用于多束带电粒子检查系统的图像增强的系统和方法与流程

用于多束带电粒子检查系统的图像增强的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月5日提交的ep申请19167583.4的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本文提供的实施例公开了一种带电粒子束检查系统，并且更具体地公开了增强由多束扫描电子显微镜捕获的图像的系统和方法。


背景技术：

4.在集成电路(ic)的制造过程中，检查未完成或完成的电路组件以确保它们是根据设计制造的并且没有缺陷。可以采用利用光学显微镜或带电粒子(例如，电子)束显微镜(例如扫描电子显微镜(sem))的检查系统。ic组件是通过将多个层相互叠加来构建ic来制造的。在整个制造过程中，sem可以扫描ic并提供可用于确保制造的ic符合规格的图像。
5.在高速制造系统中，必须快速且精确地定位台以确保准确的图像扫描。但是诸如内部泵振动、底面振动、台变形或测量误差等的动态扰动会导致图像失真。一些系统使用硬件机制来抑制振动或使样品免受动态扰动，但这些系统会增加复杂性和成本，并且通常会在捕获的图像中引入新的误差。
6.因此，期望在不需要附加硬件的情况下校正扫描图像的方法和系统。


技术实现要素：

7.与本文公开一致的实施例包括用于多束带电粒子检查系统的图像增强的方法。与本公开一致的系统和方法包括：分析代表第一图像和第二图像的信号信息，其中第一图像与一组束中的第一束相关联并且第二图像与一组束中的第二束相关联；基于分析识别第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；使用第一束和第二束的信号信息，获得样品的图像；并且使用识别的扰动，校正样品的图像。
8.在一些实施例中，分析信号信息还包括：使用相干滤波来分析信号信息。
9.在一些实施例中，使用相干滤波还包括：对信号信息应用线性算子；基于第一图像和第二图像的属性生成滤波器；通过将滤波器应用于信号信息来对信号信息进行滤波。
10.在一些实施例中，滤波器基于对第一图像和第二图像的功率谱密度求平均。
11.在一些实施例中，滤波器基于确定第一图像和第二图像的组合的交叉谱密度中的峰。
12.在一些实施例中，峰包括用于第一图像和第二图像的组合的交叉谱密度中的多个峰。
13.在一些实施例中，线性算子包括希尔伯特变换。
14.在一些实施例中，线性算子包括傅立叶变换。
15.在一些实施例中，生成滤波器还包括分析表示第一图像和第二图像中的每一个图
像的整体的信号信息。
16.在一些实施例中，生成滤波器还包括分析表示第一图像和第二图像的扫描线的信号信息。
17.在一些实施例中，该系统和方法还包括用白噪声滤波器过滤信号信息中的白噪声。
18.在一些实施例中，白噪声滤波器基于第一图像和第二图像中的至少一个图像的功率谱密度。
19.在一些实施例中，带电粒子检查系统是扫描电子显微镜、透射电子显微镜或扫描离子显微镜中的一种。
附图说明
20.图1是图示与本公开的实施例一致的示例性电子束检查(ebi)系统的示意图。
21.图2是示出了与本公开的实施例一致的示例性电子束工具的示意图，该示例性电子束工具可以是图1的示例性电子束检查系统的一部分。
22.图3a至图3b是与本公开的实施例一致的由图1的电子束检查系统扫描的样品的图像的示例图。
23.图4a至图4b是与本公开的实施例一致的由图1的电子束检查系统扫描的样品的图像的示例图。
24.图5a至图5b是与本公开的实施例一致的由图1的电子束检查系统扫描的样品的图像的示例图。
25.图6是与本公开的实施例一致的使用多电子束的示例性图像增强方法的过程流程图。
具体实施方式
26.现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述均参照附图，除非另有说明，否则不同附图中的相同标号代表相同或相似的要素。在示例性实施例的以下描述中阐述的实施方式不代表与本发明一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所附权利要求中所述的与本发明相关的方面一致的装置和方法的示例。例如，虽然在利用电子束的上下文中描述了一些实施例，但本公开不限于此。可以类似地应用其他类型的带电粒子束。此外，可以使用其他成像系统，例如光学成像、光检测、x射线检测等。本领域普通技术人员可以理解，在多束带电粒子系统中，从由源发射的主束中生成的子束被称为小束。还应理解，本领域的普通技术人员将理解相同的方法和公开将适用于多列带电粒子束检查系统。在多列带电粒子束系统中，系统产生多个束，其功能与多束系统中的小束一致。
