在带电粒子显微镜中分析样品表面改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种在带电粒子显微镜中分析样品的表面改性的方法。一种使用以下各项来研究样品的方法：‑带电粒子显微镜，其包括：▪样品保持器，用于保持样品；▪源，用于产生带电粒子辐射射束；▪照明器，用于指引所述射束以便照射样品的表面；▪成像检测器，用于接收响应于所述照射而从样品放射的辐射通量，以便产生所述表面的至少部分的图像；‑可以被调用以通过在所述表面上执行选自包括材料去除、材料沉积及其组合的组的过程来对所述表面进行改性的装置，该方法包括以下步骤：‑产生并存储样品的第一、初始表面的第一图像；‑在初级改性步骤中，调用所述装置以便对所述第一表面进行改性，从而产生第二、已改性表面；‑产生并存储所述第二表面的第二图像；‑使用数学上的图像相似性度量来执行所述第二图像和第一图像的像素方面比较，以便生成针对所述初级改性步骤的初级品质因数。

Method for analyzing surface modification of a sample in a charged particle microscope

The invention relates to a method for analyzing the surface modification of a sample in a charged particle microscope. A method to study the sample using the following: charged particle microscope, which comprises: after the sample holder for holding samples; after source for generating charged particle radiation beam; after an illuminator for directing the beam to the surface of the sample after irradiation; imaging detector for receiving a response to the radiation and the radiation flux from the sample radiation, so as to produce the image at least part of the surface; can be invoked by the process on the surface of executive selected from a group consisting of material removal, material deposition and combination group to the surface modification of the device, the method comprises the following steps: generating first, the initial image and the first surface storage sample; modification in the primary step, calling the device to the first surface was modified to produce Second, the modified surface; generates and stores the second image of the second surface; the use of mathematical image similarity measure to perform the second pixel image and the first image comparison, in order to generate the primary quality factor for the primary modification steps.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用以下各项来研究样品的方法：- 带电粒子显微镜，其包括：▪ 样品保持器，用于保持样品；▪ 源，用于产生带电粒子辐射射束；▪ 照明器，用于指引所述射束以便照射样品的表面；▪ 成像检测器，用于接收响应于所述照射而从样品放射的辐射通量，以便产生所述表面的至少部分的图像；- 可以被调用以通过在所述表面上执行选自包括材料去除、材料沉积及其组合的组的过程来对所述表面进行改性的装置。本专利技术还涉及一种可以用于执行此类方法的带电粒子显微镜。带电粒子显微术是用于对显微对象进行成像的众所周知且越来越重要的技术，特别是以电子显微术的形式。历史上，电子显微镜的基本种类已经经历演变到许多众所周知的显微镜种类，诸如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）以及扫描透射电子显微镜（STEM），并且还演变成各种子类，诸如所谓的\双射束\工具（例如FIB-SEM），其另外采用\加工\聚焦离子束（FIB），例如允许诸如离子束铣或离子束诱导沉积（IBID）之类的支持性活动。更具体地：- 在SEM中，通过扫描电子束进行的样品照射促成来自样品的\辅助\辐射的放射，例如以次级电子、背散射电子、X射线和光致发光（红外、可见和/或紫外光子）的形式；这个放射中的辐射的一个或多个分量然后被检测并且用于图像累积和/或光谱分析（如例如在EDX（能量色散X射线光谱学）的情况下）的目的。- 在TEM中，用来照射样品的电子束被选择成具有足够高的能量以穿透样品（其为此将一般地比在SEM样品的情况下更薄）；然后从样品放射的透射电子的通量可以用来创建图像，或者产生光谱（如例如在EELS的情况下；EELS＝电子能量损耗光谱学）。如果此类TEM在扫描模式下操作（因此变成STEM），则在照射电子束的扫描运动期间将累积讨论中的图像/光谱。例如从以下Wikipedia链接可以收集到关于这里阐述的某些话题的更多信息：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如使用电子作为照射射束的替换一样，还可以使用其它种类的带电粒子来执行带电粒子显微术。在这个方面，短语“带电粒子”应被宽泛地解释为包含例如电子、正离子（例如Ga离子或He离子）、负离子、质子和正电子。关于基于离子的显微术，例如可以从诸如以下之类的源收集到某些进一步的信息：- 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. W Nat. W Acad. Sci. USA 72(5), pp 1826-1828 (1975).- http://www.innovationmagazine.com/innovation/volumes/v7n1/coverstory3.shtml应注意的是除成像和/或光谱学之外，带电粒子显微镜（CPM）还可具有其它功能，诸如检查衍射图样，执行（局部化）表面改性（例如铣、蚀刻、沉积）等。在所有情况下，带电粒子显微镜（CPM）将包括至少以下部件：- 辐射源，诸如肖特基电子源或离子枪。- 照明器，其用来操纵来自源的\原始\辐射射束并对其执行某些操作，诸如聚焦、像差减轻、（用光阑/可变光阑/聚光孔径）裁剪、滤波等。其将一般地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。如果期望的话，可以为照明器提供偏转器系统，其可以被调用以引起其输出射束来跨被研究的样品而执行扫描运动。- 样品保持器，研究中的样品可以被保持和定位（例如倾斜、旋转）在该样品保持器上。如果期望的话，可以移动此保持器，以便实现射束相对于样品的扫描运动。一般地，此类样品保持器将被连接到诸如机械载台之类的定位系统。- 检测器，其本质上可以是单一的或复合式/分布式的，并且根据正在记录的辐射/实体该检测器可以采取许多不同形式。此类检测器例如可用来登记强度值，捕捉图像或记录光谱。示例包括光电倍增管（包括固态光电倍增管SSPM）、光电二极管、（像素化的）CMOS检测器、（像素化的）CCD检测器、光伏电池等，其可例如与闪烁器膜相结合地使用。针对X射线检测，通常使用例如所谓的硅漂移检测器（SDD）或硅锂（Si(Li)）检测器。通常，CPM将包括各种类型的若干检测器。在透射型CPM（诸如（S）TEM）的情况下，还将使用以下各项：- 成像系统，其本质上获得透射通过样品（平面）的带电粒子并将其引导（聚焦）到分析/感测装备（诸如检测/成像设备、光谱学单元等）上。如上文提及的照明器一样，成像系统还可执行其它功能，诸如相差减轻、裁剪、滤波等，并且其将一般地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。在下文中，有时可（通过示例的方式）在电子显微术的特定背景下阐述本专利技术。然而，此类简化仅仅意图用于清楚/说明性目的，并且不应解释为限制。存在如在上文的开头段落中阐述的方法的许多实例，其中借助于可以位于非原位（在CPM外面）或原位（在CPM内）的装置/模块来执行表面改性。此类表面改性的示例包括以下各项：（i）机械切割工具（减性/材料去除过程）：在这里，使用诸如超薄切片机、金刚石刻划工具、黑曜石刀片、磨机或车床之类的接触工具（一遍或多遍运行）来从样品表面（的部分）切割/刮/削一片材料。（ii）聚焦粒子束铣（减性/材料去除过程）：在这里，可以跨样品表面（的部分）扫描所选能量/尺寸的聚焦粒子束（例如离子或电子束）以便从那里烧蚀材料。如果期望的话，可在连续的迭代中重复此程序，以便连续地去除材料的更大厚度。如果期望的话，该程序适用于图案化材料去除。（iii）蚀刻装置（减性/材料去除过程）：在这种情况下，使用化学试剂（诸如气相蚀刻剂）来从样品表面去除材料。如果期望的话，可以使用聚焦粒子束来激活/催化此过程，这允许使得该过程是高度局部化/图案化的，如果期望的话。此类方法的示例包括IBIE（离子束诱导蚀刻）和EBIE（电子束诱导蚀刻）。（iv）射束诱导沉积（加性/材料沉积过程）：这里的示例包括IBID（离子束诱导沉积）和EBID（电子束诱导沉积），其中使用聚焦射束来（局部地）鼓动/促成来自大量的前驱气体的材料的沉积。（v）物理汽相沉积（PVD）（加性/材料沉积过程）：示例包括例如溅射和分子束外延（MBE）。（vi）化学汽相沉积（CVD）（加性/材料沉积过程）：特定示例包括例如PCVD（等离子体辅助CVD）和MOCVD（金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用以下各项来研究样品的方法：‑ 带电粒子显微镜，其包括：▪ 样品保持器，用于保持样品；▪ 源，用于产生带电粒子辐射射束；▪ 照明器，用于指引所述射束以便照射样品的表面；▪ 成像检测器，用于接收响应于所述照射而从样品放射的辐射通量，以便产生所述表面的至少部分的图像；‑ 可以被调用以通过在所述表面上执行选自包括材料去除、材料沉积及其组合的组的过程来对所述表面进行改性的装置，该方法的特征在于以下步骤：‑ 产生并存储样品的第一、初始表面的第一图像；‑ 在初级改性步骤中，调用所述装置以便对所述第一表面进行改性，从而产生第二、已改性表面；‑ 产生并存储所述第二表面的第二图像；‑ 使用数学上的图像相似性度量来执行所述第二图像和第一图像的像素方面比较，以便生成针对所述初级改性步骤的初级品质因数。

