，其中仅施加空间噪声。真实世界的图像还将呈现其他噪声源，诸如强度噪声，同时位置噪声的类型可以采取不同的形式(如这里使用的，随机地是红色、白色或蓝色噪声，例如作为机械谐振的结果的频率特定噪声，等等)。
图3示意性地示出了如在“最陡峭爬山”的连续迭代期间确定的移位向量估值。
在“最陡峭爬山”中，通过调整每个标称扫描位置(X，y)并且调整每个标称扫描位置(U，V)来搜索最优值，每次通过一个这样的步骤查找最大改进。改进由关于每次扫描的、在位置(x，y)处的强度的相似性表示。从而以如下方式限定了新的交叉点集合和新的交点组C :新限定的交点处的实际或内插数据的相似性被最优化，直至达到一个或多个预定的中止标准，随后使用所调整的多个位置中的经调整的位置来将所述位置的数据映射到与改进图像相关联的存储器区域的一个或多个存储器位置。
该方法被称为“最陡峭爬山”，因为其确定了最陡峭的山(最大导数)并且在该方向上“爬”。
在该示例中加权因子对于线上的所有点是I并且对于所有其他点是O。在该情况下针对线上的标称位置(x，y)的所有调整被关于该线的单个移位向量石替换。针对线上的标称位置(U，V)的所有调整被关于该线的单个移位向量f替换。
图3示出了交点C的第一位移坐标集合，或者行3A中的一个图像的所有线的移位向量5以及列3B中的另一图像的所有线的移位向量「索引O涉及第O次迭代。在任何评估之前，每个线的移位向量(3&和3B。中的每个盒)被限定为(0，0)，即零向量。在每个线的第一次迭代期间，评估移位向量(O, O)、(I, O)、(O, I)、(-1，O)或(O, -1)中的哪个给出了数据相似性的最佳匹配。该移位向量现被存储为属于第一线的移位向量 =(Xpy1)(其被放在34的盒中)。对于第一图像的所有其他线同样地确定移位向量 i。随后不再使用的值，但是作为替代使用34的值。
对于其他图像也是这样进行，导致了一系列移位向量_
在第一次迭代之后，这样确定了每个图像中的每个线的移位向量，移位最多为I个像素。
该过程现在在迭代循环中重复，其中在第二次迭代中线的移位可能变大(例如(1,-1)或(-2，O))，或者可能折回其步骤。这种新建立的移位向量替换先前建立的移位向 量。
在许多次迭代i之后达到中止标准，例如因为在最后一次迭代中未进行改变(所有互和F」不变)，或者因为两个解自身重复(两个解之间的翻转(flip-flop))，或者因为达到最大迭代次数。这样建立的关于第一图像的每个线的解^ i和关于第二图像的每个线的解—用于使图2的图像的线移位，使得形成如同图7的图像的图像。
注意，典型地第一图像的移位向量的数目等于第二图像中的移位向量的数目(i=j)。然而，水平方向上的交点数目不同于竖直方向上的交点数目，例如因为第二扫描包括比水平扫描少的线，或者因为交点C的子集(不需要所有交叉点都是交点)未被组织成正方形图案。
进一步注意,在该示例中，在5个向量之间进行选择[移位向量(0，O)、(1,0)、(O, I)、(-1,0)和(0，-1)]，但是可以使用更大的数目，例如包括(1，I)、(1,-1), (-1, I)和(-1,-1) O另一变化可以是，不评估整个像素上的移位，而是评估与内插强度值组合的部分像素移位(例如(0， ))上的移位。
图4示意性地示出了在替选解决方法，即所谓的“信度传播”中使用的因子曲线。对于“信度传播”的更详细的描述，参见F. R. Kschischang等人的“Factor Graphs and theSum-Product Algorithm，，，IEEE Transaction on information theory, Vol. 47, no.2，(Feb. 2001)，p 498注意，在Wikipedia上也可以找到因子曲线和信度传播的解释。
