校准扫描透射带电粒子显微镜的方法技术

一种校准扫描透射带电粒子显微镜的方法，显微镜能够被操作于：非扫描模式，在此模式，射束相对较粗并且检测器在不调用扫描装置的情况下形成图像；或扫描模式，在此模式，所述射束相对较细并且所述检测器积累作为所述射束的扫描位置的函数的图像，方法包括下面的步骤：在标本支架上提供校准标本；在非扫描模式下，使用成像系统的给定配置，使用所述检测器形成校准标本的校准图像；使用所述校准标本的已知尺度并且将它与所述校准图像中的对应尺度进行比较以校准所述检测器的视场的特性尺度；在扫描模式下，在所述检测器的经校准的视场中记录所述射束的射束图案，并且检查所记录的射束图案以获得其几何方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种校准扫描透射带电粒子显微镜的方法，所述显微镜包括：-标本支架，用于支撑标本；-源，用于产生带电粒子的射束；-照明器，用于引导所述射束以照射标本；-成像系统，用于将穿越标本的带电粒子引导到检测器上；-扫描装置，用于使所述射束相对于标本的表面经受扫描运动，所述显微镜能够被操作于：-非扫描模式，在该模式所述射束相对较粗并且所述检测器在不调用所述扫描装置的情况下形成图像；或-扫描模式，在该模式所述射束相对较细并且所述检测器积累作为所述射束的扫描位置的函数的图像。本专利技术还涉及一种能够在其中执行这种方法的带电粒子显微镜。这种显微镜的例子是根据本专利技术以某种方式实现/使用的具有STEM功能的TEM(参见以下)。
技术介绍
带电粒子显微镜检查是公知的并且日益重要的用于特别地以电子显微镜检查的形式对微观物体成像的技术。在历史上，例如，电子显微镜的基本种类已经历演进成为许多公知的设备种类(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))，并且还演进成为各种子种类，诸如，所谓的“双射束”工具(例如，FIB-SEM)，所述“双射束”工具另外采用“机加工”聚焦离子束(FIB)，从而允许支持性活动(诸如，离子束铣削或离子束诱导沉积(IBID))。更具体地讲：-在SEM中，例如，由扫描电子束执行的对标本的照射导致以二次电子、反向散射电子、X射线和光致发光(红外、可见和/或紫外光子)的形式从标本发出“辅助”辐射；发出的辐射的这个通量的一个或多个分量随后被检测并且用于图像积累目的。-在TEM中，用于照射标本的电子束被选择为具有足够高的能量以穿透标本(为此，与SEM标本的情况相比，该标本通常将会更薄)；从标本发出的透射电子的通量能够随后被用于创建图像。当在扫描模式下操作这种TEM(因此，变为STEM)时，将会在照射电子束的扫描运动期间积累正在讨论的图像。能够例如从下面的维基百科链接收集关于这里解释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。作为使用电子作为照射射束的替代方案，还能够使用其它种类的带电粒子执行带电粒子显微镜检查。在这个方面，短语“带电粒子”应该被宽广地解释为包括例如电子、正离子(例如，Ga或He离子)、负离子、质子和正电子。关于基于离子的显微镜检查，能够例如从诸如下面的源收集一些另外的信息：http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope-W.H.Escovitz,T.R.FoxandR.Levi-Setti,ScanningTransmissionIonMicroscopewithaFieldIonSource,Proc.Nat.Acad.Sci.USA72(5),pp1826-1828(1975)。应该注意的是，除了成像之外，带电粒子显微镜(CPM)还可具有其它功能，诸如执行光谱分析、检查衍射图、执行(局部化)表面改性(例如，铣削、蚀刻、沉积)等。在所有情况下，扫描透射带电粒子显微镜(STCPM)将会包括至少下面的部件：-辐射源，诸如肖特基电子源或离子枪。-照明器，用于操纵来自源的“原始”辐射射束并且对其执行某些操作，诸如聚焦、像差减轻、修剪(利用孔隙)、滤波等。它将会通常包括一个或多个带电粒子透镜，并且也可包括其它类型的粒子光学部件。如果期望，照明器能够被提供有偏转器系统，该偏转器系统能够被调用以使它的输出射束跨正在研究的标本执行扫描运动。-标本支架，能够在该标本支架上支撑和定位(例如，倾斜、旋转)正在研究的标本。如果期望，这个支架能够移动以相对于标本执行射束的预期扫描运动。通常，这种标本支架将会被连接到定位系统(诸如，机械台)。-成像系统，基本上接收透射通过标本(平面)的带电粒子并且将它们引导(聚焦)到所采用的检测器上。与以上提及的照明器一样，该成像系统还可执行其它功能，诸如，像差减轻、修剪、滤波等，并且它将会通常包括一个或多个带电粒子透镜和/或其它类型的粒子光学部件。-检测器，根据正在检测的辐射，检测器可在本质上是一体的或复合/分布式的，并且能够采用许多不同形式。例子包括可例如结合例如闪烁器膜使用的光电倍增器(包括固态光电倍增器、SSPM)、光电二极管、CMOS检测器、CCD检测器、光伏电池等。在下面，作为例子，可有时在电子显微镜检查的特定情况下阐述本专利技术。然而，这种简化仅为了清楚/说明性目的，并且不应该被解释为是限制性的。当使用STCPM观察标本时，人们通常不仅对标本中的某些特征的存在/结构感兴趣(定性研究)，还对它们的尺寸感兴趣(定量研究/计量)。为此，通常将会需要执行某种校准例程，所述某种校准例程允许确定的/准确的尺度被分派给某些特征。这种例程将会通常涉及使用某个类型的校准标本，所述校准标本包含已知/规定的尺度的标准/参考结构(诸如，网格/阵列)。然而，虽然这听起来相对比较简单易懂，但这种校准过程可能在实际情况下存在问题，并且可产生具有较差准确性水平的次佳结果。这可能是由于各种原因所导致，诸如下面的原因：-能够使用的一个类型的校准标本是所谓的“交叉光栅”，所述交叉光栅包括处于几微米的数量级的相互间隔的重复结构的网格。这种微米标度使得这种光栅适合相对较低放大率的校准(例如，按照至少一个网格单元在所采用的检测器的视场(FOV)的宽度内适合的放大率)，但它不适合用在相对较高放大率(较小FOV)。此外，这种光栅中的网格尺度通常未被确认，因此在校准过程中引起相对较大的误差容限/不确定性。-在这个后一方面中，更合适的校准标本包括晶体样本，在所述晶体样本中，原子或分子按照规则的矩阵以明确的晶格间隔布置。虽然这种标本的特性尺度(晶格长度/间距/常数)通常被确认为具有高准确性，但它通常仅适用于相对较高放大率的应用(例如，用于像素尺寸小于晶格间隔的一半的FOV)。-当在扫描模式下使用STCPM时，存在需要记住的特定考虑因素。虽然可能可以如以上所讨论的那样使用晶体参考标本在这种STCPM的高放大率限制(小FOV)下校准这种STCPM，但对于STCPM的更常见的操作放大率范围的外推(大FOV)将会通常涉及跨几个数量级的标度，这对可获得的准确性具有相应负面的影响，特别是由于作为特性而存在于任何扫描类型显微镜中(其操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准扫描透射带电粒子显微镜的方法，所述扫描透射带电粒子显微镜包括：‑标本支架，用于支撑标本；‑源，用于产生带电粒子的射束；‑照明器，用于引导所述射束以照射标本；‑成像系统，用于将穿越标本的带电粒子引导到检测器上；‑扫描装置，用于使所述射束相对于标本的表面经受扫描运动，所述显微镜能够被操作于：‑非扫描模式，在该模式，所述射束相对较粗并且所述检测器在不调用所述扫描装置的情况下形成图像；或‑扫描模式，在该模式，所述射束相对较细并且所述检测器积累作为所述射束的扫描位置的函数的图像，所述方法的特征在于下面的步骤：‑在所述标本支架上提供校准标本；‑在非扫描模式下，使用所述成像系统的给定配置，使用所述检测器形成校准标本的校准图像；‑使用所述校准标本的已知尺度并且将它与所述校准图像中的对应尺度进行比较以校准所述检测器的视场的特性尺度；‑在扫描模式下，在所述检测器的经校准的视场中记录所述射束的射束图案，并且检查所记录的射束图案以获得其几何方面。