【技术特征摘要】
2015.06.09 EP 15171227.01.一种使用以下各项来研究样品的方法：- 带电粒子显微镜，其包括：▪ 样品保持器，用于保持样品；▪ 源，用于产生带电粒子辐射射束；▪ 照明器，用于指引所述射束以便照射样品的表面；▪ 成像检测器，用于接收响应于所述照射而从样品放射的辐射通量，以便产生所述表面的至少部分的图像；- 可以被调用以通过在所述表面上执行选自包括材料去除、材料沉积及其组合的组的过程来对所述表面进行改性的装置，该方法的特征在于以下步骤：- 产生并存储样品的第一、初始表面的第一图像；- 在初级改性步骤中，调用所述装置以便对所述第一表面进行改性，从而产生第二、已改性表面；- 产生并存储所述第二表面的第二图像；- 使用数学上的图像相似性度量来执行所述第二图像和第一图像的像素方面比较，以便生成针对所述初级改性步骤的初级品质因数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述初级品质因数来判断以下情形中的至少一个：- 所述初级改性步骤未能对所述第一表面进行改性；- 所述初级改性步骤对所述第一表面改性不足；- 所述第二表面相对于所述第一表面被毁坏。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在后续迭代中，使用所述初级品质因数来调整在所述第二表面上执行的次级改性步骤的至少一个参数。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述初级品质因数被用来量化由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P波托塞克，F鲍霍贝，MPW范登博加尔德，E科克马兹，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US