提供深度分辨图像的带电粒子显微镜制造技术

本发明专利技术涉及提供深度分辨图像的带电粒子显微镜。一种利用带电粒子显微镜检查样本的方法，包括以下步骤：将样本安置在样本保持器上；使用粒子-光学柱将至少一个微粒辐射束引导到样本的表面S上，由此产生相互作用，该相互作用导致从样本发出发射辐射；使用检测器装置检测所述发射辐射的至少一部分，其特征在于以下步骤：包含所述检测器装置以检测发射辐射中的电子；将所述检测器装置的输出On记录为所述电子的动能En的函数，从而汇集针对En的多个值的测量结果集合M={（On，En）}；使用计算机处理设备对测量结果集合M自动地去卷积，并将其空间分解为结果集合R={（Vk，Lk)}，其中空间变量V展示出在以表面S为参考的关联离散深度水平Lk处的值Vk，由此n和k是整数序列的成员，并且空间变量V代表样本的作为在样本体积内的位置的函数的物理性质。

【技术实现步骤摘要】
提供深度分辨图像的带电粒子显微镜
本专利技术涉及带电粒子显微镜领域，并且尤其涉及提供深度分辨图像的带电粒子显微镜。
技术介绍
如贯穿本文所使用的，应当将以下术语理解为与下面的解释一致：-术语“带电粒子”包含电子或离子（一般为阳离子，诸如，例如镓离子或氦离子，虽然也可能是阴离子；正在讨论中的离子可以是带电原子或分子）。该术语还可以指例如质子。-术语“显微镜”是指用于生成一般太小而无法用人的裸眼以满意细节被看到的对象、特征或部件的放大图像的设备。除了具有成像功能之外，这样的设备还可以具有机械加工功能；例如，可以使用它来通过从样本中去除材料（“研磨“或“烧蚀”）或向样本添加材料（“沉积”）而局部地修改样本。所述成像功能和机械加工功能可以由相同类型的带电粒子提供，或者可以由不同类型的带电粒子提供；例如，聚焦离子束（FIB）显微镜可以采用（聚焦的）离子束以用于机械加工目的，以及采用电子束以用于成像目的（所谓的“双射束”显微镜或“FIB-SEM”），或者它可以利用相对较高能量的离子束执行机械加工，而利用相对较低能量的离子束执行成像。基于这种解释，诸如以下项的工具应被认为落在本专利技术的范围之内：电子显微镜、FIB设备、EBID和IBID设备（EBID=电子束致沉积（Electron-Beam-InducedDeposition）；IBID=离子束致沉积（Ion-Beam-InducedDeposition））等。-术语“粒子-光学柱”是指静电透镜和/或磁透镜的集合，其可以用来操控带电粒子束，例如，从而用于向所述带电粒子束提供一定的聚焦或偏转，和/或缓解其中的一个或多个畸变。-术语“检测器装置”应当被宽泛地解释为包括用来记录从样本发出的（一种或多种）发射辐射的任何检测结构。这样的检测器装置可以是单个的，或者它可以在本质上是混合的并且包括多个子检测器，例如，如检测器单元在样本台周围的空间分布或像素化检测器的情况下那样。在下文中，将常常在电子显微镜的具体语境中以举例方式来阐述本专利技术。然而，这样的简化仅仅是出于清楚/例示的目的，并且不应被视为是限制性的。电子显微镜方法是用于对微观对象成像的公知技术。基本类型的电子显微镜已经演化成多个公知的设备种类，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），并且还演化成各种子类型，诸如所谓的“双射束”工具（例如FIB-SEM），其额外采用“机械加工”离子束，从而允许诸如例如离子束研磨或离子束致沉积的支持性活动。在传统的电子显微镜中，在给定的成像时间期间成像束处于“打开”状态达延长的时间段；然而，如下这样的电子显微镜也是可用的：在该电子显微镜中，成像基于电子的相对较短的“闪光”或“突发”而发生，例如，在尝试对运动的样本或辐射敏感标本成像时，这样的方法具有潜在益处。当微粒辐射束（诸如电子束或离子束）撞击在样本上时，其通常以使得从样本发出不同类型的发射辐射的方式与样本进行交互。这样的发射辐射例如可以包括二次电子、反向散射（BS）电子、可见/红外/紫外光（荧光辐射和阴极射线发光）和X射线。