用于晶带轴对准的方法和系统技术方案

用于晶带轴对准的方法和系统。提供了用于将样品的晶带轴与入射束对准的方法和系统。作为一个实例，所述对准可基于晶带轴倾斜。所述晶带轴倾斜可基于在所述衍射图案中直射束和零阶劳厄带的位置来确定。所述直射束位置可基于以不同入射角获得的衍射图案来确定。

【技术实现步骤摘要】
用于晶带轴对准的方法和系统
本说明书大体上涉及用于将样品与入射束对准的方法和系统，并且更具体地说，涉及使用衍射图案使结晶材料的晶带轴与带电粒子束对准。
技术介绍
在高分辨率带电粒子束显微镜中，为了高精度地对结晶样品进行成像，带电粒子束必须与结晶样品的晶带轴对准。如果样品的晶带轴未对准，如当晶带轴未平行于入射束定向时，那么在样品上纳米级特征的测量可能不准确。将样品晶体结构与入射束对准的过程称为晶带轴对准。晶带轴对准的一种方法是使用样品的衍射图案。举例来说，当准直带电粒子穿过薄的结晶样品时，带电粒子彼此干涉并且在位于样品下方的物镜的后焦面上形成衍射图案。衍射图案由多个亮点组成。每个亮点由带电粒子从晶体结构内的一组特定平面衍射产生。可基于在衍射图案中亮点的分布调节晶带轴和入射束之间的对准。
技术实现思路
在一个实施例中，用于将样品的晶带轴与入射束对准的方法包含通过以第一角度朝向样品引导入射束获得样品的第一衍射图案，通过以第二角度朝向样品引导入射束获得样品的第二衍射图案，基于第一衍射图案和第二衍射图案确定在第一衍射图案中直射束的位置，和基于直射束的位置将样品的晶带轴与入射束对准。以此方式，可基于从多个衍射图案确定的直射束的位置自动对准样品的晶带轴和入射束。应理解，上述总结的提供是为了以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求主题不限于解决上文提到或本公开的任一部分中的任何缺点的实施方案。附图说明图1为根据本专利技术的示例性实施例的成像系统的图。图2A示出使用准直束获得的实例衍射图案。图2B示出使用会聚束获得的实例衍射图案。图3为用于对样品进行成像的实例方法。图4为用于确定直射束位置的实例子例程。图5A、5B和5C为在不同倾斜角下获得的衍射图案。图5D为基于图5A-5C的衍射图案生成的组合衍射图案。图6示出用于确定在衍射图案中的零阶劳厄带(ZOLZ)的位置的实例子例程。图7A、7B和7C示出用于从衍射图案生成强度曲线的过程。图7D和7E示出实例强度曲线。图8示出对ZOLZ位置的细微调节。图9示出基于在衍射图案中直射束和ZOLZ的位置确定的晶带轴倾斜。图10示出用于调节样品定向的坐标系。在整个附图的若干视图中，类似参考标号指代对应部分。具体实施方式以下描述涉及用于以入射束对样品进行成像的系统和方法。举例来说，样品的晶带轴可直接用成像系统，如图1中示出的扫描透射电子显微镜(STEM)系统基于样品的衍射图案与入射束对准。图2A和2B分别示出使用准直入射束和会聚入射束获得的结晶样品的实例衍射图案。当入射束为准直时，样品的晶带轴和入射束之间的未对准可基于在衍射图案中直射束和零阶劳厄带(ZOLZ)的位置确定。直射束位置可由操作员手动分配。然而，在某些条件下，直射束位置可能很难在衍射图案中识别。举例来说，在两个束条件下或当强烈的束照射导致照相机饱和时衍射图案可包括具有最大强度的两个点。图2A示出以准直束生成的实例衍射图案。在图2A中的直射束不是唯一具有最大强度的点，也不位于图像的中心。当入射束为会聚时，如在STEM系统中，衍射图案与以准直束生成的衍射图案不同。举例来说，图2B示出以会聚束生成的衍射图案。在图2B中，直射束211的面积随束会聚角度增加而增加。另外，沿ZOLZ的衍射图案212形成盘并且与直射束211重叠。用于将样品与会聚入射束对准的一种方法为首先将样品与准直束对准，然后将准直束切换为会聚束。然而，由于在成像模式、束会聚角度或孔隙大小之间频繁切换，此方法可能很慢且不准确。上述问题可通过在图3中示出方法解决，其中样品的晶带轴可与会聚入射束直接对准。具体来说，样品的晶带轴和入射束之间的晶带轴倾斜可基于在衍射图案中直射束和ZOLZ的位置来确定。如图4所示，直射束位置可从由以不同入射角获得的衍射图案生成的组合衍射图案确定。图5A-5D示出实例衍射图案和组合衍射图案。图6为用于确定在衍射图案中ZOLZ的位置的实例方法。ZOLZ的位置可基于通过旋转衍射图案生成的强度曲线确定，如图7A-7E所示。ZOLZ位置可进一步如图8所示调节。图9示出基于在衍射图案中直射束和ZOLZ的位置估计的晶带轴倾斜。在成像系统中用于调节样品定向的坐标在图10中示出。转到图1，示出根据本公开的实施例的STEM系统100。STEM系统100包括电子源10，所述电子源10朝向聚焦柱12发射带电粒子，如电子束11。电子束可生成高能电子，即具有在约10keV和1,000keV的典型能量的电子。在一些实施例中，聚焦柱12可包括聚光镜121、光圈122、扫描线圈123和上物镜124中的一个或多个。聚焦柱12将来自电子源10的电子聚焦到在样品14上的小点中。可通过扫描线圈123调节电子束方向来扫描样品的不同位置。举例来说，通过操作扫描线圈123，可使入射束112移动(如以虚线所示)以聚焦到样品14的不同位置上。样品14可足够薄以不妨碍在电子束11中的大部分电子透射。成像系统的光轴110可为从电子源10发射的电子束的中心轴。光轴110还可为聚光透镜121的中心轴。当入射束没有移动或扫描时(即，入射束112)，可将入射束聚焦在光轴110与样品14相交的位置。样品14可由样品架13保持。样品架13可通过倾斜和平移样品来调节样品定向。举例来说，图10示出用于调节样品定向的坐标系。在图10中，入射束112可沿成像系统的光轴110聚焦在样品14上。z轴可平行于光轴。xy平面可为垂直于z轴的平面。样品14可通过绕x轴或绕y轴旋转相对于光轴110倾斜。举例来说，绕x轴的旋转方向可为α倾斜方向1001，并且绕y轴的旋转方向可为β倾斜方向1002。样品架还可沿x轴、y轴和z轴中的任何一个平移或移动样品14。在一些实施例中，样品14可绕z轴旋转。转回到图1，作为一个实例，当样品架13将样品14从位置17(实线，样品垂直于光轴)倾斜到位置16(虚线)时，垂直于样品表面的轴和光轴110之间的入射角15增大。在扫描或成像样品14之前，可通过调节样品架13来调节样品14的晶带轴以使其与入射束112对准。当晶带轴平行于成像系统的光轴时，样品的晶带轴可与入射束对准。穿过样品14的电子101可进入投影仪116。在一个实施例中，投影仪116可为与聚焦柱分离的部分。在另一个实施例中，投影仪116可为从在聚焦柱12中的透镜的透镜场的延伸。可通过控制器30调节投影仪116，使得穿过样品的直射电子撞击在盘状亮场检测器115上，而被样品更强烈地偏转的衍射或散射电子被高角度环形暗场(HAADF)检测器18和环形暗场(ADF)检测器19中的一个或多个检测。来自HAADF和ADF检测器的信号可分别被放大器20和放大器21放大。来自亮场检测器115的信号可通过放大器22放大。来自放大器20、21和22的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将样品的晶带轴与入射束对准的方法，其包含：/n通过以第一角度朝向所述样品引导所述入射束获得所述样品的第一衍射图案；/n通过以第二角度朝向所述样品引导所述入射束获得所述样品的第二衍射图案；/n基于所述第一衍射图案和所述第二衍射图案确定在所述第一衍射图案中直射束的位置；和/n基于所述直射束的所述位置将所述样品的所述晶带轴与所述入射束对准。/n