27.电子设备的增强计算能力，同时减小设备的物理尺寸，可以通过显著增加ic芯片上的电路部件，诸如晶体管、电容器、二极管等的封装密度来实现。例如，在智能手机中，一个ic芯片(指甲盖大小)可能包含超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小不到人类头发的1/1000。毫不奇怪，半导体ic制造是一个复杂的过程，有数百个单独的步骤。即使在一个步骤中出现错误，也有可能显著影响最终产品的功能。即使是一个“致命缺陷”也可能导致设备故障。制造过程的目标是提高过程的整体产率。例如，50步工艺要获得75％的产率，每个单
独步骤的产率必须大于99.4％，如果单步产率为95％，则整个工艺产率下降到7％。
28.虽然在ic芯片制造设施中需要高工艺产量，但保持高晶片产量也很重要，晶片产量定义为每小时处理的晶片数量。缺陷的存在会影响高工艺产率和高晶片产量，尤其是在涉及操作员干预时。因此，通过检测工具(例如sem)检测和识别微米和纳米尺寸的缺陷对于保持高产量和低成本可能是必不可少的。用于保持高晶片吞吐量的系统可能会在检测系统捕获的图像中引入振动或其他动态扰动，从而扭曲图像并降低检测的有效性。
29.在带电粒子束成像或检查系统(例如，sem)中，带电粒子束可以聚焦在晶片上以产生集成电路上的部件和结构的图像。sem将一个带电粒子束、多个带电粒子束或多个子束聚焦到一个集成电路上。sem检测由于束或子束与集成电路相互作用而发射的次级电子，并使用次级电子生成可解释为集成电路图像的图像信号。以这种方式，sem生成由束或子束产生的图像信号。
30.但是动态扰动，诸如来自sem的内部组件或来自环境的振动，会破坏带电粒子束相对于被检查晶片的定位。这种破坏影响在检查过程中产生的结果图像，如图3、图4a和图5a的示例性图像所示的。应该考虑这些扰动以获得晶片和集成电路的准确图像，如图3b、图4b和图5b所示的。
31.一些方法和系统试图防止引起动态扰动并使所得图像失真的振动和环境影响。但这些方法和系统往往因受制于自身的缺陷。例如，一些sem系统可能使用空气支架、配重或其他机械系统来减少振动或环境影响。然而，这些会引入额外的硬件复杂性，这可能容易出错或引入它们自己的额外扰动。
32.在一个示例中，代替使用附加硬件来防止动态扰动的原因，sem在图像被捕获之后或捕获的同时对图像进行校正。其他示例使用其他方法来校正动态扰动。在这个示例中，多束sem使用从作为多个子束的结果生成的图像信号中收集的信息来隔离捕获的图像扫描中的扰动结果。例如，由于多束sem中的每个子束都以相同的方式受到动态扰动的影响，因此多束sem可以分析每个子束产生的图像信号，以识别由这些常见扰动引入的图像伪影并创建一个滤波器来去除它们。
33.多束sem处理由每个子束产生的图像信号以识别扰动并校正它们。检查工具首先使用线性算子(例如希尔伯特变换)转换由每个子束产生的图像信号。使用希尔伯特变换的输出，检查系统利用标准解析操作来获得瞬时相位信号，也称为局部相位信号，其可以被展开和去趋势，从而产生原始图像信号的解调表示。检查系统分析这些解调信号中的每一个解调信号的功率谱密度(psd)，这些解调信号最初是通过检测多个子束而产生的。通过平均psd，图像系统识别可应用于原始图像信号的滤波器，以消除用于生成晶片和集成电路图像的图像信号中的动态扰动的影响。
34.此外，该示例的多束sem系统分析psd以识别图像的本底噪声。该本底噪声用于去除图像中的白噪声，并为晶片扫描提供进一步的清晰度。
35.因为希尔伯特变换用于处理图像信号，所以检查工具能够逐行处理由多个子束产生的图像信号，而不是必须等待来自每个子束信号的整个图像可用。这可以允许更有效的分析，并且在一些实施例中，可以用于实时校正图像以允许基于检查结果的几乎立即或实时的调整。
36.如本文所用，除非另外具体说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可
行。例如，如果声明一个数据库可能包含a或b，那么，除非另有明确说明或不可行，否则该数据库可能包含a、或b、或a和b。作为第二个示例，如果声明一个数据库可能包含a、b或c，然后，除非另有明确说明或不可行，否则数据库可能包含a、或b、或c、或a和b、或a和c、或b和c、或a和b和c。
37.现在参考图1，其图示了与本公开的实施例一致的示例性电子束检查系统。尽管本公开涉及电子束检查系统(诸如扫描电子显微镜(sem))，但是应当理解，本公开可以更普遍地应用于带电粒子束检查系统并且电子束的描述是示例性的。在一些实施例中，带电粒子束检查系统是透射电子显微镜或扫描离子显微镜。在一些实施例中，束检测系统是电子束检测(ebi)系统100。如图1所示，电子束检测系统1包括主腔室10、加载/锁定腔室20、带电粒子束工具100和设备前端模块(efem)30。电子束工具100位于主腔室10内。