在这些辐射类型中，电子是相对较易检测的且检测成本廉价，例如使用光电倍增管（PMT）结合闪烁体[由此应当注意，所采用的PMT可以是基于具有倍增电极的真空玻璃管设计，或者可以替代地采用基于固态半导体的检测元件-例如，如在所谓的多像素光子计数器、也称为SSPM（固态光电倍增器）的情况下那样]。可见/红外/紫外光的检测也相对简单，并且同样可以例如使用PMT（无闪烁体）或光电二极管单元来执行。另一方面，X射线检测器一般往往相对昂贵且缓慢，并且通常提供相对有限的视场，但传统上它们在执行样本的成分/元素分析时很有用，诸如在例如所谓的EDS（能量分散X射线光谱学）检测器的情况下。在开头的段落中所阐述的方法是从美国专利US8,232,523而知道的，该申请与本专利技术共享一些专利技术人。在所述申请中，通过处于一定范围的不同输入射束能量（着陆能量，landingenergy）下的SEM电子束来探测样本，并测量从样本发出的BS电子的强度。接下来通过使用来自一系列盲源分离（BBS）技术（BlindSourceSeparationtechnique）的二阶和更高阶的统计以对来自样本内的不同层深度（z水平）的信号去卷积，来对这样获得的数据自动地进行处理。通过这种方式，人们能够针对一组所述不同层深度计算出相应的一组样本图像。然而，前面段落中的方法具有许多显著缺点。例如，只有在假设对于撞击在样本上的输入带电粒子数而言点扩散函数（PSF）高度地横向受限、即本质上沿着撞击方向是二维的时，所述统计BSS方法才工作；虽然此假设可以（近似）适用于某些输入射束参数和样本材料，但在大量其他实际情况下他将不是满意假设（例如当研究未知结构的非同类样本时）。已知方法的另一缺点是，为了构造期望的深度分辨图像，必须执行整个范围的不同着陆能量下的一系列测量；然而由于调整输入粒子的着陆能量往往是相对耗时且麻烦的操作，所以已知方法的此方面使得其相对单调乏味，并且还可能对被研究的样本造成增加的累积辐射损害，特别是对相对精密的生物和矿物学样本来说更是如此。本专利技术的目的是解决这些问题。特别地，本专利技术的目的是提供一种对样本执行空间分辨成像的更一般方法，其中，可以由更一般的PSF来表征成像射束与样本之间的相互作用。此外，本专利技术的目的是提供一种方法，其中，可以采用带电粒子显微镜来从样本获取深度分辨图像而不必调整成像射束的着陆能量。特别地，本专利技术的目的是这样的方法应当有助于在SEM中的应用。这些和其他目的在开头的段落中所提出的方法中得以实现，所述方法的特征在于以下步骤：-包含检测器装置以检测发射辐射中的电子；-将所述检测器装置的输出On记录为所述电子的动能En的函数，从而汇集针对En的多个值的测量结果集合M={（On，En）}；-使用计算机处理设备对测量结果集合M自动地去卷积并将其空间分解为结果集合R={（Vk，Lk)}，其中空间变量V展示出在以表面S为参考的关联离散深度水平Lk处的值Vk，由此n和k是整数序列的成员，并且空间变量V代表样本的作为在样本体积内的位置的函数的物理性质。在本专利技术和这里所使用的术语的情景下，应当注意的是，所述“空间变量”V是三维变量，或者等价地，其每个分量Vk是在特定水平Lk下的二维变量。其可以表示诸如对比度、强度、密度变化、原子量、着色浓度、电子产量等的量，所有这些量都直接或间接地由样本（的材料）的物理特性决定，并且基于这些量，能够构造诸如例如图像、映射或频谱的实体。熟练的技术人员将能够很好地掌握该概念。在下文中，可以针对BS电子检测的具体情况来解释本专利技术；然而，这样的简化仅仅是意图出于清楚/例示的目的，并且不应被解释为是限制性的。本专利技术的方法还适用于二次电子，尽管在这种情况下其有用性可能受到二次电子的（一般）相对较低的固有产生深度的限制；虽然如此，应当记住，还可以在材料中的更深处产生二次电子，这是因为由BS电子与所述材料的相互作用而导致的更高阶“撞击”效应，由此能够在深度上分辨这样产生的二次电子可能变得更加引起注意。