[發(fā)明專利]用于校正粒子光學(xué)裝置中的畸變的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910173281.X
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN101685754A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·F·德瓊;U·盧肯;P·C·蒂梅杰;H·N·斯林杰蘭
• 申請（專利權(quán)）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/26
• 分類號: H01J37/26;H01J37/252;H01J37/244
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;丁永凡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于校正粒子光學(xué)(particle-optical)裝置中的畸變的方法，該粒子光學(xué)裝置包括：

·粒子源，用于產(chǎn)生粒子束，

·物平面，其上可以放置所要成像的物體，

·聚光系統(tǒng)(condenser?system)，用于利用粒子束照射物體，

·投影系統(tǒng)，用于通過將透過物體的粒子成像到像平面上來形成物體的放大圖像，該投影系統(tǒng)引起畸變，以及

·檢測器，用于檢測該放大圖像，

所述方法包括：

·形成畸變被至少部分校正的圖像。

本發(fā)明還涉及一種確定畸變的方法。

背景技術(shù)

F.Hue等人在Microsc.Microanal.11(supplement?2)，2005，pages552-553，(DOI：10.1017/S143192760551081X)中發(fā)表的“Calibration?ofprojector?lens?distortions?for?quantitative?high-resolution?TEM”中公開了這種方法，并且該方法用于校正由透射電子顯微鏡(TEM)的投影系統(tǒng)引起的畸變。

在TEM中，利用電子束照射物體(也稱作樣本)，所述電子具有例如50keV到400keV之間的能量。

某些電子透過所述樣本，并且這些電子聚焦到像平面上以形成樣本的放大圖像。利用投影系統(tǒng)實現(xiàn)樣本在像平面上的成像，可以將投影系統(tǒng)設(shè)置為例如10³到10⁶倍之間的可配置放大率。通常，將檢測器放置在像平面中，由此檢測該圖像，該檢測器例如熒光屏幕或者CCD照相機。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，投影系統(tǒng)不僅在像平面上形成樣本的圖像，而且還引起像差和畸變。在本文中，像差是指導(dǎo)致要成像的點模糊的誤差，畸變是指導(dǎo)致圖像歪曲的那些誤差。

圖像的畸變會限制例如TEM的性能。畸變有可能限制TEM的性能的兩個實例是X射線斷層攝影術(shù)(tomography)和應(yīng)變分析(strainanalysis)。

為了由X射線斷層攝影術(shù)構(gòu)成樣本的3D表示，形成大量圖像，例如通常為50到100幅圖像。以樣本略微不同的取向(傾斜)獲取每幅圖像。通過將這些圖像組合起來能夠形成3D重建。當(dāng)圖像歪曲時，由于畸變，樣本中的特征相對于樣本中基準點的位置被誤表示。如在某些圖像中，所述特征可以是圖像的中心，而在其他圖像中，所述特征可能偏離中心，位移不是恒定的，從而導(dǎo)致3D重建中的所述特征模糊。由于X射線斷層攝影術(shù)中采用的放大率通常較小，從而由于粒子光學(xué)透鏡和其他粒子光學(xué)元件中的大束直徑導(dǎo)致相對大的畸變，使得問題更加嚴重。

因此，在X射線斷層攝影術(shù)中，畸變會限制3D圖像的分辨率。

在應(yīng)變分析中，確定結(jié)晶樣本中晶格的歪曲。該歪曲可能是應(yīng)變造成的，并且因此確定歪曲是一種確定晶體中的應(yīng)變的方式。顯而易見的是，如果圖像對于無應(yīng)變晶體已經(jīng)顯示出歪曲，則這會導(dǎo)致對應(yīng)變晶體成像時確定的應(yīng)變的誤差。

前述的文獻公開了在TEM中插入完美硅晶體形式的樣本。測量該完美物體圖像的位置相關(guān)的位移。發(fā)現(xiàn)視場上的放大率可以變化多達5％，并且局部旋轉(zhuǎn)可以是2度。

上述文獻提出了將局部位移映射到位移場中，于是通過使圖像中的像素位移來校正實驗圖像，由此形成畸變被至少部分校正的修正圖像。發(fā)現(xiàn)這樣局部放大率誤差從其原來的5％減小到0.1％，并且局部旋轉(zhuǎn)誤差從其最初的2度減小到0.1度。

上述文獻還提到了，投影器透鏡畸變在至少四年的時間段內(nèi)非常穩(wěn)定。

前述方法的缺點在于其要求處理每幅圖像以消除畸變。特別是當(dāng)處理大量圖像(例如X射線斷層攝影術(shù)中采用的圖像)時，這會限制吞吐量。另一個缺點是圖像中像素的位移會導(dǎo)致贗像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明擬提供一種無需處理每幅圖像而校正畸變的方法。

為此，根據(jù)本發(fā)明的方法特征在于：檢測器包括多極(multipole)，并且按照至少部分校正放大圖像中的畸變的方式激勵(excite)該多極。

本發(fā)明基于多極使圖像歪曲的理解。通過在檢測器中引入多極，并且按照使歪曲圖像不歪曲的方式激勵所述多極，校正受測圖像中畸變的影響，從而消除對校正所獲得的每幅圖像的需求。

注意，粒子光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，多極包括雙極、四極、六極、八極等等。還注意，多極可以是磁多極、靜電多極或者其組合。還可能將例如磁四極與靜電八極物理組合，或者利用具有更高級(order)的多極模擬N級多極。