38.efem 30包括第一装载口30a和第二装载口30b。efem 30可包括额外的装载端口。第一装载端口30a和第二装载端口30b接收包含晶片(例如，半导体晶片或由其他材料制成的晶片)或要检查的样品(样品可以是晶片或其他组件，或者可以是晶片或其他组件的一部分，并且术语样品和晶片都可以指相同的组件，可以指相同组件的不同部分，或者可以指不同的组件)的前开式整合仓。efem 30中的一个或多个机械臂(未示出)将晶片传送到装载/锁定腔室20。
39.装载/锁定腔室20连接到加载/锁定真空泵系统(未示出)，该系统移除装置/锁定腔室20中的气体分子以达到低于大气压的第一压力。在达到第一压力后，一个或多个机械臂(未示出)将晶片从装载/锁定腔室20传送到主腔室10。主腔室10连接到主腔室真空泵系统(未示出)，其去除在主腔室10中的气体分子达到低于第一压力的第二压力。在达到第二压力之后，晶片经受电子束工具100的检查。虽然本公开提供了容纳电子束检查系统的主腔室10的示例，但是应当注意，本公开的方面在其最广泛的意义上是不限于装有电子束检查系统的腔室。相反，应当理解，前述原理也可以应用于其他腔室。
40.控制器50与电子束工具100电连接。控制器50可以是被配置为执行电子束检查系统的各种控制的计算机。控制器50还可包括被配置为执行各种信号和图像处理功能的处理电路。虽然控制器50在图1中被示为在包括主腔室10、装载锁定腔室20和efem 30的结构之外，但是应当理解控制器50可以是该结构的一部分。虽然本公开提供了容纳电子束检查工具100的主腔室10的示例，但是应当注意，本公开的各方面在其最广泛的意义上不限于容纳电子束检查工具的腔室。相反，应当理解，前述原理也可以应用于在第二压力下操作的其他工具。
41.现在参考图2，其图示了与本公开的实施例一致的示例性多束电子束工具或在一些实施例中的多束电子束工具的示意图，上述多束电子束工具可以是图1的示例性电子束检查系统1的一部分。电子束工具100(这里也称为装置100)包括电子束源101、具有枪孔103的枪孔板171、会聚透镜110、源转换单元120、初级投影光学系统130、样品台(图2中未示出)、次级光学系统150和电子检测装置140。初级投影光学系统130可包括物镜131。电子检测装置140可包括多个检测元件140_1、140_2、和140_3。束分离器160和偏转扫描单元132可以放置在初级投影光学系统130内部。可以理解，可以视情况而定适当地添加/省略设备100的其他公知部件。
42.电子源101、枪孔板171、会聚透镜110、源转换单元120、束分离器160、偏转扫描单
元132和初级投影光学系统130可以与设备100的初级光轴100_1对准。次级光学系统150和电子检测装置140可以与装置100的次光轴150_1对准。
43.电子源101可包括阴极、提取器或阳极，其中初级电子可从阴极发射并被提取或加速，以形成初级电子束102，其形成交叉(虚拟或真实)101s。初级电子束102可以视为从交叉101s发射。
44.源转换单元120可以包括图像形成元件阵列(图2中未示出)。成像元件阵列可以包括多个微偏转器或微透镜，以与初级电子束102的多个子束形成交叉101s的多个平行图像(虚拟或真实)。图2示出了多束系统中的三个子束102_1、102_2和102_3作为示例，要理解，源转换单元120可以处理任意数量的子束。图1的控制器50可以连接到图1的带电粒子束检查系统100的各个部分，例如源转换单元120、电子检测装置140、初级投影光学系统130或机动台(未示出)。在一些实施例中，如下文进一步详细解释的，控制器50可以执行各种图像和信号处理功能。控制器50还可产生各种控制信号以管理带电粒子束检查系统的操作。
45.会聚透镜110可以聚焦初级电子束102。源转换单元120下游的子束102_1、102_2和102_3的电流可以通过调整会聚透镜110的聚焦能力或通过改变束限制孔径阵列内的相应束限制孔径的径向尺寸来改变。物镜131可以将子束102_1、102_2和102_3聚焦到样品190上进行检查并且可以在样品190的表面上形成三个探测斑102_1s、102_2s和102_3s。枪孔板171可以阻挡不使用的初级电子束102的外围电子，以降低库仑效应。库仑效应会扩大探测斑102_1s、102_2s和102_3s中的每一个的尺寸，因此降低检查分辨率。
46.束分离器160可以是维恩滤波器类型的束分离器，其包括产生静电偶极场e1和磁偶极场b1(两者都未在图2中示出)的静电偏转器。如果施加它们，则静电偶极子场e1对子束102_1、102_2和102_3的电子施加的力与磁偶极子场b1施加在电子上的力大小相等但方向相反。子束102_1、102_2和102_3因此可以零偏转角径直穿过束分离器160。
47.偏转扫描单元132可以偏转子束102_1、102_2和102_3以在样品190的表面的区段中的三个小的扫描区域上扫描探测斑102_1s、102_2s和102_3s。响应于子束102_1、102_2和102_3在探测斑102_1s、102_2s和102_3s的入射，可以从样品190发射三个次级电子束102_1se、102_2se和102_3se。次级电子束102_1se、102_2s和102_3s中的每一个包括具有能量分布的电子束，该能量分布包括次级电子(能量≤50ev)和背向散射电子(50ev和子束102_1、102_2和102_3的着陆能量之间的能量)。分束器160可以将次级带电粒子束102_1se、102_2se和102_3se导向次级光学系统150。次级光学系统150可以将次级电子束102_1se、102_2se和102_3se聚焦到电子检测装置140的检测元件140_1、102_2和140_1上。检测元件140_1、140_2和140_3可以检测相应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se并产生相应的信号，这些信号被发送到控制器50或信号处理系统(未示出)，例如以构建样品190的相应扫描区域的图像。
48.在一些实施例中，检测元件140_1、140_2和140_3分别检测对应的次级电子束102_1se、102_2se和102_3se，并产生对应的强度信号输出(未示出)到图像处理系统(例如，控制器50)。在一些实施例中，每个检测元件140_1、140_2和140_3可以包括一个或多个像素。检测元件的强度信号输出可以是检测元件内所有像素产生的信号的总和。
49.在一些实施例中，控制器50可以包括图像处理系统，该图像处理系统包括图像获取器(未示出)、存储器(未示出)。图像获取器可以包括一个或多个处理器。例如，图像获取
器可以包括计算机、服务器、大型主机、终端、个人计算机、任何类型的移动计算设备等，或者它们的组合。图像获取器可以通过诸如电导体、光纤电缆、便携式存储介质、ir、蓝牙、互联网、无线网络、无线电等或其组合之类的介质通信地耦合到电子检测装置140。在一些实施例中，图像获取器可以从电子检测装置140接收信号并且可以构建图像。图像获取器因此可以获取样品190的图像。图像获取器还可以执行各种后处理功能，例如生成轮廓、在获取的图像上叠加指示符等。图像获取器可以被配置为对所获取的图像执行亮度和对比度等的调整。在一些实施例中，存储器可以是诸如硬盘、闪存驱动器、云存储、随机存取存储器(ram)、其他类型的计算机可读存储器等的存储介质。存储器可以与图像获取器耦合，并且可以用于将扫描的原始图像数据保存为原始图像和后处理图像。
50.在一些实施例中，图像获取器可以基于从电子检测装置140接收的成像信号获取样品的一个或多个图像。成像信号可以对应于用于进行带电粒子成像的扫描操作。获取的图像可以是包括多个成像区域的单个图像。单个图像可以存储在存储器中。单个图像可以是可以被划分为多个区域的原始图像。每个区域可以包括一个包含样品190的特征的成像区域。所获取的图像可以包括在时间序列上多次采样的样品190的单个成像区域的多个图像。多个图像可以存储在存储器中。在一些实施例中，控制器50可以被配置为对样品190的相同位置的多个图像执行图像处理步骤。
51.在一些实施例中，控制器50可以包括测量电路(例如，模数转换器)以获得检测到的次级电子的分布。在检测时间窗口期间收集的电子分布数据，结合入射在晶片表面上的初级电子束102的相应扫描路径数据，可用于重建被检查的晶片结构的图像。重建图像可用于揭示样品190的内部或外部结构的各种特征，从而可用于揭示晶片中可能存在的任何缺陷。
52.现在参考图3a
‑
3b，其包括使用例如与本公开的实施例一致的图1的电子束检查系统100产生的样品的示例性图像。图3a的图像300表示由例如sem捕获的未改变的图像信号。图3b的图像301表示与本公开的实施例一致的在处理之后的图像300的校正版本。图3a的示例性图像300示出了由包括正弦动态扰动的sem生成的示例性图像。例如，图像300表示受机械振动的台影响的图像，例如来自检查系统100外部的振动。图像300包括垂直对齐的结构(例如，在示例性晶片上垂直结构310)的成像。尽管例如由结构310表示的结构是矩形的，但动态扰动会影响所捕获的图像，例如在图像中引入正弦扰动。这些扰动可以在图像300中所示的结构的边界中产生波图案。由于这些扰动，检查系统(例如，检查系统100)可能难以准确地区分动态扰动所导致的缺陷和制造过程中的缺陷。
53.图3b的图像301表示图像300的校正版本。例如，示例性图像301表示应用本公开的实施例的结果(以下参考图6更详细地描述)。如图像301所示，例如由虚拟结构311表示的垂直结构具有更正确的矩形形状，而没有在结构310的图像中的正弦动态扰动。按照与本公开的实施例一致的图像校正，图像301可以用于更准确地识别例如晶片的垂直结构311中的缺陷，而不用担心这些缺陷是否是由于动态扰动导致的图像不准确的结果。
54.现在参考图4a至图4b，其包括使用例如与本公开的实施例一致的图1的电子束检查系统100产生的样品的示例性图像。图4a的图像400表示来自例如sem捕获的未改变的图像信号的图像。图4b的图像401表示与本公开的实施例一致的在处理之后的图像400的校正版本。图4a的示例性图像400示出了由包括振动噪声扰动的sem生成的示例性图像。例如，图
像400可以表示受由sem或ebi系统100本身的部件引起的振动引起的振动噪声的台所影响的图像。图像400包括在示例性晶片上的垂直对齐结构(例如垂直结构410)的成像。尽管由例如结构410表示的结构是矩形的，但振动噪声会影响捕获的图像，从而沿例如结构410的边缘引入噪声。由于这些扰动，检查系统(例如，检查系统100)可能难以准确地区分由于动态扰动所产生的缺陷和制造过程中的缺陷。
55.图4b的图像401表示图像400的校正版本。示例性图像401表示应用本公开的实施例的结果(以下参考图6更详细地描述)。如图401所示，(例如由垂直结构411表示的)垂直结构具有更正确的矩形形状，而没有例如垂直结构410中所示的振动噪声扰动。按照与本公开的实施例一致的图像校正后，图像401可用于更准确地识别例如晶片的垂直结构411中的缺陷，而无需担心这些缺陷是否是由于振动扰动导致的图像不准确的结果。
56.现在参考图5a至图5b，其包括使用例如与本公开的实施例一致的图1的电子束检查系统100产生的样品的示例性图像。图5a的图像500表示由例如sem捕获的未改变的图像信号。图5b的图像501表示与本公开的实施例一致的在处理之后的图像500的校正版本。图5a的示例性图像500示出了由包括正弦动态扰动的sem生成的示例性图像。例如，与图5的图像500类似，图像500表示受基于来自sem或ebi系统100自身外部的振动的正弦动态扰动的台影响的图像。图像500包括在示例性晶片上的圆形结构(例如圆形结构)的成像。尽管例如由结构510表示的结构是圆形的，但是动态扰动会影响捕获的图像，从而在例如图5的结构510中引入失真。5a。由于这些扰动，检查系统(例如，检查系统100)可能难以准确地区分由于动态扰动所产生的缺陷和制造过程中的缺陷。
57.图5b的图像501表示图像500的更正确版本。示例性图像501表示应用本公开的实施例的结果(以下参考图6更详细地描述)。如图像501所示，例如由圆形结构511表示的圆形结构具有更正确的圆形形状，而没有例如圆形结构510中所示的正弦动态扰动。按照与本公开的实施例一致的图像校正之后，图像501可用于更准确地识别例如晶片的圆形结构511中的缺陷，而无需担心这些缺陷是否是由于振动扰动导致的图像不准确的结果。
58.本领域的普通技术人员将理解图3a至图3b、图4a至图4b和图5a至图5b的图像仅是示例性的并且与本公开一致的实施例不限于这些特定布局或结构类型。与本公开一致的实施例可以处理样品上任何类型的结构或布局的图像。
59.现在参考图6，其图示了使用多束sem的用于图像增强的示例性方法600的流程图。控制器(例如图1的控制器50)可以被编程以实现图6的流程图的一个或多个框。控制器可以与带电粒子束设备(例如图2的ebi工具100)耦合。控制器可以控制带电粒子束设备的操作，包括处理从电子检测装置140获取的图像。
60.在图6的示例中，该方法开始于步骤s101。在步骤s102，控制器对由每个束(例如，图2的次级子束102_1se、102_2se和102_3se)产生的图像信号应用希尔伯特变换。希尔伯特变换获取由电子检测设备(例如，图2的电子检测设备140)捕获的图像信号并生成信号的分析表示，以用于进一步处理。在一些实施例中，希尔伯特变换被应用于由电子检测设备捕获的每个图像信号的整体。在一些实施例中，可以使用诸如傅立叶变换的其他线性算子来处理图像信号。在使用希尔伯特变换的一些实施例中，控制器逐行地将希尔伯特变换应用于图像信号。在这些实施例中，不需要为方法600的处理和分析继续生成样品或晶片的整个图像。与其他线性算子相比，希尔伯特变换的使用降低了处理图像信号的计算复杂性，并允许
逐行进行处理。在一些实施例中，通过逐行操作，可以实时执行方法600的分析以检测缺陷并调整诸如图2的电子束工具100的设备。
61.上述希尔伯特变换可以用以下等式表示：
[0062][0063]
其中z
n
(t)是图像信号x
n
(t)的解析函数。可以定义为：
[0064][0065]
其中pv是积分的柯西主值，n表示所分析的扰动谐波的数量。使用这些等式，图像信号可以被变换(例如，通过图1的控制器50)为分析函数。
[0066]
该解析函数也可以表示为复指数：
[0067]
z
n
(t)＝αexp(iφ
n
(t)).
