多射束扫描透射带电粒子显微镜制造技术

本文公开用于多射束扫描透射带电粒子显微镜的技术。实例设备至少包括带电粒子射束柱，所述带电粒子射束柱用于产生多个带电粒子射束，并用所述多个带电粒子射束中的每个来辐照样品；和成像系统，所述成像系统用于收集在所述辐照期间横穿所述样品的所述多个带电粒子射束中的所述带电粒子射束的每个的带电粒子，并且在横穿所述样品之后将所述多个带电粒子射束中的每个带电粒子射束引导到检测器上，其中每个带电粒子射束包括质心，并且其中所述检测器安置在所述成像系统的后焦平面与成像平面之间的中间位置。

【技术实现步骤摘要】
多射束扫描透射带电粒子显微镜
本文公开的技术总体涉及电子显微术领域，并且更具体地，在一些实施例中，涉及多射束扫描透射电子显微术。
技术介绍
电子显微术分为多种类型，其中每种类型具有优点和缺点。在一些情况下，优点和缺点可确定可使用哪种类型的电子显微术。仅列举数例，几个实例类型包括扫描电子显微术、透射电子显微术、扫描透射电子显微术。提及的类型中的每种具有具体的缺点，如果克服所述缺点，则可增加其采用。举例来说，扫描透射电子显微术受到吞吐量不利影响（仅举一个负面实例），如果适当地解决，则可增加其采用。附图说明图1是其中可实施所公开的技术的STCPM的实施例的高度示意性描绘。图2示出本专利技术的实施例的操作原理。贯穿附图的若干视图，相似的附图标记指代对应的部分。具体实施方式如在本申请书和权利要求书中所使用的，除非在上下文中另外明确指明，否则单数形式“一个”、“一种”以及“所述”包括复数形式。另外，术语“包括”意指“包含”。进一步地，术语“联接”不排除在联接项之间存在中间元件。本文描述的系统、设备和方法不应以任何方式解释为限制性的。相反，本公开涉及各种公开的实施例（单独的所述实施例以及所述实施例彼此的各种组合和子组合）的所有新颖和非显而易见的特征和方面。公开的系统、方法和设备不限于任何具体方面或特征或其组合，并且公开的系统、方法和设备也不要求存在任何一个或多个具体优点或解决问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是公开的系统、方法和设备不限于这类操作理论。r>虽然为了便于呈现而以特定的顺序次序来描述所公开方法中的一些的操作，但应理解，除非下文所阐述的具体语言要求特定排序，否则这种描述方式涵盖重新布置。举例来说，在一些情况下，可重新布置或同时执行依序描述的操作。此外，为简明起见，附图可不示出公开的系统、方法和设备可与其它系统、方法和设备结合使用的各种方式。另外，本说明书有时使用像“产生”和“提供”的术语来描述公开的方法。这些术语是所执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作将取决于特定实施方案而变化，并且易于由本领域普通技术人员辨别。在一些实例中，值、过程或设备被称为“最低”、“最佳”、“最小”等。应了解，这类描述旨在指示可在许多使用的功能替代方案当中进行选择，并且这类选择不需要更好、更小或以其它方式优选于其它选择。带电粒子显微术是一种公知且日益重要的微观物体成像技术，特别是以电子显微术的形式。从历史上看，电子显微镜的基本属经历了向许多公知设备种类的转型，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），并且还向各种亚种转型，如所谓的“双射束”设备（如FIB-SEM），其另外还采用“加工”聚焦离子射束（FIB），允许支持活动，例如离子束铣削或离子射束诱导沉积（IBID）。在SEM中，通过扫描电子射束辐照样品促使例如呈二次电子、反向散射电子、X射线和阴极发光（红外、可见和/或紫外光子）形式的“辅助”辐射从样品中发出；然后，检测此发出的辐射的一个或多个分量并将其用于图像累积目的。在TEM中，用于辐照样品的电子射束被选择为具有足够高的能量来穿透样品（为此目的，样品通常将比SEM样品的情况更薄）；然后，可使用从样品中发出的透射电子来创建图像。当这类TEM以扫描模式操作（因此成为STEM）时，所讨论的图像将在辐照电子射束在样品上的扫描运动期间累积。作为使用电子作为辐照射束的替代方案，也可使用其它种类的带电粒子执行带电粒子显微术。在这方面，短语“带电粒子”应该广义地解释为涵盖例如电子、正离子（例如Ga或He离子）、负离子、质子和正电子。应当注意的是，除了成像和执行（局部）表面改性（例如，铣削、蚀刻、沉积等）之外，带电粒子显微镜还可具有其它功能，如执行光谱检查、检查衍射图等。在所有情况下，带电粒子显微镜（CPM）将至少包含以下部件：粒子源，如肖特基电子源或离子源。照明器（带电粒子射束柱），其用于操控来自源的“原始”辐射射束并对其执行操作，如聚焦、像差抑制、裁剪（用膜片）、过滤等。它一般将包含一个或多个（带电粒子）透镜，并且还可包含其它类型的（粒子）光学部件。如果需要，照明器可经提供具有偏转器系统，所述偏转器系统可使出射射束在被研究的样品上执行扫描运动。样品固持器，可在所述样品固持器上固持并定位（例如，倾斜、旋转）所研究的样品。如果需要，所述固持器可移动，以实现样品相对于射束的扫描运动。一般来说，这类样品固持器将连接到定位系统。当设计用于固持低温样品时，样品固持器可包含用于将所述样品维持在低温温度下的器件，例如，使用适当连接的冷冻剂桶。检测器（用于检测从被辐照的样品发出的辐射），其本质上可以是单一的或复合的/分布的，并且其可采取许多不同的形式，这取决于被检测到的辐射。实例包括光电二极管、CMOS检测器、CCD检测器、光伏电池、X射线检测器（如硅漂移检测器和Si(Li)检测器）等。一般来说，CPM可包含若干种不同类型的检测器，其选择可在不同情况下被调用。在透射类型显微镜（例如(S)TEM）的情况下，CPM将另外包含：成像系统，其基本上带有通过样品（平面）传输的带电粒子并将它们引导（聚焦）到分析设备上，如检测/成像装置、光谱设备（如EELS装置：EELS=电子能量损失能谱学）等。与上面提到的照明器一样，成像系统还可执行其它功能，如像差抑制、裁剪、过滤等，并且其通常包含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，本文公开的技术可例如有时在电子显微术的具体背景下阐述；然而，这类设置仅旨在用于清楚/说明目的，并且不应解释为限制性的。STEM是常规TEM的一种强大的操作模式，由此在薄样品上扫描聚焦电子射束，并且然后收集具有不同散射角的透射/散射电子并将其转换为图像。根据透射电子的散射角，如果散射停留在射束开度角内，则它们可生成“亮场（BF）”信号；如果散射角大于射束开度角，则它们可生成“暗场（DF）”信号。随着新成像技术的最近发展（由当前受让人），所述成像技术可称为积分微分相位对比（iDPC）成像：例如，参见US9,312,098和US2016/0307729A1（通过全文引用的方式并出于所有目的并入本文），STEM作为成像方法已引起了新的兴趣。然而，对于某些应用，STEM技术的吞吐量可能不是最佳的。原因之一是，在高分辨率STEM中，由于透镜像差和库仑相互作用，探针/输入射束流趋于受到限制。此外，视场（FoV）趋于受到成像系统离轴像差的限制。随着对吞吐量的要求变得越来越具有挑战性，这类STEM缺陷变得越来越令人沮丧。本公开的目的是至少解决以上识别的问题。更具体地，本公开的目的是描述与现有的基于STCPM的成像技术相比允许改进的吞吐量的基于STCPM的成像技术。此外，本公开的目的是相对于常规技术，本文公开的技术应具有增加的FoV。在以下情况下，可在显微镜中实现这些和其它目的：显微镜被配置为产生多个所述带电粒子射束，并且同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描透射带电粒子显微镜，其包含：/n带电粒子射束柱，所述带电粒子射束柱用于产生多个带电粒子射束，并用所述多个带电粒子射束中的每个辐照样品；/n扫描组件，所述扫描组件用于产生所述多个带电粒子射束相对于所述样品的相对扫描运动；和/n成像系统，所述成像系统用于收集在所述辐照期间横穿所述样品的所述多个带电粒子射束中的所述带电粒子射束中的每个的带电粒子，并且在横穿所述样品之后将所述多个带电粒子射束中的每个带电粒子射束引导到检测器上，/n其中所述多个带电粒子射束中的每个带电粒子射束均包括质心，并且/n其中所述检测器安置在所述成像系统的后焦平面与成像平面之间的中间位置，所述中间位置由所述多个带电粒子射束的重合位置和每个带电粒子射束的所述质心不再可区分的位置来界定。/n

