带电粒子显微镜中的复合扫描路径的制作方法_2

文档序号:9789039阅读:来源:国知局
导致显微镜中的寄生振动。为了防止这种情况,将需要考虑相对复杂的反作用力减轻机构(诸如使用反作用平衡质量(reactive balance mass)、补偿框架致动(compensatory frame actuat1n)等等)。
[0020]由于这些“反冲”效应(以及减轻它们所需的相对不引人注意的对策),人们基本上在进行方向改变之前迫使线扫描逐步减速至零速。因此,线扫描在此情况下将通常包括:
-预扫描,长度LI的从速度零到速度难]加速或升高部分;
-中扫描,长度L2的处于速度难]恒速部分;
-后扫描,长度L3的从速度读Ij速度零的减速或减少部分(L3可以等于或不等于LI)。
[0021]这种情况是相对复杂且低效的。此外,这样的措施并不解决所谓的“拉链效应(zipper effect)”,该“拉链效应”是由与双向扫描相关联的固有的射束位置延迟/数据之后问题所导致的(轻微的)线与线的未对准。
[0022]尽管诸如在先前段落中阐述的那些之类的结构到目前为止已经产生了可容许的结果,但本发明人已经进行了广泛的工作来实质上改进这样的常规设计。这个努力的结果是本发明的主题。

