包括脉冲式双射束电荷中和的方法和系统技术方案

基于二次电子或二次离子检测的表面成像装置、表面分析装置、方法包括：空间扫描和DC或脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，所述二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。影响表面电荷的中和以及表面电势变化。影响表面电荷的中和以及表面电势变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括脉冲式双射束电荷中和的方法和系统
[0001]继续申请数据
[0002]本申请要求于2020年8月28日提交的美国临时申请序列号63/071,542的权益，该美国临时申请通过援引并入本文。


[0003]本披露尤其涉及表面分析装置和方法。

技术实现思路

[0004]本文披露和解释了用于脉冲式双射束自调节电荷补偿方案的方法和系统，该方案在零场、高场和脉冲提取场配置下对半导体、电介质和大块绝缘体标本进行稳健的一站式(turn
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key)分析。这些方法和系统在正极性和负极性两种典型操作条件下采用低能电子流(例如，ENeut，≤100eV)和脉冲式低能离子流(例如，INeut，≤100eV)来实现稳健的一站式分析，以确保最小表面电荷累积和对标本近乎零的累积分子损伤可以包括<7eV ENeut和<10eV INeut。这些新方法和系统以用于分析二次电子、带负电的二次离子和带正电的二次离子为例。例如，双射束自调节电荷补偿系统和方法可以适应2mm至40mm的工作距离，射束直径为≈3mm(ENeut)和≈10mm(INeut)。
[0005]所披露的方法和系统旨在建立一种自调节电荷补偿方案，用于在零场、高场或脉冲提取场电势下并使用带电粒子、中性粒子或光子主(也称为分析)射束来分析半导体、电介质和大块绝缘体标本。主射束可以是脉冲式的或连续的(DC)。在带电粒子分析的情况下，应用本披露并且可以观察到本披露在正极性和负极性两者中都产生相同的稳健性和可靠性。同样，可以采用电荷补偿方案，并且该方案适用于在正极性和负极性两者中以从DC到几十千赫兹(kHz)范围内的重复频率进行脉冲模式分析。此外，所披露的电荷补偿方法和系统用于最大限度地减少由于所应用的电荷补偿方案而对有机分子或其他敏感分子或其他易碎标本造成的可观察或可测量的损伤。自调节的评定条件表示在分析过程中不调整或不需要调整参数值以保持初始性能特征。
[0006]在本文描述的一些实施例中，离子光谱装置包括：脉冲式主激发源，其产生要进行质量分析的二次离子；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与脉冲式主激发源交错使用(例如，不同步进行脉冲)。
[0007]说明性离子光谱装置和方法可以包括例如飞行时间
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二次离子质谱法(TOF
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SIMS)以及其他离子质谱法技术，比如，例如使用脉冲式或DC主射束执行的基质辅助激光解吸/电离(MALDI)或四极杆或基于扇形磁场的动态二次离子质谱(DSIMS)。
[0008]本文还披露了飞行时间
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二次离子质谱(TOF
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SIMS)装置，其包括双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)以影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与TOF
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SIMS仪器的脉冲式主激发离子束交错使用(例如，不同步进行脉冲)。
[0009]进一步披露了基于二次电子能量分析或二次离子质量分析的表面分析方法，所述
表面分析方法包括：脉冲式主激发源，其产生独特的要进行能量分析的二次电子或要进行质量分析的二次离子；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与脉冲式主激发源交错使用(例如，不同步进行脉冲)。这样的系统可以包括表面分析技术，其中，激发源不一定是脉冲式的，并且可以具体地包括例如X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)。
[0010]还披露了基于二次电子能量分析或二次离子质量分析的表面分析装置，所述表面分析装置包括：直流(DC)主激发源，其产生独特的要进行能量分析的二次电子或要进行质量分析的二次离子；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。
[0011]还披露了基于二次电子或二次离子检测的表面成像方法，所述表面成像方法包括：空间扫描和DC主激发源，其产生二次电子或二次离子，这些二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。
[0012]这样的方法或装置可以结合用于收集能量选择二次电子或质量选择二次离子的脉冲计数或数字检测方案，其中，所述脉冲计数在所述双极性泛射束中的任一射束开启的时间窗期间被门控(例如暂停)，以便消除由所述中和射束产生的任何光谱噪声。这样的方法和装置可以处理来自脉冲式中和器的噪声问题并提供解决该问题的手段。
[0013]还披露了基于二次电子或二次离子检测的表面成像装置，所述表面成像装置包括：空间扫描和脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，这些二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品进行灰度成像的调制信号；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与脉冲式主激发源交错使用(例如，不同步进行脉冲)。
