基于热建模的热漂移校正制造技术

基于热建模的热漂移校正。本发明专利技术涉及一种减少显微系统中样本和/或其图像的漂移的方法，其中所述方法包括确定所述样本的预期热漂移，以及基于所述预期热漂移而补偿所述样本和/或其图像的所述漂移。本发明专利技术还涉及一种对应显微系统以及用以执行根据本发明专利技术所述的方法的计算机程序产品。法的计算机程序产品。法的计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
基于热建模的热漂移校正
[0001]本专利技术大体上涉及显微术领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用于校正显微系统(具体地说，带电粒子束显微系统)中样本或其图像的漂移的方法。
[0002]带电粒子束显微系统广泛用于精确观察、表征和制造微米级或纳米级系统。由于带电粒子的波长较短，因此电子束和离子束显微镜均提供比常规光学显微系统更高的分辨率。带电粒子束显微镜通常允许从数十皮米至数百纳米的分辨率。然而，这种更精细的分辨率也面临着一系列挑战。
[0003]一个特殊的挑战是图像的漂移。虽然在典型的光学显微镜中，由于其分辨率较粗糙，因此约数十皮米的漂移可能并不会有大的影响，但这种漂移对带电粒子束显微镜可能实现的整体分辨率构成了重大挑战。例如，在用于成像的光学显微镜中，分辨率可为500nm，对应于用于成像的光束的波长。在这种情况下，约500pm的图像漂移可能并不大，因为这种变化低于显微镜本身的分辨率极限。然而，电子显微镜可具有100pm的分辨率，在这种情况下，500pm的漂移可能会对成像有相当大的影响。
[0004]图像漂移可能是样本漂移的结果，而样本漂移本身可能是各种原因引起的。这种漂移的潜在原因包含立柱或样本支架(也可被称为样本架)的机械不稳定性、显微镜的不同部件的热膨胀和热收缩(可被称为热漂移)、电荷在立柱中的累积以及机械干扰等。本专利技术技术涉及由不同部件的热膨胀和热收缩引起的图像漂移。
[0005]热膨胀和热收缩效应通常可能处于数十纳米的范围内。因此，这种热膨胀和热收缩效应可能对光学显微镜的影响并不大。解决这些问题的努力涵盖涉及处理样本图像以校正漂移的完全基于软件的方法，以及涉及在显微镜的不同部件的设计中使用具有例如较低热膨胀系数的材料的完全基于硬件的方法。这些方法可能有助于减少热漂移对最终图像的影响，但可能需要复杂的设置或可能在时间方面效率低下。另外，如果不校正热漂移，那么样本可能需要相当长的时间才能进入某一稳定位置。
[0006]本专利技术寻求克服或至少减轻现有技术的缺点和不足。更具体地说，本专利技术的一个目的是提供一种改进的方法、系统和计算机程序产品，用于校正显微系统中(具体地说采用带电粒子束的显微系统中)的热漂移。
[0007]根据第一方面，本专利技术涉及一种减少显微系统中样本和/或其图像的漂移的方法，其中所述方法包括确定所述样本的预期热漂移，以及基于所述预期热漂移而补偿所述样本和/或其图像的所述漂移。补偿可作为反馈或前馈来实现，如将在实施例中进一步描述的那样。
[0008]可至少部分地借助于被配置成至少接收一些输入并产生一些输出的热模型而确定所述预期热漂移。所述热模型可基于物理原理并且可包括可例如基于上文所描述的反馈而更新的参数。基于物理的模型可能是有利的，因为可确定不同参数(例如，样本架的热膨胀系数)对热漂移的影响。例如，如果发现影响显著，则可改变样本架的材料成分或适当减少与样本架的热交换。
[0009]所述显微系统可包括被配置成用于热传递和/或热交换的多个热元素，并且其中热模型至少部分地基于通过多个热元素中的任一者和/或在多个热元素中的任一者之间的
热流。热元素可包括例如，被配置成驱动样本架的电动机、可进行原位研究的化学反应(以及它们产生的热量)、可用于制备/分析样本的气体通量，以及其它热元素。通常，热元素可包括任何热源或吸热器，它们可与显微系统的部件相互作用并导致样本和/或其图像的热漂移。在这方面，可以理解的是，例如从显微系统外部引入的气体通量也被认为是显微系统的热元素。其中可能与显微系统的部件进行这种热交换的不同情形的其它实例包括弯曲部处的热耗散(可用于使样本架移动)，样本可能受到光或电刺激以及其它刺激的原位实验，MEMS加热器用于样本加热，热量通过射束在样本中耗散。应注意，这仅表示其中本专利技术技术的实施例可能是有利的情形的示例性列表，但决不应被解释为限制本专利技术的范围。
[0010]热模型可基于多个热元素中的任一者的热性质。