【技术特征摘要】
20190228 US 16/2892921.一种扫描透射带电粒子显微镜，其包含：
带电粒子射束柱，所述带电粒子射束柱用于产生多个带电粒子射束，并用所述多个带电粒子射束中的每个辐照样品；
扫描组件，所述扫描组件用于产生所述多个带电粒子射束相对于所述样品的相对扫描运动；和
成像系统，所述成像系统用于收集在所述辐照期间横穿所述样品的所述多个带电粒子射束中的所述带电粒子射束中的每个的带电粒子，并且在横穿所述样品之后将所述多个带电粒子射束中的每个带电粒子射束引导到检测器上，
其中所述多个带电粒子射束中的每个带电粒子射束均包括质心，并且
其中所述检测器安置在所述成像系统的后焦平面与成像平面之间的中间位置，所述中间位置由所述多个带电粒子射束的重合位置和每个带电粒子射束的所述质心不再可区分的位置来界定。


2.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述检测器选自包含亮场检测器、暗场检测器、位置敏感检测器及其组合的组。


3.根据权利要求1所述的显微镜，其中：
所述检测器是位置敏感检测器；并且
所述显微镜中包括的控制器被配置为：
基于来自所述位置敏感检测器的输出生成矢量场；并且
将二维积分运算应用于所述矢量场。


4.根据权利要求1或3所述的显微镜，其中所述扫描组件包含用于产生样品固持器的扫描运动的致动器系统。


5.根据权利要求1或3所述的显微镜，其中所述扫描组件包含：
在所述样品的上游的第一射束偏转器系统，其用于产生所述多个射束的扫描运动；和
在所述样品的下游和所述检测器平面的上游的第二射束偏转器系统，其用于使由所述第一射束偏转器系统产生的所述扫描运...

【专利技术属性】
技术研发人员：A穆罕默迪葛黑达日，I拉锡克，E博世，G范韦恩，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US