再次地，通过选择对于线上的所有点为I并且对于所有其他点为O的加权因子来简化问题。在该情况下针对线上的标称位置(x，y)的所有调整被关于该线的单个移位向量 替换。
图4示出了该问题的因子曲线。因子曲线中的圆表示移位向量。正方形节点表示函数的因子分解。每个因子节点连接到至多两个移位向量。对于5 ^的每个组合，存在交叉点，由因子节点. _ i描述的所得到的相似性测度通过/ ^向1 j传播信度。
图5示意性地示出了在信度传播的连续迭代期间的移位向量估值的进展阶段。在最初时没有关于 和^的假设。移位向量或者边缘概率分布是平坦的。在第一次迭代中，任意线(例如具有移位向量F i的线)被选择为参考线。在该线上无疑i i=5。该“信度”被传播到所有Trt量，更新它们的边缘概率分布。在第二次迭代中，所有5传播到所有f。在第三次迭代中，所有f传播到所有7 该过程重复，直至达到预定的中止标准，在该情况下是固定的迭代次数。
图6a和6b分别示意性地示出了图2a的线在x和y位置的位移(水平线)，并且图6c和6d示意性地示出了图2b的线的位移(竖直线)。沿水平轴给出了线数目，沿竖直轴以像素为单位给出了位移。利用信度传播方法计算这些特定的位移集合，但是同样地可以利用其它方法计算位移，诸如前面描述的“最陡峭爬山”。
图7a和7b分别示出了与图2a和2b对应的图，其被应用了图6的移位。
图8示出了图7a和7b的组合。注意，许多点不包括来自图7a和7b中任一个的数据，并且在这里被示出为黑点。这些点对应于样品上的、作为由于干扰引起的位移的结果而未被扫描的位置，并且因此不是伪像。
图9得自图8，其中根据相邻点对不包括数据的点(黑点)进行内插。
注意，可以使用“最陡峭爬山”和“信度传播”以外的其他解决方法。在例如S. Luke[-4-]中描述或建议了其他示例。还可以使用这些方法的混合方案，例如首先使用一种方法进行数次迭代并且随后利用另一方法继续进行。
在以上示例中，加权因子被选择为对于同一线上的所有点或交点为I并且对于其他线上的所有点或交点为O。这有效地意味着线如同刚性棒而一体地移位。还非常可能限定其他其他加权因子，例如对于在交点的固定周期内(T = 土 At)获取的所有交点为I的加权因子，或者被限定为例如W = (1-0.01 X)的加权因子W，X是以像素为单位表示的沿扫描方向的距离。这样使用“橡胶带”而非刚性连接将交点连结在一起。
参考文献
-1- P. Cizmar et al: “New Imaging method with adaptive averaging ofsuper-fast SEM images”， Scanning Vol. 30， 3 (2008)， p. 277-278.
_2_:R. V. Lapshin : “A Method for Automatic Correction of
Drift-Distorted SPM Images，，， Journal of surface investigation: X-ray,synchrotron and neutron techniques Vol.1 No. 6 (2007)， p. 630-636.
_3_: M. T. Snella: “Drift Correction for Scanning-Electron Microscopy，，，thesis, submitted to the the Department of Electrical Engineering and ComputerScience at the Massachusetts Institute of Technology, (Sept 2010).
