在带电粒子显微镜中检查样本的方法技术

一种在扫描透射类型的带电粒子显微镜中检查样本的方法，包括如下步骤：-提供带电粒子射束，所述射束通过发光器从源被引导以便照射样本；-提供检测器，用于检测带电粒子穿过样本的通量；-使得所述射束横跨样本表面进行扫描，并且记录作为扫描位置的函数的检测器输出，从而产生样本的带电粒子图像的累积，该方法还包括如下步骤：-把检测器体现为包括多个检测分段；-组合来自检测器的不同分段的信号，以便在每个扫描位置处从检测器产生向量输出，并且编译这个数据以产生向量场；-通过使所述向量场经受二维积分操作来以数学方式处理所述向量场，由此产生积分向量场图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在扫描透射类型的带电粒子显微镜中检查样本的方法，方法包括如下步骤：-提供带电粒子射束，所述射束通过发光器从源被引导以便照射样本；-提供检测器用于检测带电粒子穿过样本的通量；-使得所述射束横跨样本表面进行扫描，并且记录作为扫描位置的函数的检测器输出，从而允许累积样本的带电粒子图像。本专利技术还涉及可以在其中执行这种方法的带电粒子显微镜。
技术介绍
如贯穿本文本所使用的，接下来的术语应当被理解为与下面的解释一致：-短语“带电粒子”包括电子或离子（通常为正离子，诸如例如镓离子或氦离子，但是负离子也是可能的；所讨论的离子可以是带电原子或分子）。例如，该术语也可以指的是质子。-术语“显微镜”指的是用于创建通常太小而不能利用裸人眼看到令人满意的细节的对象、特征或部件的放大图像。在带电粒子显微镜（CPM）中，从发光器将带电粒子的成像射束引导到样本上。在透射类型的CPM（TCPM）中，检测器通常被用于在成像系统的帮助下拦截穿过样本的带电粒子的通量，成像系统用于将所述通量（的部分）聚焦到检测器上。这种TCPM可以被用在扫描模式（STCPM）中，在该情况下，来自发光器的带电粒子射束横跨样本进行扫描，并且检测器输出作为扫描位置的函数被记录。除成像之外，CPM也可以具有其它功能，诸如执行光谱法、检查衍射图、执行（局部化）表面改性（例如，研磨、蚀刻、沉积），等等。-术语“发光器”指的是包括能够用于操纵来自源（例如，肖特基源或离子枪）的“原始”带电粒子射束的一个或多个静电和/或磁透镜的粒子光学镜筒，例如用于向其提供某种聚焦或偏转，和/或减轻其中的一个或多个像差。如果需要，发光器可以被提供有偏转器系统，偏转器系统可以被调用来使得所述射束横跨被调查的样本执行扫描运动。在下面，有时可以“作为示例”在电子显微术的特定情境中阐述本专利技术。然而，这样的简化仅仅旨在用于清楚／说明性的目的，并且不应当被解释为进行限制。带电粒子显微术是用于尤其以电子显微术的形式来将微观对象成像的公知的且越来越重要的技术。历史上，电子显微镜的基本类已经经受演进而成为许多公知的装置种类，诸如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描透射电子显微镜（STEM），并且也演进成各个子种类，诸如所谓的“双射束”工具（例如FIB-SEM），其另外地采用\加工\聚焦离子射束（FIB），以允许支持性活动，诸如例如离子射束研磨或离子射束诱导沉积（IBID）。在TEM中，用于照射样本的电子射束与在SEM的情况下相比将通常具有显著更高的能量（例如300keV对10keV），以便允许其组成电子穿透样本的全部深度；出于相关的理由，与在SEM中被调查的样本相比，在TEM中被调查的样本也将通常需要更薄。在传统的电子显微镜中，在给定成像捕捉期间在延长时间段内成像射束“开启”；然而，电子显微镜同样是可用的，其中成像基于电子的相对短的“闪现”或“突发”而发生，例如，当尝试将移动的样本或辐射敏感的样品成像时，这样的方式是具有潜在益处的。能够例如从以下维基百科链接收集关于在这里阐明的一些主题的更多信息：http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy此外，关于非基于电子的CPM的一些信息例如可以从诸如以下各项的来源收集：http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope- W.H. Escovitz, T.R. Fox and R. Levi-Setti, Scanning Transmission Ion Microscope with a Field Ion Source, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 72(5), pp 1826-1828 (1975)。(S)TEM是相对通用的工具，并且能够在各种模式中被用于调查样本。除“常规”TEM成像之外，还存在专用STEM技术，诸如BF（明视场）、ADF（环形暗视场）和HAADF（高角度ADF）成像，例如，如在下面的维基百科链接中提及的：http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_tomographyhttp://en.wikipedia.org/wiki/HAADF。