【技术特征摘要】
2014.07.10 EP 14176529.71.一种校准扫描透射带电粒子显微镜的方法，所述扫描透射带电粒子显微镜包括：
-标本支架，用于支撑标本；
-源，用于产生带电粒子的射束；
-照明器，用于引导所述射束以照射标本；
-成像系统，用于将穿越标本的带电粒子引导到检测器上；
-扫描装置，用于使所述射束相对于标本的表面经受扫描运动，
所述显微镜能够被操作于：
-非扫描模式，在该模式，所述射束相对较粗并且所述检测器在不调用所述扫描装置的情况下形成图像；或
-扫描模式，在该模式，所述射束相对较细并且所述检测器积累作为所述射束的扫描位置的函数的图像，
所述方法的特征在于下面的步骤：
-在所述标本支架上提供校准标本；
-在非扫描模式下，使用所述成像系统的给定配置，使用所述检测器形成校准标本的校准图像；
-使用所述校准标本的已知尺度并且将它与所述校准图像中的对应尺度进行比较以校准所述检测器的视场的特性尺度；
-在扫描模式下，在所述检测器的经校准的视场中记录所述射束的射束图案，并且检查所记录的射束图案以获得其几何方面。
2.如权利要求1所述的方法，其中从包括像素尺寸、边长、对角线长度、直径、场标记的尺度及其组合的组选择所述检测器的视场的所述特性尺度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中：
-所述射束图案包括沿给定方向的线性区域；
-所述几何方面是所述线性区域的长度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
-所述射束图案包括沿第一方向的第一线性区域和沿第二方向的第二线性区域；
-从...

【专利技术属性】
技术研发人员：MT奥特坦，AAM科克，M维海詹，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US