_4_: S. Luke: ，’Essentials of Metaheuristics (A Set of UndergraduateLecture Notes)”，1st Ed. (Rev C)，Online Version1. 2 (July 2011)，ISBN:978-0-557-14859-2.-5_:F. R. Kschischang et al. : “Factor Graphs and the Sum-Product
Algorithm”， IEEE Transaction on information theory, Vol. 47， no. 2， (Feb.2001)， p 498权利要求
1.一种利用探针扫描样品的方法，所述方法包括 使用至少两个扫描图案来扫描所述样品； 在利用第一扫描图案依次扫描样品的同时，获取从所述扫描得到的数据并且将所获得的数据映射在与第一扫描图案相关联的第一存储器区域中，该存储器区域包括大量的存储器位置，每个存储器位置与标称扫描位置(X，y)相关联， 在利用第二扫描图案扫描样品的同时，获取从所述扫描得到的数据并且将所获得的数据映射在与第二扫描图案相关联的第二存储器区域中，该存储器区域包括大量的存储器位置，每个存储器位置与标称扫描位置(U，V)相关联， 通过组合来自第一存储器区域和第二存储器区域的数据并且将组合数据映射在与改进图像相关联的存储器区域中来形成改进图像，与改进图像相关联的存储器区域的每个点与标称扫描位置相关联， 其特征在于 两个扫描图案呈现多个交叉点的集合，其中扫描图案成角度交叉，交叉点不一定与标称扫描位置一致，从所述集合中选择交点组C， 在第一扫描期间获取的每个标称扫描位置(x，y)的位置被调整并且在第二扫描期间获取的每个标称扫描位置(U，V)的位置被调整，从而以改进新限定的交点处的实际或内插数据的相似性的方式来限定新的交叉点集合和新的交点组C， 使用作为标称扫描位置和其他标称扫描位置之间的时间相干性的函数的加权因子，通过所述其他标称扫描位置的调整来监管每个所述标称扫描位置的调整， 使用经调整的标称扫描位置(x，y)将第一存储器区域的数据映射到改进的图像的一个或多个存储器位置，并且使用经调整的标称扫描位置(U，V)将第二存储器区域的数据映射到改进的图像的一个或多个存储器位置。
2.根据权利要求
1所述的方法，其中所述探针是扫描探针显微镜的探针，聚焦荷电粒子束，聚焦X射线束或者近红外光、可见光或近紫外光的光束。
3.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中所述至少两个扫描图案是两个扫描图案，每个扫描图案包括平行线段，两个扫描图案中的线段的方向彼此垂直。
4.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中在每次扫描中获得的数据的幅度被归一化。
5.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中使用元启发式方法来改进相似性。
6.根据权利要求
5所述的方法，其中所使用的元启发式方法包括“最陡峭爬山”和/或“信度传播”的方法。
7.根据权利要求
5或6所述的方法，其中使用一个或多个预定的中止标准来中止所述元启发式方法，所述一个或多个预定的中止标准包括最大数目的迭代循环、在最后一次迭代中确定的交点C的最大移位、或者一次或多次扫描的最后两个获得的图像的数据点的相似性。
8.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中至少一个扫描图案将探针扫描到大量的扫描位置，探针在每个所述扫描位置在停留时间期间保持固定，并且在比所述停留时间短得多的时间周期中使探针在后续的位置之间移动。
9.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中，在将数据映射到与改进图像相关联的存储器的图像位置之后，与改进图像相关联的未被填充数据的存储器区域的存储器位置被填充根据与所述存储器位置相邻的改进图像中的数据内插的数据。
10.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中所述至少两个扫描图案呈现时间重叠。
11.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中所述至少两个扫描图案是两个扫描图案，每个扫描图案包括平行线段，所述两个扫描图案中的线段的方向彼此垂直，并且所述加权因子对于一个或多个完整的扫描线上的所有扫描位置等于I并且对于其他扫描线等于O。
12.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中使用超过两个扫描图案，至少一个扫描图案与至少两个其他的扫描图案形成交叉点，因此形成至少两个交叉点集合，从这至少两个交叉点集合选择一个交点组C。
13.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中交叉点集合等于所述交点组C。
14.根据前述权利要求
中任一项所述的方法，其中使用超过三个扫描图案，至少两个扫描图案标称相同，并且所述扫描图案逐对组合以形成许多改进图像，所述许多改进图像组合以形成最终图像。
15.根据权利要求
14所述的方法，其中所述组合包括校正所述改进图像相对彼此的移位和旋转。
专利摘要
本发明涉及用于利用探针扫描样品的扫描方法。本方法涉及一种扫描样品的方法。扫描样品典型地通过利用探针沿大量的平行线扫描样品来进行。在现有技术的扫描方法中，利用标称相同的扫描图案对样品进行多次扫描。本发明基于如下思想沿扫描方向的方向上的相邻点之间的相干性比与扫描方向垂直的相邻点的相干性好得多。通过组合彼此垂直地扫描的两个图像，因此应当可能形成利用两个方向上的改进的相干性(由于较短的时间距离)的图像。该方法因此牵涉利用两个扫描图案扫描样品，一个扫描图案的线优选地与其他扫描图案的线垂直。从而可能使用一个扫描图案的线上的扫描点的时间相干性来对准其他扫描图案的线，反之亦然。
文档编号G01Q30/04GKCN103063881SQ201210396453
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月18日
发明者A.R.哈通, C.S.库伊曼 申请人:Fei 公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan