扫描电子显微镜的制作方法

本发明涉及扫描电子显微镜领域。

背景技术：

扫描电子显微镜本身是已知的。扫描电子显微镜包括电子光学成像系统。电子光学成像系统可以包括电子束源和电子检测器。电子束源提供聚焦到样品上的电子束。撞击电子束使得从样品的表面发射二次电子。并且一些来自电子束的电子在前向方向上散射以及被后向散射。电子检测器检测二次电子、散射电子和/或后向散射电子并且生成表示所检测到的电子量的信号。电子束相对于样品移动，以便利用电子束来扫描样品的表面。电子检测器信号在样品上电子束的每个方位上的变化提供了样品的图像信息。

技术实现要素：

本发明涉及扫描电子显微镜。

本发明的目的在于提供经改善的扫描电子显微镜。本发明的目的还在于为已知的扫描电子显微镜至少提供有用的替换方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括电子光学成像系统和样品载体的扫描电子显微镜，其中样品载体在用于装载样品的装载位置与用于对样品成像的成像位置之间是可移动的。扫描电子显微镜包括处于电子光学成像系统与样品载体之间的滑动真空密封装置。该滑动真空密封装置包括第一板，其具有与电子光学成像系统相关联的第一孔径，并且靠在第二板上，该第二板具有与样品载体相关联的第二孔径。第一板和第二板相对于彼此是可滑动地可移动的。第一孔径和第二孔径在成像位置中重叠。第一孔径和第二孔径在装载位置中不重叠。第一板和/或第二板包括环绕第一孔径和/或第二孔径的凹槽，其中该凹槽被布置用于与真空系统连通。

应注意的是，根据us2011/133083a1已知一种具有滑动真空密封装置的扫描电子显微镜，该滑动真空密封装置具有第一板，该第一板具有与电子光学成像系统相关联的第一孔径，并且靠在第二板上，该第二板具有与样品载体相关联的第二孔径，该第一板和第二板相对于彼此是可滑动地可移动的。然而，在us2011/133083a1的滑动真空密封装置中，第一板和/或第二板不包括环绕第一孔径和/或第二孔径的凹槽，其中该凹槽被布置用于与真空系统连通。

包括环绕第一孔径和/或第二孔径的凹槽的第一板和/或第二板提供了可以向凹槽施加真空的优点，其中凹槽被布置用于与真空系统连通，因此，在第一板与第二板之间有效地提供了抽吸力。该抽吸力允许第一板和第二板的牢固的和/或机械刚性的临接。尤其是当样品载体刚性连接到第二板并且电子光学成像系统刚性连接到第一板时，机械刚性的临接允许样品相对于电子光学成像系统的刚性定位。样品的刚性定位允许高图像质量。

可选地，真空系统被布置用于在成像的同时使电子光学成像系统和样品载体处于第一真空水平。优选地选择第一真空水平以使得允许电子光学成像系统的电子束照射样品，如本领域中已知的那样。

可选地，真空系统被布置用于使凹槽处于与第一真空水平不同的第二真空水平。优选地，第二真空水平处于第一真空水平与环境压力之间。因此，第二真空水平有助于在第一板与第二板之间维持良好的真空密封。此外，使凹槽处于在第一真空水平与环境压力之间的第二真空水平改善了（例如，允许降低）第一真空水平。

可选地，凹槽被布置成在装载位置和成像位置二者中都环绕第一孔径和第二孔径二者。这提供了下述优点，即当从装载位置向成像位置移动样品载体时，凹槽不暴露于第一孔径或第二孔径。因此，可以避免凹槽的污染，因为其没有暴露。此外，可能在从装载位置向成像位置移动样品载体的同时维持凹槽内部的真空水平。在装载位置和/或至少不是成像位置的位置中环绕第二孔径的凹槽也提供了下述优点，即凹槽可以被用作针对样品载体的预泵载台（pre-pumpstage）。向凹槽提供真空允许将样品载体从环境压力抽气到（接近）第二真空水平。要注意的是，在大气压力下使成像系统直接暴露于样品载体将损坏成像系统，而在大气压力下将凹槽暴露于样品载体将不会。在通过凹槽已经对样品载体预抽气之后，在移动到成像区域的同时将不会损坏成像系统。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括电子光学成像系统和样品载体的扫描电子显微镜，该电子光学成像系统包括电子束源和电子检测器，该样品载体处于电子束源与电子检测器之间。样品载体相对于电子束是可移动的，以用于移动样品。样品载体可以例如在与电子束正交的平面中是可移动的。样品载体也可以被布置成使得由样品载体运载的样品在与电子束平行的方向上是可移动的。电子检测器相对于电子束是可移动的。电子检测器可以在与电子束不平行（例如，与电子束正交）的方向上是可移动的。

相对于电子束可移动的电子检测器提供下述优点，即使得扫描电子显微镜在检测二次电子和/或（后向）散射电子的模式中更加灵活。

可选地，电子检测器被布置用于与样品（例如，与样品载体）同步移动。电子检测器可以被布置成在与样品载体相同的方向上移动，例如与样品载体同时移动。电子检测器可以被布置成与样品载体移动经过相同的距离，例如与样品载体同时移动。这提供了下述优点，即当移动样品载体时，为了使电子束撞击在样品上的不同点上，电子检测器也移动。电子检测器可以固定连接到可移动的样品载体。

可选地，扫描电子显微镜包括处于样品与电子检测器之间的磁透镜。可选地，扫描电子显微镜包括处于样品载体与电子检测器之间的磁透镜。磁透镜可以例如是电磁驱动的，和/或可以包括永磁铁。磁透镜可以相对于电子束是可移动的。磁透镜可以在与电子束不平行（例如，与电子束正交）的方向上是可移动的。

可选地，磁透镜被布置用于与样品（例如，与样品载体）同步移动。磁透镜可以被布置成在与样品载体相同的方向上移动，例如与样品载体同时移动。磁透镜可以被布置成与样品载体移动经过相同的距离，例如与样品载体同时移动。这提供了下述优点，即当移动样品载体时，为了使电子束撞击在样品上的不同点上，磁透镜也移动。磁透镜可以固定连接到可移动的样品载体。

可选地，电子检测器定位在磁透镜的焦平面中。可选地，电子检测器定位在磁透镜的焦点中。因此，当磁透镜和电子检测器二者都与样品同步移动时，行进穿过样品的电子束被磁透镜朝向电子检测器偏斜。要注意的是，这允许简单的构造，例如，磁透镜和电子检测器刚性连接到样品载体，其中电子检测器相对于样品的位置是清晰的。在样品相对于电子检测器（其相对于撞击在样品上的电子束是静止的）是可移动的情况下，如在现有技术的扫描电子显微镜中，更难以维持样品中的被检查部分的位置相对于电子检测器的机械稳定性和准确性。

可选地，电子检测器的明场区域定位在磁透镜的焦平面中。可选地，电子检测器的明场区域定位在磁透镜的焦点中。这提供了下述优点，即未被样品干扰的电子束的初级电子偏斜到电子检测器的明场区域。然后，散射电子可以偏斜到围绕明场区域的电子检测器的边缘。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括真空室和样本载体的扫描电子显微镜，该真空室包括内部结构，诸如电子光学系统，并且该样本载体用于运载样品，其在真空室内是可移动的。扫描电子显微镜包括运动控制单元，该运动控制单元包括被布置用于接收与样品载体的移动相关的用户命令的输入单元。运动控制单元包括存储器，该存储器存储真空室的内部结构的三维模型。真空室的内部结构的三维模型可以包括真空室的内部结构的几何结构的三维模型。存储器存储样品载体的三维模型。样品载体的三维模型可以包括样品载体的几何结构的三维模型。运动控制单元被布置用于基于所接收到的用户命令以及内部结构和样品载体的三维模型来移动样品载体，同时避免样品载体与内部结构的碰撞。

可选地，存储器进一步存储样品载体上运载的样品的几何结构的三维模型。样品的三维模型可以是样品的几何结构的三维模型。然后，运动控制单元可以被布置用于进一步基于样品的三维模型来移动样品载体，同时避免样品、样品载体和内部结构的碰撞。

可选地，运动控制单元被布置用于确定从样品载体的当前方位到样品载体的目标方位的无碰撞路径。诸如概率路线图（prm）或快速探索随机树（rrt）或快速探索密集树之类的基于样品的规划算法可以被用来计算无碰撞路径。然而，可以使用其它算法。可选地，可以使无碰撞路径平滑例如来减少震动。

可选地，运动控制单元被布置用于计算一方面样品载体和可选地样品的三维模型以及另一方面与内部结构的三维模型之间的最小距离。所计算的最小距离可以被用于确定无碰撞路径。

代替避免样品载体和内部结构的碰撞，或者除此之外，运动控制单元可以被布置用于基于所接收到的用户命令以及内部结构和样品载体且可选地样品的三维模型来移动样品载体，同时维持样品载体与内部结构之间的距离，该距离大于或等于预先确定的最小距离。这允许维持预先确定的安全距离。当内部结构处于与样品载体不同的电压下（例如处于高（正或负）电压下）时，预先确定的最小距离可以具有特殊用途。例如，所计算的最小距离可以被用于确定在与样品载体不同的电压下（例如在高（正或负）电压下）维持与内部结构至少预先确定的最小距离的距离的路径。因此，可以避免放电。

可选地，运动控制单元将第一预先确定的最小距离和不同的第二预先确定的最小距离考虑在内。相对于第一类型的内部结构维持第一最小距离，并且相对于第二类型的内部结构维持第二预先确定的最小距离。第一类型的内部结构可以例如处于与样品载体不同的电压下（或相差超过阈值电压），而第二类型的内部结构处于与样品载体基本相同的电压下。然后，第一预先确定的最小距离可以大于第二预先确定的最小距离。

可选地，运动控制单元被布置用于在执行用户命令之前模拟用户命令的执行，其中，运动控制单元被布置用于如果模拟指示了样品载体和/或样品与内部结构的碰撞则忽略用户命令。因此，可以忽略将导致碰撞的任何用户命令以便避免碰撞。将领会的是，运动控制单元可以被布置用于向用户生成将不实行用户命令的消息。消息可以例如在扫描电子显微镜的显示设备上显示。可选地，运动控制单元可以确定替代根据用户命令的路线的替换路线，该根据用户命令的路线导致使样品载体和样品定位于根据用户命令的最终位置处，该替换路线是无碰撞的。运动控制单元可以被布置用于例如通过在显示设备上显示消息来向用户建议替换路线。运动控制单元还可以被布置用于使替换路线自动代替根据用户命令的路线。

可选地，输入单元被布置用于接收表示样品的几何结构的数据。例如可能的是，输入单元被布置用于接收样品几何结构的测量结果。运动控制单元可以被布置用于基于表示样品的几何结构的数据来确定样品的三维模型。扫描电子显微镜可以包括用于确定样品的近似几何结构的一个或多个模板。模板可以例如具有逐渐增加尺寸的空腔。安装在样品上的具有最小空腔的模板可以被理解为代表样品的几何结构。空腔可以例如是圆柱形或半球形的，尽管可以设想其他形状。

可选地，扫描电子包括光学相机和几何结构确定单元，该几何结构确定单元被布置用于基于由光学相机提供的样品的至少一个图像来确定样品的几何结构。光学相机可以被布置用于提供样品的顶部平面图像。该顶部平面图像可以被用于确定样品的周长。几何结构确定单元可以被布置用于通过获得第一图像和第二图像来确定样品的轮廓并且确定在第一图像和第二图像中不同的像素，其中在第二图像中，样品相对于其在第一图像中的位置转过第一角度。不同的像素代表样品的周长。替换地或附加地，光学相机被布置用于提供样品的侧视图像。几何结构确定单元可以被布置用于基于样品的两个或更多个二维图像来确定样品的三维模型。可选地，样品载体包括出现在用于样品模型的三维重建的二维图像中的一个或多个参考特征，诸如标记。

本发明还涉及一种用于将样品装载到扫描电子显微镜的真空室中的方法。该方法包括提供样品载体，该样品载体在用于装载样品的装载位置与用于对样品成像的成像位置之间是可移动的。扫描电子显微镜包括处于电子光学成像系统与样品载体之间的滑动真空密封装置。该滑动真空密封装置包括第一板，其具有与电子光学成像系统相关联的第一孔径，并且靠在第二板上，该第二板具有与样品载体相关联的第二孔径。第一板和第二板相对于彼此是可滑动地可移动的。第一孔径和第二孔径在成像位置中重叠。第一孔径和第二孔径在装载位置中不重叠。第一板和/或第二板包括环绕第一和/或第二孔径的凹槽。该凹槽被布置用于与真空系统连通。该方法包括当样品载体处于装载位置时将样品放置在样品载体中。该方法还可以包括向凹槽施加真空。

本发明还涉及一种用于获得样品的电子显微镜图像的方法，其包括利用电子束从第一侧照射样品，并且在相反的第二侧使用电子检测器检测穿过样品传输的电子。该方法包括移动样品穿过电子束并且与样品同步移动电子检测器。

可选地，该方法包括在样品与电子检测器之间提供磁透镜，并且与样品和检测器同步移动磁透镜。

本发明还涉及一种用于在扫描电子显微镜的真空室内移动样品的方法。真空室包括内部结构，诸如电子光学成像系统。该方法包括将样品定位于在真空室内可移动的样品载体上。该方法包括将与样品的期望移动相关的用户命令输入到运动控制单元中。运动控制单元包括存储器，该存储器存储真空室的内部结构的三维模型和样品载体的三维模型。该方法包括由运动控制单元基于所接收到的用户命令以及内部结构和样品载体的三维模型来移动样品载体，同时避免样品载体与内部结构的碰撞。

可选地，存储器进一步存储在样品载体上运载的样品的三维模型。该方法可以包括由运动控制单元进一步基于样品的三维模型来移动样品载体，同时避免样品、样品载体和内部结构的碰撞。

将领会的是，可以组合本发明的任何方面。还将清楚的是，鉴于扫描电子显微镜所提到的全部特征和选项同样适用于该方法。

将领会的是，可以组合上述选项中的任何一个或多个。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的实施例，其中：

图1a示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第一位置；

图1b示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第二位置；

图1c示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第三位置；

图2a示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第一位置；

图2b示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第二位置；

图2c示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第三位置；

图3a示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第一位置；

图3b示出了扫描电子显微镜的示例，其中样品载体处于第二位置；

图4a示出了扫描电子显微镜的示例；

图4b示出了扫描电子显微镜的示例；以及

图4c示出了扫描电子显微镜的示例。

具体实施方式

图1a、1b和1c示出了扫描电子显微镜1的示例。扫描电子显微镜1包括电子光学成像系统2。在该示例中，电子光学成像系统2包括电子束源4和磁透镜6。电子光学成像系统2包括电子检测器8。扫描电子显微镜1包括样品载体10。样品载体10被布置用于运载样品12。电子束源4被布置用于生成电子束14。磁透镜6聚焦电子束14以便撞击在样品12上。电子束14的部分可以不受干扰地经过样品12。电子束14的另一部分具有被样品12散射的电子。由电子检测器8检测散射电子和可选地未受干扰的电子束14。样品载体10相对于电子束14是可移动的，以使样品12相对于电子束14移动。

在图1a、1b和1c的示例中，样品载体10在用于装载样品的装载位置16与用于对样品成像的成像位置18之间是可移动的。扫描电子显微镜1包括处于电子光学成像系统2与样品载体10之间的滑动真空密封装置20。在图1a、1b和1c中，滑动真空密封装置20包括第一板22，其具有与电子光学成像系统2相关联的第一孔径24。在图1中，滑动真空密封装置20包括第二板26，其具有与样品载体10相关联的第二孔径28。第一板22靠在第二板26上。第二板26相对于第一板22是可滑动地可移动的。第一板22和第二板26的接触表面足够光滑以用作真空密封装置。

当样品载体10定位在成像位置18中时，第一孔径24和第二孔径28重叠，如在图1c示出的。因此，电子束14可以从电子束源4传过第一孔径24和第二孔径28并且撞击到样品12上。当样品载体10定位在装载位置16中时，第一孔径24和第二孔径28不重叠，如在图1a中示出的。因此，由滑动真空密封装置20密封了电子束源4和磁透镜6以与环境空气隔离。因此，电子束源4和磁透镜6可以维持在真空条件下。另外，扫描电子显微镜1包括将电子光学系统2的内部空间32连接到真空系统34的第一连接器30。样品载体10可以在装载位置16中开放于环境空气，以便将样品12装载和/或卸载到样品载体10上。将领会的是，在装载样品12之后，可以关闭样品载体10并且还抽气至真空条件。另外，扫描电子显微镜1包括将样品载体10的内部空间38连接到真空系统34的第二连接器36，如下面将描述的。

在图1a、1b和1c的示例中，第一板22包括环绕第一孔径24的环向凹槽40。凹槽40与连接到真空系统34的第三连接器42流体连通。如可以在图1a、1b和1c中看出的是，凹槽40在装载位置16和成像位置18二者中环绕第一孔径24和第二孔径28二者。在装载位置和成像位置二者中环绕第一孔径24和第二孔径28二者的凹槽40提供了下述优点，即孔径24、28在移动期间没有跨过凹槽40，因此避免了机械损坏凹槽或孔径的风险。将领会的是，可能的是凹槽40至少在成像位置18中环绕第一孔径和第二孔径二者。在装载位置中，凹槽可以环绕第一孔径24而不是第二孔径28。

将领会的是，替换地或附加地，第二板26可以包括环绕第二孔径28的环向凹槽。该凹槽也可以与连接到真空系统34的连接器流体连通。该凹槽也可以在装载位置16和成像位置18二者中环绕第一孔径24和第二孔径28二者。

关于图1a、1b和1c描述的扫描电子显微镜1可以如下进行操作。

使扫描电子显微镜1进入为操作做好准备的状况。样品载体10被定位在装载位置16中，以便接收样品12，如在图1a中示出的。通过真空系统34使电子光学系统2的内部空间32处于预先确定的第一真空水平。通过真空系统34使凹槽40处于预先确定的第二真空水平。在该示例中，将第二真空水平选择为与第一真空水平不同。此处，将第二真空水平选择为处于第一真空水平与环境压力之间。

在样品载体10处于装载位置16中的情况下，样品12定位在样品载体10中。关闭样品载体10以与环境空气隔离。在该示例中，通过将第二板26滑动到中间位置44来关闭样品载体10，如在图1b中示出的。在中间位置44中，通过第一板22将样品载体10关闭。在该示例中，在中间位置中，样品载体10的内部空间38经由第二连接器36被抽空。在该示例中，使样品载体10的内部空间38处于真空水平，该真空水平至少近似等于电子光学系统2的内部空间32中的第一真空水平。

从中间位置44，样品载体移动到成像位置18，如在图1c示出的。在成像位置中，第一孔径24和第二孔径28重叠。因此，样品载体10的内部空间38与电子光学系统2的内部空间32连通。激活电子束源4和磁透镜6以生成电子束14。电子束撞击在样品12上。由电子检测器8检测电子束14的未受干扰的电子和前向散射电子二者。为了提供样品12（的一部分）的图像，跨样品12的表面扫描电子束14。通过倾斜可以增加样品12的被扫描区域，即在相对于电子束14的样品12的不同位置处扫描样品12的多个部分。在该示例中，通过沿第一板22移动样品载体和第二板26，在与电子束14正交的平面中扫描样品12。可以在两个正交方向上扫描样品12。

维持在第二真空水平下的凹槽40提供了将第一板22和第二板26夹紧在一起的抽吸力。因此，可以获得样品载体10的相对于电子光学成像系统2的刚性连接。这提供了样品12相对于电子束14的良好的空间稳定性。要注意的是，当第二板26相对于第一板22移动时，抽吸力可能引起粘滑效应。在实施例中，控制样品载体10始终从同一方向接近目标位置，以便避免定位上的滞后效应。例如，当在两个正交方向x和y上在与电子束14正交的平面中移动时，可以控制样品载体10始终以正x方向和以正y方向接近目标位置。

图2a、2b和2c示出了与在图1a、1b和1c中示出的示例相似的扫描电子显微镜1的示例。相同的附图标记指代相同的特征。在图2a、2b和2c的示例中，凹槽40在第一孔径24周围延伸。在该示例中，在成像位置18中，凹槽40在第一孔径24和第二孔径28周围延伸。在该示例中，在装载位置16中，凹槽40在第一孔径24周围而不是在第二孔径28周围延伸。

要注意的是，在该示例中，第二连接器36不是必需的。相反，在中间位置44中，如在图2b中示出的，样品载体10的内部空间38可以经由第三连接器42被抽空。

图3a和3b示出了扫描电子显微镜1的示例。类似地如关于图1a、1b、1c、2a、2b和2c所描述的，扫描电子显微镜1包括电子光学成像系统2。在该示例中，电子光学成像系统2包括电子束源4和磁透镜6。电子光学成像系统2包括电子检测器8。扫描电子显微镜1包括样品载体10。样品载体10被布置用于运载样品12。电子束源4被布置用于生成电子束14。磁透镜6聚焦电子束14以便撞击在样品12上。电子束14的部分可以不受干扰地经过样品12。电子束14的另一部分的电子被样品12散射。由电子检测器8检测前向散射电子和可选地未受干扰的电子束14。样品载体10相对于电子束14是可移动的，以使样品12相对于电子束14移动。

在图3a和3b的示例中，扫描电子显微镜1包括第二磁透镜46。第二磁透镜46定位在样品12与电子检测器8之间。电子检测器8定位在第二磁透镜46的焦平面中。在该示例中，第二磁透镜46刚性连接到样品载体10。因此，第二磁透镜46相对于样品12的位置是清晰的。在该示例中，电子检测器8刚性连接到样品载体10。因此，电子检测器8相对于样品12的位置是清晰的。

样品载体10相对于电子束14是可移动的。在该示例中，样品载体在与电子束正交的平面中是可移动的。样品载体10可以例如是样品载台的可移动部分。如关于图1a、1b和1c或图2a、2b和2c所解释的，样品载体可以也是可移动的。由于第二磁透镜46刚性连接到样品载体，所以第二磁透镜46与样品载体10同步移动。由于电子检测器8刚性连接到样品载体，所以电子检测器与样品载体10同步移动。由于电子检测器8定位在第二磁透镜46的焦点中，所以行进穿过样品12的电子束14'将被第二磁透镜46朝向焦点偏离，即朝向电子检测器8偏离。这可以例如在图2b中看到。

在图3a和3b的示例中，电子检测器8包括中央明场区域50和围绕明场区域的暗场区域52。电子检测器8的明场区域50定位在第二磁透镜46的焦平面中。因此，未受干扰的电子束14'朝向明场区域50偏离。前向散射电子朝向暗场区域52偏离。

图4a、4b和4c示出了扫描电子显微镜1的示例。类似地如关于图1a、1b、1c、2a、2b、2c、3a和3b所描述的，扫描电子显微镜1包括电子光学成像系统2。在该示例中，电子光学成像系统2包括电子束源4和磁透镜6。电子光学成像系统2包括电子检测器8。扫描电子显微镜1包括样品载体10。样品载体10被布置用于运载样品12。电子束源4被布置用于生成电子束14。磁透镜6聚焦电子束14以便撞击在样品12上。电子束14的部分可以不受干扰地经过样品12。电子束14的另一部分的电子被样品12散射。由电子检测器8检测前向散射电子和可选地未受干扰的电子束14。然而，也可以存在其他检测器，例如，后向散射电子检测器（bsd）、二次电子检测器（se）、能量色散x射线检测器（edx）、用于样品电流的检测器、阴极发光检测器（cl）、俄歇检测器、光学相机等等。样品载体10相对于电子束14是可移动的，以使样品12相对于电子束14移动。

扫描电子显微镜1包括真空室54。真空室54包括内部结构，诸如电子光学成像系统2。样品载体10在真空室54内是可移动的。提供移动系统55以用于移动样品载体10。移动系统55可以包括如本领域已知的导向件和致动器。移动系统可以被布置用于沿一个或多个轴线移动样品载体和/或用于绕着一个或多个轴线旋转样品载体。移动系统可以被布置用于在六个自由度上移动样品载体。移动系统55可以被布置用于在与电子束14正交的平面中在两个方向上移动样品载体。移动系统55可以被布置用于在与电子束平行的方向上移动样品载体10。移动系统可以被布置用于在相对于电子束的一个或两个方向上倾斜样品载体。移动系统可以被布置用于绕着与电子束平行的轴线旋转样品。

扫描电子显微镜包括运动控制单元56。运动控制单元56被布置用于控制移动系统55以用于移动样品载体10。运动控制单元56包括输入单元58，其被布置用于接收与样品载体10的移动有关的用户命令。输入单元58可包括键盘、指针设备、触摸屏、语音激活单元等等。运动控制单元56包括存储器60。在该示例中，存储器60存储真空室54的内部结构的三维模型。内部结构的三维模型可以包括真空室54的内部结构的几何结构的三维模型。内部结构的三维模型还可以包括真空室54的内壁的三维模型。在该示例中，存储器60进一步存储样品载体10的三维模型。样品载体的三维模型可以包括样品载体10的几何结构的三维模型。

如关于图4a、4b和4c描述的扫描电子显微镜1可以如下进行操作。

将运载样品12的样品载体10定位在真空室54内部的第一位置处。电子束14可以撞击在样品12上。用户可以将与样品载体10的期望移动相关的用户命令输入到输入单元58中。在该示例中，用户命令涉及样品载体10的期望第二方位的绝对位置，例如坐标。还可能的是用户命令涉及样品载体10的期望第二方位的相对位置，例如，样品载体10的期望位移，例如在预先确定的方向上的0.125mm。基于处于第一位置处的样品载体10的当前位置和处于第二方位处的样品载体10的期望方位，运动控制单元56计算要由样品载体从第一位置到第二位置沿其而行的路径。在计算路径时，运动控制单元56使用内部结构的三维模型和样品载体10的三维模型，以用于计算样品载体10和内部结构无碰撞的路径。在该示例中，运动控制单元56使用基于样品的规划。基于样品的规划算法可以例如是概率路线图（prm），或快速探索随机树（rrt），或快速探索密集树。然而，可以使用其它算法。可选地，可以使无碰撞路径平滑例如以减少样品载体10的震动。一旦已经确定了无碰撞路径，则运动控制单元56就控制移动系统55以用于沿着无碰撞路径移动样品载体10。

要注意的是，在确定可能的路径时，如果在沿路径的至少一个位置上，样品载体的三维模型接触或与内部结构的三维模型相交，则可以确定碰撞。将领会的是，也可以使用安全裕度，其中碰撞被认为是小于预先确定的安全距离的距离。在该情况下，如果在沿路径的至少一个位置上，样品载体10的三维模型与内部结构的三维模型之间的最小距离小于预先确定的安全距离，则运动控制单元确定该路径包括碰撞。

将领会的是，移动系统55被体现为样品载台。替换地，样品载体10可以是样品载台的可移动部分。当样品载体10移动时，样品载台的各种部分可以以不同速率或行程移动。将领会的是，存储器还可以存储样品载台的三维模型。在计算路径时，运动控制单元56还可以使用样品载台的三维模型以用于计算没有样品载台和内部结构的碰撞的路径。更一般地，在计算路径时，运动控制单元56还可以使用移动系统的三维模型以用于计算没有样品载体、移动系统和内部结构的碰撞的路径。

在一种模式中，存储器60进一步存储在样品载体10上运载的样品12的三维模型。样品的三维模型可以包括样品12的几何结构的三维模型。运动控制单元56可以在计算要由样品载体10从第一位置到第二位置沿其而行的路径时使用样品12的三维模型，以便避免样品12、样品载体10、可选地移动系统55和内部结构的碰撞。

运动控制单元56控制样品载体10沿着无碰撞的所计算路径从第一位置向第二位置移动。

在该示例中，运动控制单元56被布置用于在执行用户命令之前模拟用户命令的执行。该模拟包括根据用户命令计算从样品载体10的当前位置到更新位置的路径。如果在模拟中计算的路径指示一方面样品载体10（并且可选地样品12和/或移动系统55）与另一方面内部结构之间的碰撞，则运动控制单元避免实行用户命令。因此，运动控制单元56被布置用于在如果模拟指示碰撞时忽略用户命令。假使观察到安全裕度，则这防止了碰撞或碰撞危险。运动控制单元56可以被布置用于向用户生成不能、不应该或将不实行用户命令的消息。该消息可以例如显示在扫描电子显微镜的显示设备59上。运动控制单元56可以被配置用于确定替代根据用户命令的路线的替换路线，该根据用户命令的路线导致将样品载体10定位于根据用户命令的最终位置处，该替换路线无碰撞。运动控制单元56可以被布置用于例如通过在显示设备59上显示消息来向用户建议替换路线。运动控制单元56还可以被布置用于使替换路线自动代替根据用户命令的路线。运动控制单元56可以生成指示使用替换路线的消息。运动控制单元56可以被布置用于在显示设备59处指示例如与显微镜图像重叠的替换路线。

在图4a、4b和4c的示例中，输入单元58被布置用于接收表示样品12的几何结构的数据。可能的是，样品的几何结构是已知的。然后，数据可以包括样品的几何结构的三维模型。替换地，表示样品的几何结构的数据可以指示样品的几何结构。

在图4a的示例中，扫描电子显微镜1包括多个模板62，以用于确定样品12的近似几何结构。在该示例中，每个模板包括具有预先确定的尺寸的空腔。此处，空腔是具有不同直径和/或高度的圆柱体。然而，可以使用替换的形状，诸如半球、菱形、立方体、圆锥形等等。用户可以将模板62中的一个或多个安装在样品载体10上的样品12上，以选择具有安装在样品12上的最小空腔的模板62。可以向输入单元58提供所选模板62的指示，例如，代码或数字。由此，扫描电子显微镜1可以确定样品12的近似几何结构。

在图4b的示例中，扫描电子显微镜1包括光学相机64和几何结构确定单元66。几何结构确定单元66被布置用于基于由光学相机64提供的样品12的至少一个图像来确定样品12的几何结构。光学相机64被定位成用于提供样品12的顶部平面图像。

此处，几何结构确定单元66确定样品12的周长。光学相机64在顶视图中获得样品12的第一图像。接下来，样品绕着与相机64的光轴基本平行的轴线转过预先确定的角度。然后，光学相机64在顶视图中获得样品12的第二图像。几何结构确定单元66将第一图像与第二图像进行比较。在该示例中，几何结构确定单元将第一图像中的每个像素的强度与第二图像中的对应像素的强度进行比较。确定在第一图像和第二图像中的强度差超过预先确定的阈值水平的像素来指示样品12的轮廓。几何结构确定单元66基于所确定的轮廓来确定样品的近似几何结构。将领会的是，样品的高度可以被确定为预先确定的高度，或者作为轮廓尺寸的函数，例如，样品的顶部平面轮廓的最大直径的预先确定的百分比。

