【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及掃描透射電子顯微鏡(stem)，并且具體地涉及檢測從樣品內的特征發(fā)射出的次級電子的stem。
技術介紹
1、在現有的掃描透射電子顯微鏡(stem)中，向樣品提供電子束。圖1示出了現有配置中的stem?10。
2、電子源15產生電子束20，該電子束由聚焦元件(諸如上部電子物鏡極片40)聚焦。電子束20被引導朝向試樣或樣品平面30。已經穿過樣品平面的初級電子束25由下部物鏡極片70收集并由stem檢測器80檢測。上部物鏡極片40引導電子束20穿過樣品平面30，通常以光柵模式，其中stem檢測器80在每個位置處或在整個掃描中連續(xù)地生成信號。這些數據用于形成stem圖像。
3、與形成初級電子束25的透射電子一樣，次級電子60也可從樣品內的特征散射。這些次級電子60可提供關于樣品的附加信息，并且由位于樣品平面30上方(如圖1所示)的次級電子檢測器50檢測，該次級電子檢測器處于樣品平面的鄰近電子源15且與stem檢測器80相對的一側上。以這種方式收集的次級電子信號可用于顯現特定樣品的形態(tài)。因此，次級電子檢測器50用于從位于樣品上表面(如圖1所示)上或其正下方的特征獲得進一步的數據。例如，次級電子檢測器50旨在提供關于厚樣品或大塊樣品的上表面上的特征的附加數據。在該示例stem?10中，要么使用stem檢測器80收集數據(例如，針對薄樣品)，要么從次級電子檢測器50收集數據(例如，以獲得關于厚樣品或大塊樣品的表面上的特征的信息)。
4、圖2示意性地示出了具有單獨特征110的樣品100。電子束2
5、使用這種類型的現有stem?10對于深嵌在樣品(尤其是厚樣品)內的特征提供很少的形態(tài)信息或不提供形態(tài)信息。此外，這可僅為特征提供有限的深度信息，尤其是對于組成成分具有低原子序數的那些特征，這些特征生成較少的次級電子。
6、因此，需要克服這些問題的方法和系統(tǒng)。
技術實現思路
1、掃描透射電子顯微鏡(stem)向樣品提供電子束。電子束由電子源形成并且被引導朝向樣品(例如，通過電場)。例如，電子束可具有大約200kev的能量。兩個次級電子(se)檢測器或傳感器設置在樣品上方和下方。這些檢測器或傳感器檢測朝向電子束源往回散射以及從樣品向前并遠離該源散射的次級電子。次級電子可具有2kev至10kev范圍內的能量。還提供了stem檢測器或傳感器以檢測用于生成stem圖像的信號。還提供了掃描線圈以引導電子束穿過樣品。
2、例如，樣品可采取厚片材的形式，并且特征可位于樣品的主體中，更靠近片材的一個表面而不是相對的表面。當樣品片材位于stem的樣品平面處或周圍時，一個表面將面向或更靠近一個se檢測器，并且樣品的另一個表面將面向或更靠近另一個se檢測器。
3、當樣品(位于樣品平面處或周圍)被電子束掃描時，stem檢測器收集數據。同時，se檢測器檢測任何次級電子。se檢測器可檢測來自特定特征的信號。對于每個檢測器，還記錄樣品掃描中每個點處的信號。因此，可比較來自三個或更多個不同檢測器的樣品中每個點的特定信號。然而，對于相同的特征，從單獨的se檢測器檢測到的信號可具有不同的幅度值。例如，靠近樣品片材的表面或處于樣品片材的表面處的特征應當在樣品的該側上的se檢測器處生成比樣品的另一側上的se檢測器更高的信號。這可能是由于樣品的主體在次級電子穿過樣品時衰減(即，吸收)次級電子。因此，比較由se檢測器針對掃描中的相同點收集的信號會提供深度信息(例如，在stem的z軸上或在電子束的方向上)。深度信息可與由stem檢測器生成的圖像合并。如果樣品的材料與該材料的任何衰減特性一起是已知的，則可進一步改進該深度信息的精度。數據可從檢測器數據中提取或分離出來，并且提供描述樣品的不同層的信息。因此，可實現樣品的虛擬切片。
4、在該背景下并且根據第一方面，提供了一種具有樣品平面的掃描透射電子顯微鏡stem，該stem包括：
5、初級電子束源，該初級電子束源被布置成向位于stem的樣品平面處的樣品提供初級電子束；
6、stem檢測器，其中樣品平面位于初級電子束源與stem檢測器之間；
7、第一次級電子se檢測器，該第一se檢測器位于初級電子束源與stem的樣品平面之間；
8、第二se檢測器，該第二se檢測器位于樣品平面與stem檢測器之間；和
9、信號采集電路，該信號采集電路被配置為同時采集：
10、來自第一se檢測器的第一信號，
11、來自第二se檢測器的第二信號，和
12、來自stem檢測器的第三信號。stem可用于使用單次掃描確定樣品內的特征的三維定位(尤其是對于厚樣品，其中來自樣品內的特征的次級電子無法由上部se檢測器獨自檢測)。此外，具有第二se檢測器或下部se檢測器允許同時從位于樣品的相對側上的特征的次級散射收集數據。
13、優(yōu)選地，stem還可包括數據處理電路，該數據處理電路被配置為：
14、當初級電子束掃描樣品時，接收第一信號、第二信號和第三信號，并且分別從所接收到的第一信號、第二信號和第三信號生成第一數據集、第二數據集和第三數據集。
15、有利地，數據處理電路可被進一步配置為接收初級電子束的對應于檢測到第一信號、第二信號和第三信號時的位置信息，并且將該位置信息并入到所生成的第一數據集、第二數據集和第三數據集中。因此，信號(例如，幅度或相對幅度)可與x-y、水平或樣品平面位置相關并且彼此相關。位置信息可以是樣品平面中的特定坐標或可用于導出此類坐標的信息。
