[发明专利]用于利用探针扫描样品的扫描方法

说明书

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

该方法了解自“New Imaging method with adaptive averaging of super-fast SEM images”, P. Cizmar et al., Scanning Vol. 30, 3 (2008), p.277-278，其进一步被称为Cizmar [1]。

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 [1]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 [1]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“A Method for Automatic Correction of Drift-Distorted SPM Images”, R. V. Lapshin, Journal of surface investigation: X-ray, synchrotron and neutron techniques, Vol 1 No. 6 (2007), p 630-636中提出了相似的方法，其进一步被称为Lapshin[2]。

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Snella[3]。