[0011]例如，此类性质可包括热导率、温度、热膨胀系数、热流速率和热发射率等中的任一者。因此，例如，热模型可用于确定样本与其环境之间的热流，所述热流可用于确定由样本与其环境的热相互作用引起的预期热漂移。
[0012]可至少部分地借助于基于人工智能的模型而确定预期热漂移。基于人工智能的模型可实现确定预期热漂移而无需对热元素和它们之间的热交换进行精确建模。这可能是有利的，例如，在热元素的数目很大并且精确模型可能是计算密集型的情况下。
[0013]多个热元素可包括被配置成保持样本的样本架。
[0014]确定样本的预期热漂移可包括确定样本架的预期热漂移。样本架的热漂移可能与样本的热漂移显著相同。具体地说，样本架可包括顶端，样本可定位在顶端上。在这种情况下，样本架的顶端的热漂移可能与样本的热漂移显著相同。
[0015]热模型的输出可为样本架的预期热漂移。
[0016]显微系统可包括被配置成测量显微系统中的至少一个定义方位的至少一个定义性质的至少一个性质传感器。性质传感器可为任何传感器并且可取决于待测量的性质。例如，如果要测量温度，则性质传感器可为温度传感器。或者，如果要测量电流，则性质传感器可为电流表。类似地，如果要测量提供给载物台组件的电动机的电力，则例如可提供恰当的电力传感器。待测量的性质本身可取决于到上文所描述的热模型或基于人工智能的模型的输入。例如，在一些实施例中，温度可输入到模型，而在其它实施例中，可被配置成使样本移动的提供给电动机的电力可输入到模型。
[0017]至少一个性质传感器可包括多个性质传感器。
[0018]多个性质传感器可被配置成测量多个定义方位处的至少一个定义性质。例如，显微系统可包括多个温度传感器，每个温度传感器测量显微系统中不同方位处的温度。
[0019]至少一个定义性质可包括多个定义性质。例如，性质可包括温度和电力。在显微系统的不同方位处，不同传感器可用于测量这些性质中的任一者或两者。例如，如上文所描述，可通过使用被配置成测量这种电力的传感器来测量提供给电动机的电力。另外，温度传感器也可用于测量电动机的温度。又另外，可在显微系统中的其它方位处使用多个其它温度传感器。
[0020]至少一个定义性质可包括温度并且至少一个性质传感器可包括温度传感器。
[0021]至少一个温度传感器可包括被配置成测量显微系统中多个定义方位处的温度的多个温度传感器。
[0022]到热模型的输入可包括由至少一个温度传感器测得的温度。例如，热模型可被配
置成使用在恰好一个方位处测得的温度，接着基于例如显微系统中不同热元素的热流网络而确定样本的预期热漂移。这可能有利于提供一种简单的显微系统，所述显微系统可能只需要补充恰好一个测量定义方位处的温度的温度传感器。
[0023]到热模型的输入可包括由多个温度传感器测得的多个温度。这可能有利于提高热模型的稳健性和精度。
[0024]到热模型的输入可包括由多个温度传感器测得的多个温度中的至少一对温度的差。这可能进一步提高模型的稳健性和精度，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种用以减少显微系统中样本和/或其图像的漂移的方法，其中所述方法包括确定所述样本的预期热漂移，以及基于所述预期热漂移而补偿所述样本和/或其图像的所述漂移。2.根据前述权利要求所述的方法，其中至少部分地借助于被配置成至少接收一些输入并产生一些输出的热模型而确定所述预期热漂移。3.根据前述权利要求所述的方法，其中所述显微系统包括被配置成用于热传递和/或热交换的多个热元素，并且其中所述热模型至少部分地基于通过所述多个热元素中的任一者和/或在所述多个热元素中的任一者之间的热流。4.根据前述权利要求所述的方法，其中所述多个热元素包括被配置成保持所述样本的样本架。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述显微系统包括被配置成测量所述显微系统中的至少一个定义方位的至少一个定义性质的至少一个性质传感器。6.根据前述权利要求中任一项所述的并且具有根据权利要求2所述的特征的方法，其中到所述热模型的输入包括所述至少一个定义性质。7.根据前述2个权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个定义性质包括温度并且所述至少一个性质传感器包括温度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：