[0068]
其中α是信号的幅度，φ表示信号的相关瞬时相位。
[0069]
在步骤s103，可以进一步处理来自希尔伯特变换或其他线性算子的输出(例如，通过图1的控制器50)以确定变换信号的瞬时相位，这提供基于希尔伯特变换的输出的时间值的分析函数。在步骤s104中，信号的瞬时相位的表示然后可以被展开(例如，通过图1的控制器50)以生成表示信号的连续函数。信号的展开瞬时相位u可以用以下等式表示：
[0070][0071]
其中ω代表信号的载波频率，t是时间变量，γ是相位偏移，βi和φi分别是频率ωi的谐波相位扰动的幅度和相位。展开瞬时相位会将图像信号限制在特定的频率间隔内，从而简化进一步的分析。在步骤s105，展开信号可以进一步被去趋势化(例如，通过图1的控制器50)，由下式表示：
[0072][0073]
其代表图像信号的经隔离的谐波相位调制。去趋势化信号从信号中去除线性趋势以进一步隔离由动态扰动引入的失真。产生的隔离相位调制代表了信号中动态扰动的影响。
[0074]
在使用希尔伯特变换对图像信号进行变换后(步骤s102)，确定瞬时相位(s103)，对信号进行展开(s104)和去趋势化(s105)，可以进一步分析信号(例如，通过图1的控制器50)以找到每个信号的功率谱密度(psd)。由于每个波束通常会以相同或相似的方式受到动态扰动的影响，因此由于动态扰动而在每个图像信号中引入的扰动通常是相干的(例如，扰动中包含的频率对于所有子束是相似的)。当图像信号具有相扰动动时，该处理可以揭示相干性并隔离由动态扰动引入的图像信号部分。识别后，可以从图像信号中滤除由动态扰动引入的图像信号中的失真，从而校正所得到的图像。此外，识别psd的高频部分可以提供本底噪声，它可以用于从图像信号中去除白噪声，从而在生成的图像中提供进一步的清晰度。
[0075]
在步骤s107，平均psd的结果可以与去趋势的输出组合以确定(例如，通过图1的控制器50)可以应用于图像信号的频率滤波器。该频率滤波器基于在步骤s106中对psd求平均
的相干性分析，可以滤除图像信号中由动态扰动引入的或白噪声的那些部分。
[0076]
在步骤s108，可以将在s107中确定的频率滤波器应用于来自希尔伯特变换(例如，来自步骤s102)的输出，以获得信号的经校正的希尔伯特变换。该经校正的希尔伯特变换可以表示基于从步骤s103到s107执行的相干性分析所调整的图像信号的希尔伯特变换函数。在步骤s109，经校正的希尔伯特变换信号可以用于重建样品的图像(例如，通过图1的控制器50)，而没有对来自每个束的单独图像信号中的相扰动动进行分析所识别的动态扰动的影响(例如，在步骤s103
‑
s107)。例如，使用方法600可以将由图3、图4和图5的图像300、400和500表示的初始、受扰动的图像信号分别校正为图3、图4和图5中的更精确的图像301、401和501。
[0077]
可以使用以下条款进一步描述实施例：
[0078]
1.一种与多束带电粒子系统的图像增强相关的方法，该方法包括：
[0079]
分析代表第一图像和第二图像的信号信息，其中第一图像与一组束中的第一束相关，并且第二图像与一组束中的第二束相关；
[0080]
基于分析检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0081]
使用第一束和第二束的信号信息获得样品的图像；以及
[0082]
根据检测到的扰动校正样品的图像。
[0083]
2.根据条款1所述的方法，其中分析所述信号信息还包括使用相干滤波来分析所述信号信息。
[0084]
3.根据条款2所述的方法，其中使用相干滤波进一步包括：
[0085]
对信号信息应用线性算子；
[0086]
基于第一图像和第二图像的属性生成滤波器；以及
[0087]
通过将滤波器应用于信号信息，来过滤信号信息。
[0088]
4.根据条款3所述的方法，其中滤波器基于对第一图像和第二图像的功率谱密度进行平均。
[0089]
5.根据条款3和4中任一项所述的方法，其中所述滤波器基于确定所述第一图像和第二图像的组合的交叉谱密度中的峰。
[0090]
6.根据条款5所述的方法，其中所述峰包括所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的多个峰。
[0091]
7.根据条款3至6中任一项所述的方法，其中所述线性算子包括希尔伯特变换。
[0092]
8.根据条款3至7中任一项所述的方法，其中所述线性算子包括傅立叶变换。
[0093]
9.根据条款3至8中的任一项所述的方法，其中生成所述滤波器还包括分析表示所述第一图像和第二图像中的每一个图像的整体的信号信息。
[0094]
10.根据条款3至7中任一项所述的方法，其中生成所述滤波器还包括分析表示所述第一图像和第二图像的扫描线的信号信息。
[0095]
11.根据条款1至10中任一项所述的方法，还包括：
[0096]
用白噪声滤波器过滤信号信息中的白噪声。
[0097]
12.根据条款11所述的方法，其中所述白噪声滤波器基于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像的功率谱密度。
[0098]
13.根据条款1至12中任一项所述的方法，其中所述带电粒子系统是扫描电子显微
镜、透射电子显微镜或扫描离子显微镜中的一种。
[0099]
14.根据条款1至13中任一项所述的方法，其中所述第一束和第二束是子束，并且所述一组束是一组子束。
[0100]
15.一种多束扫描系统，包括：
[0101]
检测器，包括用于检测代表第一图像和第二图像的信号信息的电路，其中第一图像与一组束中的第一束相关，并且第二图像与一组束中的第二束相关；
[0102]
控制器，具有至少一个处理器和非暂时性计算机可读介质，该介质包括指令，当由处理器执行时，该指令使控制器：
[0103]
分析信号信息；
[0104]
基于分析检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0105]
使用第一束和第二束的信号信息获得样品的图像；和
[0106]
使用识别的扰动校正样品的图像。
[0107]