在导致本专利技术的试验中，专利技术人认识到，从样本发出的BS电子将从该样本内的不同深度（L）被发射；因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用带电粒子显微镜检查样本的方法，包括以下步骤：??将样本安置在样本保持器上；??使用粒子?光学柱将至少一个微粒辐射束引导到样本的表面S上，由此产生相互作用，该相互作用导致从样本发出发射辐射；??使用检测器装置检测所述发射辐射的至少一部分，其特征在于以下步骤：??包含所述检测器装置以检测发射辐射中的电子；将所述检测器装置的输出On记录为所述电子的动能En的函数，从而汇集针对En的多个值的测量结果集合M={（On，En）}；??使用计算机处理设备对测量结果集合M自动地去卷积，并将其空间分解为结果集合R={（Vk，Lk)}，其中空间变量V展示出在以表面S为参考的关联离散深度水平Lk处的值Vk，由此n和k是整数序列的成员，并且空间变量V代表样本的作为在样本体积内的位置的函数的物理性质。

【技术特征摘要】
2012.04.05 EP 12163262.4;2013.01.30 EP 13153164.21.一种利用带电粒子显微镜检查样本的方法，包括以下步骤：-将样本安置在样本保持器上；-使用粒子-光学柱将至少一个微粒辐射束引导到样本的表面S上，由此产生相互作用，该相互作用导致从样本发出发射辐射；-使用检测器装置检测所述发射辐射的至少一部分，其特征在于以下步骤：-包含所述检测器装置以检测发射辐射中的电子；-将所述检测器装置的输出On记录为所述电子的动能En的函数，从而汇集针对En的多个值的测量结果集合M={（On，En）}；-使用计算机处理设备对测量结果集合M自动地去卷积，并将其空间分解为结果集合R={（Vk，Lk)}，其中空间变量V展示出在以表面S为参考的关联离散深度水平Lk处的值Vk，由此n和k是整数序列的成员，并且空间变量V代表样本的作为在样本体积内的位置的函数的物理性质。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测器装置被包含以同时地检查多个离散的能量值En，使得通过同时地获取测量结果集合M的组成数据对（On，En）而汇集测量结果集合M。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测器装置被包含以依次地检查多个离散的能量值En，使得通过依次地获取测量结果集合M的组成数据对（On，En）而汇集测量结果集合M。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述检测器装置包括选自包括以下各项的组的至少一个检测组件：-偏转场设备，其用于将具有混合能量的输入电子束转换成能量分辨的子束阵列；-选择电力网，其能够被供电至给定电势，从而充当用于在电力网处被引导的电子通量的高通滤波器；-多通道计数器，其采用其中电流被撞击在材料上的电子激励的半导体材料，由此，对这样测量的电流值进行分类和计数。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述电子选自包括反向散射电子、二次电子及其组合的组。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述去卷积是借助于选自包括以下各项的组的数学技术执行的：-最小偏差法；-最大熵法；-最大后验法；-线性去卷积法。7.根据权利要求6所述的方法，其中，测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：F布格霍贝尔，EGT博施，P波托塞克，X朱格，BH利希，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：