[0014]还披露了基于二次电子或二次离子检测的表面成像方法，所述方法包括：空间扫描和脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，这些二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像(例如灰度成像)的调制信号；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与脉冲式主激发源交错使用(例如，不同步进行脉冲)。
[0015]这样的方法可以允许应用于表面成像技术，其中激发源不一定是脉冲式的但可以是脉冲式的。这些可以包括例如扫描电子显微术(SEM)、聚焦离子束(FIB)、光发射电子显微术(PEEM)和低能电子显微术(LEEM)。
[0016]还披露了基于二次电子或二次离子检测的表面成像装置，所述表面成像装置包括：空间扫描和DC主激发源，其产生二次电子或二次离子，这些二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品进行成像(比如灰度成像)的调制信号；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。
[0017]还披露了基于二次电子或二次离子检测的表面成像方法，所述表面成像方法包括：空间扫描和脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，这些二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品进行成像(例如灰度成像)的调制信号；以及双极性泛射束(电子和带正电的脉冲式离子)，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化。脉冲式电荷中和泛射束与脉冲式主激发源交错使用(例如，不同步进行脉冲)。这样的装置或方法还可以结合用
于收集二次电子或二次离子的脉冲计数或数字检测方案，其中，所述脉冲计数在所述双极性泛射束中的任一射束开启的时间窗期间被门控(暂停)，以便消除由所述中和射束产生的任何光谱噪声。
[0018]应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都呈现了本披露主题的实施例，并且旨在提供概述或框架以用于理解所要求保护的本披露主题的性质和特征。包含这些附图是为了提供对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于二次电子或二次离子检测的表面成像装置，所述表面成像装置包括：空间扫描和DC主激发源，其产生二次电子或二次离子，所述二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。2.一种基于二次电子或二次离子检测的表面成像方法，所述表面成像方法包括：空间扫描和DC主激发源，其产生二次电子或二次离子，所述二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及脉冲式双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。3.根据权利要求1或2所述的装置或方法，其中，所述成像是灰度成像。4.根据权利要求1或2中任一项所述的装置或方法，其中，所述电子束也是脉冲式的。5.根据权利要求1或2中任一项所述的装置或方法，进一步包括用于收集所述二次电子或二次离子的脉冲计数或数字检测方案，其中，所述脉冲计数在所述脉冲式双极性泛射束中的任一射束开启的时间窗期间被门控。6.根据权利要求5所述的装置或方法，其中，由中和射束产生的光谱噪声被基本上消除。7.根据权利要求1或2中任一项所述的装置或方法，其中，所述激发源可以是也可以不是脉冲式的。8.根据权利要求1或2中任一项所述的装置或方法，其中，所述表面成像装置或方法可以选自SEM、FIB、PEEM、LEEM等中的任一种。9.一种基于二次电子或二次离子检测的表面成像装置，所述表面成像装置包括：空间扫描和脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，所述二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及双极性泛射，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述脉冲式电荷中和泛射束与所述脉冲式主激发源交错使用，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。10.一种基于二次电子或二次离子检测的表面成像方法，所述表面成像方法包括：空间扫描和脉冲式主激发源，其产生二次电子或二次离子，所述二次电子或二次离子被检测并提供用于对样品成像的调制信号；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述脉冲式电荷中和泛射束与所述脉冲式主激发源交错使用，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。11.根据权利要求9或10所述的装置或方法，其中，所述成像是灰度成像。12.根据权利要求9或10中任一项所述的装置或方法，其中，所述电子束也是脉冲式的。13.根据权利要求9或10中任一项所述的装置或方法，其中，所述激发源可以是也可以
不是脉冲式的。14.根据权利要求9或10中任一项所述的装置或方法，其中，所述表面成像技术可以选自SEM、FIB、PEEM、LEEM等中的任一种。15.一种基于二次电子能量分析或二次离子质量分析的表面分析装置，所述表面分析装置包括：DC主激发源，其产生独特的要进行能量分析的二次电子或要进行质量分析的二次离子；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。16.一种基于二次电子能量分析或二次离子质量分析的表面分析方法，所述表面分析方法包括：DC主激发源，其产生独特的要进行能量分析的二次电子或要进行质量分析的二次离子；以及双极性泛射束，用于影响表面电荷的中和以及表面电势变化，其中，所述双极性泛射束包括电子束和带正电的射束，并且至少所述带正电的射束是脉冲式的。17.根据权利要求15或16中任一项所述的装置或方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：爱发科菲仪器株式会社，
类型：发明
国别省市：