虽然这些技术具有它们自己的优势，但是它们还遭受各种缺陷。例如，在“常规”TEM成像的情况中，容易理解的图像仅能够通过使原始数据经受相对繁重的MTF（调制传递函数）/CTF（对比度传递函数）反演来获得。在另一方面，诸如BF、ADF和HAADF成像之类的专用技术是相对“浪费的”，因为为了实现期望的对比度，它们必须把它们自己限制为对于在来自样本的所检测到的通量中的信号粒子使用相对较窄角度范围；因为相对很少的可用电子被用于成像，所以这种技术易于遭受次优的信噪比（SNR）。这是重要的问题：许多样本（诸如例如生物和/或低温样品）可能对辐射诱发的损坏是高度敏感的，从而使得人们通常不能放任于如下方式的滥用：通过使用增加的图像累积时间和/或增加的照射射束电流来尝试提高SNR，因为这可能导致不可接受的样本损坏；在这种情况下，不得不丢弃来自样本的相对较大部分的有价值可用通量是令人沮丧的。通过收集更大角度范围的所述通量来缓解这个问题的任何尝试通常将导致更差的对比度。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决这些问题。具体来说，本专利技术的目的是提供一种利用STCPM来调查样本的完全新方法。此外，本专利技术的目的是这个方法应当更高效地利用可用资源并且提供当前利用现有技术不可获得的结果。这些和其它目的在上面的开始段落中阐述的方法中被实现，该方法特征在于下列步骤：-把检测器体现为包括多个检测分段；-组合来自检测器的不同分段的信号，以便在每个扫描位置处从检测器产生向量输出，并且编译这个数据以产生向量场；-通过使向量场经受二维积分操作来以数学方式处理所述向量场，由此产生积分向量场图像。在本专利技术的这个阐明的情境中，可以给出下面的附加解释：-来自检测器的“向量”输出是能够被认为具有量值和方向的输出，其与将仅具有量值的标量输出相对。这样的向量输出通常能够以坐标系方式来表达，例如在笛卡尔坐标（X, Y）或例如极坐标（r, θ）中。这种向量输出的示例是静电电势场梯度或电场，其将具有量值（斜率值）和方向（最大斜率的线）两者。把检测器再分成个体分段（区）并且组合/处理来自这种分段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在扫描透射类型的带电粒子显微镜中检查样本的方法，包括如下步骤：‑提供带电粒子射束，所述射束通过发光器从源被引导以便照射样本；‑提供检测器，用于检测带电粒子穿过样本的通量；‑使得所述射束横跨样本表面进行扫描，并且记录作为扫描位置的函数的检测器输出，从而产生样本的带电粒子图像的累积，其特征在于：‑把检测器体现为包括多个检测分段；‑组合来自检测器的不同分段的信号，以便在每个扫描位置处从检测器产生向量输出，并且编译这个数据以产生向量场；‑通过使所述向量场经受二维积分操作来以数学方式处理所述向量场，由此产生积分向量场图像。

【技术特征摘要】
2014.02.24 EP 14156356.91.一种在扫描透射类型的带电粒子显微镜中检查样本的方法，包括如下步骤：
-提供带电粒子射束，所述射束通过发光器从源被引导以便照射样本；
-提供检测器，用于检测带电粒子穿过样本的通量；
-使得所述射束横跨样本表面进行扫描，并且记录作为扫描位置的函数的检测器输出，从而产生样本的带电粒子图像的累积，
其特征在于：
-把检测器体现为包括多个检测分段；
-组合来自检测器的不同分段的信号，以便在每个扫描位置处从检测器产生向量输出，并且编译这个数据以产生向量场；
-通过使所述向量场经受二维积分操作来以数学方式处理所述向量场，由此产生积分向量场图像。
2.根据权利要求1的方法，其中：
-所述检测器被体现为包括四个象限；
-所述向量输出通过计算互补象限对之间的差信号来产生。
3.根据权利要求1的方法，其中：
-所述检测器被体现为包括像素阵列的像素化检测器；
-所述向量输出使用包括如下步骤的过程来产生：
　? 比较各像素值以确定在检测器上所述通量的质心的方位；
　? 表达检测器上所述质心的坐标位置。
4.根据权利要求1的方法，其中所采用的检测器是位置敏感检测器。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述积分向量场图像通过使它经受选自包括如下各项的组中的至少一个操作而被后处理：
-滤波；
-开角校正；
-反卷积校正，
及其组合。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述积分向量场图像通过使其经受拉普拉斯操作而被进一步操纵。
7.根据权利要求1-5中任一项的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：I拉兹，EGT博思，F博格霍贝，B布伊斯塞，KS塞德，S拉扎，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US