16.根据条款15所述的系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步使所述控制器：使用相干滤波来分析所述信号信息以分析所述信号信息。
[0108]
17.根据条款15所述的系统，其中所述指令在由处理器执行以使用相干滤波分析信号信息时，进一步使控制器：
[0109]
对信号信息应用线性算子；
[0110]
基于第一图像和第二图像的属性生成滤波器；和
[0111]
通过将滤波器应用于信号信息来对信号信息进行滤波。
[0112]
18.根据条款17所述的系统，其中所述滤波器基于所述第一图像和第二图像的功率谱密度的平均值。
[0113]
19.根据条款17和18中的任一项所述的系统，其中所述滤波器基于对所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的至少一个峰的确定。
[0114]
20.根据条款19所述的系统，其中所述峰包括所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的多个峰。
[0115]
21.根据条款17至20中任一项所述的系统，其中所述线性算子包括希尔伯特变换。
[0116]
22.根据条款17至20中任一项所述的系统，其中所述线性算子包括傅立叶变换。
[0117]
23.根据条款17至21中的任一项所述的系统，其中所述指令在由所述处理器执行以生成所述滤波器时，还使所述控制器：分析表示所述第一图像和第二图像的每个图像的整体的信号信息。
[0118]
24.根据条款17至21中的任一项所述的系统，其中所述指令在由所述处理器执行以生成所述滤波器时，还使所述控制器：分析表示所述第一图像和第二图像的扫描线的信号信息。
[0119]
25.根据条款15至24中任一项所述的系统，其中所述指令在由所述处理器执行时，还使所述控制器：用白噪声滤波器过滤所述信号信息中的白噪声。
[0120]
26.根据条款25所述的系统，其中所述白噪声滤波器基于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像的功率谱密度。
[0121]
27.根据条款15至25中任一项所述的系统，其中所述第一束和第二束是子束并且所述一组束是一组子束。
[0122]
28.一种非暂时性计算机可读介质，其存储有一组指令，所述一组指令可由系统的一个或多个处理器执行，以使所述系统执行包括以下步骤的方法：
[0123]
分析代表第一图像和第二图像的信号信息，其中第一图像与一组束中的第一束相关，而第二图像与一组束中的第二束相关；
[0124]
基于分析检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0125]
使用第一束和第二束的信号信息获得样品的图像；和
[0126]
使用识别的扰动校正样品的图像。
[0127]
29.根据条款28所述的非暂时性计算机可读介质，其中可由系统的一个或多个处理器执行的一组指令进一步使系统：使用相干滤波来分析信号信息以分析信号信息。
[0128]
30.根据条款29所述的非暂时性计算机可读介质，其中可由系统的一个或多个处理器执行的一组指令进一步使系统执行：
[0129]
对信号信息应用线性算子；
[0130]
基于第一图像和第二图像的属性生成滤波器；和
[0131]
通过将滤波器应用于信号信息来对信号信息进行滤波。
[0132]
31.根据条款30的非暂时性计算机可读介质，其基于对第一图像和第二图像的功率谱密度求平均。
[0133]
32.根据条款30和31中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述滤波器基于确定所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的至少一个峰。
[0134]
33.根据条款32所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述峰包括所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的多个峰。
[0135]
34.根据条款30至33中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述线性算子包括希尔伯特变换。
[0136]
35.根据条款30至34中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述线性算子包括傅立叶变换。
[0137]
36.根据条款30至35中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中可由系统的一个或多个处理器执行的一组指令进一步使系统执行：
[0138]
分析代表第一图像和第二图像中的每一个图像的整体的信号信息。
[0139]
37.根据条款30至34中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中可由系统的一个或多个处理器执行的一组指令进一步使系统执行：
[0140]
分析代表第一图像和第二图像的扫描线的信号信息。
[0141]
38.根据条款28至37中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中可由系统的一个或多个处理器执行的一组指令进一步使系统执行：
[0142]
用白噪声滤波器过滤信号信息中的白噪声。
[0143]
39.根据条款38所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述白噪声滤波器基于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像的功率谱密度。
[0144]
根据条款39所述的非暂时性计算机可读介质，其中第一束和第二束是子束并且该一组束是一组小束。
[0145]
40.一种与多束带电粒子系统的图像增强相关的方法，该方法包括：
[0146]
对代表第一图像和第二图像的信号信息进行频率分析，其中第一图像与一组束中
的第一束相关，而第二图像与一组束中的第二束相关；