【技术特征摘要】
20190312 US 16/2999481.一种用于将样品的晶带轴与入射束对准的方法，其包含：
通过以第一角度朝向所述样品引导所述入射束获得所述样品的第一衍射图案；
通过以第二角度朝向所述样品引导所述入射束获得所述样品的第二衍射图案；
基于所述第一衍射图案和所述第二衍射图案确定在所述第一衍射图案中直射束的位置；和
基于所述直射束的所述位置将所述样品的所述晶带轴与所述入射束对准。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述入射束为会聚束。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中基于所述第一衍射图案和所述第二衍射图案确定在所述第一衍射图案中所述直射束的所述位置包括：基于所述第一衍射图案和所述第二衍射图案生成组合衍射图案，和基于所述组合衍射图案确定在所述第一衍射图案中所述直射束的所述位置。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定在所述第一衍射图案中所述直射束的所述位置包括确定在所述第一衍射图案中所述直射束的中心和所述直射束的半径。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述直射束的所述位置将所述样品的所述晶带轴与所述入射束对准包括：基于所述直射束的所述位置确定所述样品的所述晶带轴和以所述第一角度朝向所述样品引导的所述入射束之间的晶带轴倾斜，和基于所述晶带轴倾斜将所述样品的所述晶带轴与所述入射束对准。


6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述直射束的所述位置确定所述晶带轴倾斜包括基于所述直射束的所述位置确定在所述第一衍射图案中零阶劳厄带(ZOLZ)的位置，和基于ZOLZ的所述位置确定所述晶带轴倾斜。


7.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述直射束的所述位置确定在所述第一衍射图案中ZOLZ的所述位置包括：相对于所述直射束的中心旋转所述第一衍射图案，生成与整合积分区域和旋转的第一衍射图案之间的重叠区域中的像素值相对应的强度曲线，和基于所述强度曲线确定ZOLZ的所述位置。


8.根据权利要求7所述的方法，其另外包含基于所述直射束的半径确定强度积分区域。


9.根据权利要求7或8所述的方法，其中基于所述强度曲线确定ZOLZ的所述位置包括基于所述强度曲线与阈值强度相交的旋转角度确定ZOLZ的位置。


10.一种用于将样品的晶带轴与入射束对准的方法，其包含：
通过调节所述样品和所述入射束之间的入射角获得所述样品的多个衍射图案；
基于所述获得的多个衍射图案确定在所述多个衍射图案中直射束的位置；和
基于所述直射束的所述位置将所述样品的所述晶带轴与所述入射束对准。


11.根据权利要求10所述的方法，其另外包含确定在所述多个衍射图案中的一个中零阶劳...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟祯新，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US