16、優(yōu)選地，第一數據集、第二數據集和第三數據集可以是圖像數據。可使用其他數據類型。例如，數據集可包本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有樣品平面的掃描透射電子顯微鏡STEM，所述STEM包括：
2.根據權利要求1所述的STEM，所述STEM還包括數據處理電路，所述數據處理電路被配置為：
3.根據權利要求2所述的STEM，其中所述數據處理電路被進一步配置為接收所述初級電子束的對應于檢測到所述第一信號、所述第二信號和所述第三信號時的位置信息，并且將所述位置信息并入到所生成的第一數據集、第二數據集和第三數據集中。
4.根據權利要求2所述的STEM，其中所述第一數據集、所述第二數據集和所述第三數據集是圖像數據。
5.根據任一前述權利要求所述的STEM，其中所述數據處理電路被進一步配置為：
6.根據權利要求5所述的STEM，其中所述深度信息垂直于所述樣品平面。
7.根據任一前述權利要求所述的STEM，其中所述SE檢測器是環(huán)形檢測器。
8.根據任一前述權利要求所述的STEM，所述STEM還包括上部物鏡極片和下部物鏡極片，所述上部物鏡極片和所述下部物鏡極片被配置為使所述初級電子束源跨所述樣品平面掃描。
9.根據任一前述權
10.根據任一前述權利要求所述的STEM，其中所述第一SE檢測器、所述第二SE檢測器和所述STEM檢測器與由所述初級電子束源提供的電子束同軸。
11.一種用于從掃描透射電子顯微鏡STEM生成圖像的方法，所述掃描透射電子顯微鏡具有初級電子束源、STEM檢測器、第一次級電子SE檢測器和第二SE檢測器，所述方法包括以下步驟：
12.根據權利要求11所述的方法，所述方法還包括將所述第一圖像數據集和所述第二圖像數據集與所述輸出圖像合并以生成合并的輸出圖像的步驟。
13.根據權利要求11或權利要求12所述的方法，其中生成所述一個或多個特征的深度信息的步驟還包括：比較具有所述一個或多個特征的所述對應位置信息的所述第一信號數據和所述第二信號數據的相對強度。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的方法，其中生成所述第一圖像數據集、所述第二圖像數據集和所述第三圖像數據集的步驟還包括：對所述第一圖像數據集、所述第二圖像數據集和/或所述第三圖像數據集進行歸一化。
15.根據權利要求11至14中任一項所述的方法，其中生成所述第一圖像數據集和所述第二圖像數據集的步驟還包括：估計所述第一信號和所述第二信號的信號本底噪聲。
16.根據權利要求11至15中任一項所述的方法，其中所述位置信息平行于所述樣品平面。
17.一種計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令當在計算機上執(zhí)行時使得所述計算機執(zhí)行根據權利要求11至16中任一項所述的方法。
18.一種計算機可讀介質，所述計算機可讀介質包括指令，所述指令在由計算機執(zhí)行時使得所述計算機執(zhí)行根據權利要求11至16中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種具有樣品平面的掃描透射電子顯微鏡stem，所述stem包括：
2.根據權利要求1所述的stem，所述stem還包括數據處理電路，所述數據處理電路被配置為：
3.根據權利要求2所述的stem，其中所述數據處理電路被進一步配置為接收所述初級電子束的對應于檢測到所述第一信號、所述第二信號和所述第三信號時的位置信息，并且將所述位置信息并入到所生成的第一數據集、第二數據集和第三數據集中。
4.根據權利要求2所述的stem，其中所述第一數據集、所述第二數據集和所述第三數據集是圖像數據。
5.根據任一前述權利要求所述的stem，其中所述數據處理電路被進一步配置為：
6.根據權利要求5所述的stem，其中所述深度信息垂直于所述樣品平面。
7.根據任一前述權利要求所述的stem，其中所述se檢測器是環(huán)形檢測器。
8.根據任一前述權利要求所述的stem，所述stem還包括上部物鏡極片和下部物鏡極片，所述上部物鏡極片和所述下部物鏡極片被配置為使所述初級電子束源跨所述樣品平面掃描。
9.根據任一前述權利要求所述的stem，其中所述stem檢測器是暗場df、高角度的角度暗場haadf、df、明場bf或像素化檢測器。
10.根據任一前述權利要求所述的stem，其中所述第一se檢測器、所述第二se檢測器和所述stem檢測器與由所述初級電子束源提供的電子束同軸。
11.一種用于從掃描...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：O·L·沙內爾，P·赫拉文卡，B·斯特拉卡，M·昂科夫斯基，
申請(專利權)人：FEI公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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