【发明内容】

[0023]本发明的目标是提供如上文提到的改进的带电粒子显微镜。尤其是,本发明的目标在于这样的显微镜应该将替代的扫描策略用于从现有技术获知的栅格扫描/蛇形扫描。此外,本发明的目标在于改进的显微镜设计应该更不易受诸如上文描述的过冲、停留/再同步和“反冲”效应之类的效应的影响。
[0024]这些和其他目标在如上文开头段落中所阐述的带电粒子显微镜中被实现,该带电粒子显微镜的特征在于:
-所述扫描装置包括:
■长行程扫描装置,用于实现相对大幅度和相对低频率的扫描运动;
■短行程扫描装置,用于实现相对小幅度和相对高频率的扫描运动;
-所述控制器可以被调用来描绘出包括相对小幅度的移动的扫描路径,使用所述短行程扫描装置来执行所述相对小幅度的移动,所述相对小幅度的移动组合成得到的相对大幅度的迀移,借助于所述长行程扫描装置来实现所述相对大幅度的迀移。
[0025]在这个情境中,应该注意的是:
-互补性词组“相对小”和“相对大”应该相对于彼此来解释,而不必一定要与外部的绝对参考相比较。上述情况也适用于互补性词组:
“相对低”和“相对高”;
“长行程”和“短行程”。
[0026]技术人员将容易理解这样的相互比较性术语。
[0027]-术语“迀移”应该被解释为指代作为整体的完成的扫描路径(的极值尺寸),而不指代扫描射束位置的特定的时间“快照”。因此,射束可以(例如)在(近似)相同的位置(原点)处开始和结束,纵然在已经做出向(当参考所述小幅度移动的大小时)与该位置相对远离的区域(或多个区域)的介于中间的迀移之后。
[0028]本发明的关键可以被阐述如下。常规的栅格扫描/蛇形扫描可以被看作涉及“单行程(single stroke)”方法,因为在样本表面上的像素位置是通过以直线方式使用长的、宽的、实质上连续的扫动来访问的。相比之下,本发明可以被看作伴有“双行程”方法,由此:
-所述短行程扫描装置产生相对于重心的(或替代地,相对于原点/参考点的)相对快速、短程的偏移;
-所述长行程扫描装置本质上以跨越样本表面的相对慢速、长程的迀移来移动所述重心。
[0029]这样的情况可以被描述为“背负式(piggyback)”方法,因为短行程偏移的重心“背负式骑乘”在长行程迀移上。它也可以被看作是“拆分任务”方法,因为不同的(相对不兼容的)任务(即高速移动和大幅度移动)各自通过专用的、专门的/优化的扫描装置来执行。相应地:
-高速、高精度运动由短行程扫描装置来进行,以幅度为代价;
-幅度的这种不足通过使用长行程扫描装置来补偿,该长行程扫描装置提供了大得多的范围(reach)。原则上,长行程扫描装置可以以速度和精度为代价来这样做,因为这些要求由短行程扫描装置来解决。
[0030]这样的任务“分支(bifurcat1n)”允许短行程和长行程扫描装置中的每个关于结构和性能而被单独地体现/优化。本发明的其他优点包括如下:
-因为扫描功能被分尚成长行程/短行程组成部分,扫描参数也可以被分成具体与长行程/短行程扫描装置相关联的子参数。这允许更大的/更精细的扫描控制/结构。
[0031]-复合的/分支的长行程/短行程扫描倾向于导致用于(笛卡尔坐标)X和Y偏转(或例如极坐标r、Θ偏转)的更均匀分布的带宽要求。
[0032]-与短行程扫描装置相关联的偏转非线性度/不完善性将在特性上导致(重复的)小规模/局部失真而不是更加全局的扫描路径变形,以及前者可以相对容易地通过适当降低采集/采样分辨率来补偿。
[0033]在本发明的特定实施例中,如下内容适用:
-所述长行程扫描装置和所述短行程扫描装置中的每个从包括如下各项的组中选择:静电场偏转器、磁场偏转器以及其组合;
-通过将相对小幅度的第一场偏转叠加在相对大幅度的第二场偏转上以及使所述射束经受这些叠加的偏转来实现所述扫描路径。
[0034]例如,在这样实施例的具体实例中:
-短行程扫描装置可以包括静电偏转器(电容器板),其倾向于对于相对小的偏转是快速且精确的;
-长行程扫描装置可以包括磁偏转器(线圈),其更适合于相对大/慢速的偏转。
[0035]这些偏转器可以被串行(一个接一个地)布置或者按照嵌套/重合的布置(一个在另一个内)来布置,以使得每个偏转器可以对穿过它们的带电粒子射束施加其影响;结果是这样的射束经历由扫描装置中的每个单独导致的偏转的叠加(总和/合量)。在串行布置的情况下,静电的(E)和磁的(M)偏转器优选地具有(基本上)相同的枢轴点一一其可以例如通过使用(分别地具有分开的M或E功能的)Μ-Ε-Μ或E-M-E配置来实现。在嵌套布置的情况下,例如,E在M内,人们应该优选地将内部E偏转器的金属板选择为具有不过于低的电阻率值,以便避免由外部M偏转器的线圈在其中进行过多的涡电流生成。技术人员将能够完全领会/采纳这样的考虑因素。
[0036]当然,上文讨论的具体实例并非限制性的,以及人们可以改为选择偏转器的(不同或相同类型的)其他角色分配。例如,短行程扫描装置可以包括相对小的(响应快速的)偏转线圈以及长行程扫描装置可以包括相对大的(响应慢的)偏转器线圈。
[0037]在替代实施例中,如下内容适用:
-所述长行程扫描装置和所述短行程扫描装置中的一个从包括如下各项的组中选择:静电场偏转器、磁场偏转器以及其组合;
-所述长行程扫描装置和所述短行程扫描装置中的另一个包括用于移动样本保持器的机械致动器;
-通过射束偏转和样本保持器移动的组合来实现所述扫描路径。
[0038]在这个实施例中,短行程扫描和长行程扫描的角色在一方面的射束偏转和另一方面的样本保持器(载台)移动之间被委派/划分。例如,在这样的实施例的具体实例中:
-短行程扫描装置可以包括静电偏转器(电容器板),其倾向于对于相对小的偏转而言是快速且精确的;
-长行程扫描装置可以包括载台致动器(诸如线性马达、步进马达、气动致动器、液压致动器等),其更适合于相对大/慢速的偏转。
[0039]在这样的实施例中,机械致动器确保了样本的不同(长行程分离的)区域可以被带到(短行程)射束偏转器的附近。
[0040]当然,上文讨论的具体实例并不是限制性的,以及人们可以改为选择相反的角色分配,据此(例如):
-短行程扫描装置可以包括相对小的(响应快的)致动器,诸如例如音圈马达或压电致动器。
[0041]-长行程扫描装置可以包括相对大的(响应慢的)偏转器线圈。
[0042]技术人员将理解在先前的两个段落中阐述的实施例是非限制性的,以及例如,也有可能将长行程扫描装置和短行程扫描装置两者都体现为包括(不同类型或相似类型的)机械致动器。技术人员也将理解,例如人们原则上可以通过(例如使用压电载台)将射束从其中穿过的射束限定孔口进行移置来移置射束。
[0043]然而在常规栅格扫描/蛇形扫描中遵循的扫描路径
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