在图4c的示例中，光学相机68被布置用于提供样品12的侧视图图像。光学相机68在侧视图中获得样品12的第一图像。接下来，样品绕着与相机68的光轴基本正交的轴线转过预先确定的角度。然后，光学相机68在侧视图中获得样品12的第二图像。几何结构确定单元66基于第一图像和第二图像来确定样品12的三维模型。可选地，光学相机68可以在不同旋转位置处获得样品另外的图像，以供几何结构确定单元66使用。几何结构确定单元66可以使用用于基于本领域中已知的两个或更多个二维图像重建三维模型的技术。在图4c的示例中，样品载体10包括标记70。标记70被定位成处于光学相机68的视场中。因此，标记70出现在由相机68获得的二维图像中。标记可以被用在根据二维图像对样品的模型进行三维重建。

将领会的是，图4c的相机68也可以与图4b的相机64进行组合。然后，相机64可以提供关于样品12的轮廓的信息，而相机68可以提供关于样品高度的信息。

在本文中，参考本发明的实施例的具体示例来描述本发明。然而，将显而易见的是，在不偏离本发明的本质的情况下，可以在其中做出各种修改和改变。出于清楚和简洁描述的目的，特征在本文中被描述为相同或单独实施例的部分，然而，还设想具有在这些单独实施例中描述的特征中的一些或全部特征的组合的替换实施例。

将领会的是，如关于图3a、3b、4a、4b和4c描述的扫描电子显微镜也可以包括滑动真空密封装置，例如，如关于图1a、1b、1c、2a、2b和2c描述的。

将领会的是，如关于图1a、1b、1c、2a、2b、2c、4a、4b和4c描述的扫描电子显微镜也可以包括与样品载体同步可移动的第二磁透镜和/或电子检测器，例如，如关于图3a和3b描述的。

将领会的是，如关于图1a、1b、1c、2a、2b、2c、3a和3b描述的扫描电子显微镜也可以包括运动控制单元，例如，如关于图4a、4b和4c描述的。

在图4a、4b和4c的示例中，运动控制单元被布置用于避免碰撞。将领会的是，还可能的是运动控制单元被布置用于维持样品载体与内部结构之间的距离，该距离大于或等于预先确定的最小距离。这可以提供预先确定的安全裕度。例如，所计算的最小距离可以被用于确定在与样品载体不同的电压下（例如在高（正或负）电压下）维持与内部结构至少预先确定的最小距离的距离的路径。因此，可以避免样品载体和/或样品与相应的内部结构之间的放电。

将领会的是，运动控制单元和几何结构确定单元可以被体现为专用电子电路，可能地包括软件代码部分。运动控制单元和几何结构确定单元也可以被体现为在诸如计算机、平板设备或智能电话之类的可编程装置上执行的软件代码部分以及例如存储在诸如计算机、平板设备或智能电话之类的可编程装置的存储器中的软件代码部分。

尽管关于附图描述的本发明的实施例包括计算机装置和在计算机装置中实行的过程，但是本发明还扩展到计算机程序，特别是适于将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。该程序可以是以源代码或目标代码的形式，或者是适合于在根据本发明的过程的实现方式中使用的任何其他形式。载体可以是能够运载程序的任何实体或设备。

例如，载体可以包括存储介质，诸如rom（例如cdrom或半导体rom），或磁记录介质（例如软盘或硬盘）。此外，载体可以是可传输载体，诸如可以经由电缆或光缆或者通过无线电或其他装置（例如，经由互联网或云端）传送的电信号或光信号。

当程序体现在可通过线缆或其他设备或装置直接传送的信号中时，载体可以由这样的线缆或者其他设备或装置构成。替换地，载体可以是其中嵌入程序的集成电路，该集成电路适于实行相关过程或用于在实行相关过程中使用。

然而，其他修改、变化和替换方案也是可能的。说明书、附图和示例相应地要以例示性意义而非限制性意义来考虑。

出于清楚和简洁描述的目的，特征在本文中被描述为相同或单独实施例的部分，然而，将领会的是，本发明的范围可以包括具有所描述特征中的部分或全部特征的组合的实施例。在权利要求中，置于括号内的任何附图标记不应被理解为限制权利要求。词语“包括”不排除在权利要求中列出的那些之外的其他特征或步骤的存在。

此外，词语“一”和“一个”不应被理解为限于“仅一个”，而是被用来意指“至少一个”，并且不排除多个。记载在互不相同的权利要求中的某些措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能被加以有利使用。