[0147]
基于分析检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0148]
使用第一束和第二束的信号信息获得样品的图像；和
[0149]
基于检测到的扰动，校正样品的图像。
[0150]
41.一种多束扫描系统，包括：
[0151]
检测器，包括用于检测代表第一图像和第二图像的信号信息的电路，其中第一图像与一组束中的第一束相关，而第二图像与一组束中的第二束相关；
[0152]
控制器，具有至少一个处理器和非暂时性计算机可读介质，该介质包括指令，当由处理器执行时，该指令使控制器：
[0153]
对信号信息进行频率分析；
[0154]
基于分析，检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0155]
使用第一束和第二束的信号信息，获得样品的图像；和
[0156]
使用识别的扰动校正样品的图像。
[0157]
42.一种与多束带电粒子系统的图像增强相关的方法，该方法包括：
[0158]
对代表第一图像和第二图像的信号信息进行频率分析，其中第一图像与一组束中的第一束相关，而第二图像与一组束中的第二束相关；
[0159]
基于频率分析，检测第一束和第二束相对于样品的定位的扰动；
[0160]
使用第一束和第二束的信号信息获得样品的图像；和
[0161]
基于检测到的扰动校正样品的图像。
[0162]
43.根据条款42所述的方法，其中对所述信号信息的分析进一步包括使用相干滤波来分析所述信号信息。
[0163]
44.根据条款43所述的方法，其中使用相干滤波进一步包括：
[0164]
对信号信息应用线性算子；
[0165]
基于第一图像和第二图像的属性生成过滤器；和
[0166]
通过将滤波器应用于信号信息，来过滤信号信息。
[0167]
45.根据条款44所述的方法，其中所述滤波器基于对所述第一图像和第二图像的功率谱密度进行平均。
[0168]
46.根据条款44所述的方法，其中所述滤波器基于确定所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的峰。
[0169]
47.根据条款46所述的方法，其中所述峰包括所述第一图像和第二图像的组合的所述交叉谱密度中的多个峰。
[0170]
48.根据条款44所述的方法，其中所述线性算子包括希尔伯特变换。
[0171]
49.根据条款44所述的方法，其中所述线性算子包括傅立叶变换。
[0172]
50.根据条款44所述的方法，其中生成所述滤波器还包括分析表示所述第一图像和第二图像中的每一个图像的整体的信号信息。
[0173]
51.根据条款44所述的方法，其中生成所述滤波器进一步包括分析表示所述第一图像和第二图像的扫描线的信号信息。
[0174]
52.根据条款42所述的方法，其中执行频率分析进一步包括：
[0175]
基于信号信息确定功率谱密度；和
[0176]
其中校正样品的图像还包括：
[0177]
基于功率谱密度，过滤掉一部分表示动态扰动或表示白噪声的信号信息。
[0178]
53.根据条款42所述的方法，还包括：
[0179]
用白噪声滤波器过滤信号信息中的白噪声。
[0180]
54.根据条款53所述的方法，其中所述白噪声滤波器基于所述第一图像和第二图像中的至少一个图像的功率谱密度。
[0181]
55.根据条款42所述的方法，其中带电粒子系统是扫描电子显微镜、透射电子显微镜或扫描离子显微镜中的一种。
[0182]
56.一种多束扫描系统，包括：
[0183]
检测器，包括用于检测代表第一图像和第二图像的信号信息的电路，其中第一图像与一组束中的第一束相关，而第二图像与一组束中的第二束相关；
[0184]
控制器，具有至少一个处理器和非暂时性计算机可读介质，该介质包括指令，当由处理器执行时，该指令使控制器：
[0185]
对信号信息进行频率分析；
[0186]
基于频率分析，检测第一束和第二束相对于定位的扰动
[0187]
可以提供非暂时性计算机可读介质，其存储用于处理器的指令，该处理器可以是例如图2的ebi工具100的一部分，以执行热感测、流感测、图像检查、图像采集、台定位、束聚焦、电场调整、清洁、硬化、热处理、材料去除和抛光等。非暂态介质的常见形式包括，例如，软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、光盘只读存储器(cd
‑
rom)、任何其他光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、随机存取存储器(ram)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、flash
‑
eprom或任何其他闪存、非易失性随机存取存储器(nvram)、云存储、缓存、寄存器、任何其他存储芯片或卡盒，以及它们的网络版本。
[0188]
图中的框图示出了根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每一框可表示模块、段或代码的一部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当理解，在一些替代实施方式中，方框中指示的功能可以不按图中标注的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个块可以基本上同时执行或实施，或者有时可以以相反的顺序执行两个块。也可以省略一些块。还应当理解，框图的每个块以及这些块的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0189]
应当理解，本公开的实施例不限于上面已经描述和在附图中示出的确切构造，并且可以在不脱离其范围的情况下进行各种修改和改变。已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和精神由所附权利要求指示。
[0190]
以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下进行所描述的修改。