提供深度分辨圖像的帶電粒子顯微鏡制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及提供深度分辨圖像的帶電粒子顯微鏡。一種使用帶電粒子顯微鏡檢查樣本的方法，包括以下步驟：-將樣本安裝在樣本保持器上；-使用粒子-光學(xué)柱將至少一個(gè)微粒輻射束引導(dǎo)到樣本的表面S上，由此產(chǎn)生交互作用，該交互作用導(dǎo)致從樣本發(fā)出發(fā)射輻射；-使用檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述發(fā)射輻射的至少一部分，該方法包括如下步驟：-將所述檢測(cè)器裝置的輸出On記錄作為所述發(fā)射輻射的出射角θn的函數(shù)，從而針對(duì)θn的多個(gè)值匯集測(cè)量結(jié)果集合M={（On,θn）}，其中所述出射角θn是相對(duì)于與S正交的軸測(cè)得的；-使用計(jì)算機(jī)處理設(shè)備對(duì)測(cè)量結(jié)果集合M自動(dòng)去卷積并將其空間分解成結(jié)果集合R={（Vk，Lk)}，其中空間變量V表示在以表面S為參考的相關(guān)聯(lián)的離散深度水平Lk處的值Vk,由此n和k是整數(shù)序列的成員，并且空間變量V表示樣本的作為在其體積內(nèi)的位置的函數(shù)的物理性質(zhì)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
提供深度分辨圖像的帶電粒子顯微鏡本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種利用帶電粒子顯微鏡檢查樣本的方法，包括以下步驟 -將樣本安置在樣本保持器上； -使用粒子-光學(xué)柱將至少一個(gè)微粒輻射束引導(dǎo)到樣本的表面S上，由此產(chǎn)生交互作用，該交互作用導(dǎo)致從樣本發(fā)出發(fā)射輻射； -使用檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述發(fā)射輻射的至少一部分。本專(zhuān)利技術(shù)還涉及一種帶電粒子顯微鏡，在該帶電粒子顯微鏡中可以執(zhí)行這樣的方法。如貫穿本文所使用的，應(yīng)當(dāng)將以下術(shù)語(yǔ)理解為與下面的解釋一致 -術(shù)語(yǔ)“帶電粒子”是指電子或離子(一般為陽(yáng)離子，諸如，例如鎵離子或氦離子)。-術(shù)語(yǔ)“顯微鏡”是指用于生成一般太小而無(wú)法用人的裸眼以滿意細(xì)節(jié)被看到的對(duì)象、特征或部件的放大圖像的設(shè)備。除了具有成像功能之外，這樣的設(shè)備還可以具有機(jī)械加工功能；例如，可以使用它來(lái)通過(guò)從樣本中去除材料(“研磨“或“燒蝕”)或向樣本添加材料(“沉積”)而局部地修改樣本。所述成像功能和機(jī)械加工功能可以由同一種類(lèi)型的帶電粒子、或者可以由不同類(lèi)型的帶電粒子提供；例如，聚焦離子束(FIB)顯微鏡可以采用(聚焦的)離子束用于機(jī)械加工目的，以及采用電子束用于成像目的(所謂的“雙射束”顯微鏡或“FIB-SEM”)，或者它可以利用相對(duì)較高能量的離子束執(zhí)行機(jī)械加工，而利用相對(duì)較低能量的離子束執(zhí)行成像。基于這種解釋?zhuān)T如以下項(xiàng)的工具應(yīng)被認(rèn)為落在本專(zhuān)利技術(shù)的范圍之內(nèi)電子顯微鏡、FIB設(shè)別、EBID和IBID設(shè)備(EBID=電子束致沉積(Electron-Beam-InducedDeposition) ;IBID=離子束致沉積(Ion-Beam-Induced Deposition))等。-術(shù)語(yǔ)“粒子-光學(xué)柱”是指靜電透鏡和/或磁透鏡的集合，可以使用其來(lái)操控帶電粒子束，例如，從而用于向所述帶電粒子束提供一定的聚焦或偏轉(zhuǎn)，和/或緩解其中的一個(gè)或多個(gè)畸變。-術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)器裝置”應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋為包括用于記錄從樣本發(fā)出的(一種或多種)發(fā)射輻射的任何檢測(cè)結(jié)構(gòu)。這樣的檢測(cè)器裝置可以是單個(gè)的，或者它可以在本質(zhì)上是混合的并且包括多個(gè)子檢測(cè)器，例如，如檢測(cè)器單元在樣本臺(tái)周?chē)目臻g分布或像素化檢測(cè)器的情況下那樣。在下文中，將常常在電子顯微鏡的具體語(yǔ)境中以舉例方式來(lái)闡述本專(zhuān)利技術(shù)。然而，這樣的簡(jiǎn)化僅僅是出于清楚/例示的目的，并且不應(yīng)被視為是限制性的。電子顯微鏡方法是用于對(duì)微觀對(duì)象成像的公知技術(shù)。基本類(lèi)型的電子顯微鏡已經(jīng)演化成多個(gè)公知的設(shè)備種類(lèi)，諸如透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和掃描透射電子顯微鏡(STEM)，并且還演化成各種子類(lèi)型，諸如所謂的“雙射束”工具(例如FIB-SEM)，其額外采用“機(jī)械加工”離子束，從而允許諸如例如離子束研磨或離子束致沉積的支持性活動(dòng)。在傳統(tǒng)的電子顯微鏡中，在給定的成像時(shí)間期間成像束處于“打開(kāi)”狀態(tài)達(dá)更長(zhǎng)的時(shí)間段；然而，如下這樣的電子顯微鏡也是可用的在該電子顯微鏡中，成像基于電子的相對(duì)較短的“閃光”或“突發(fā)”而發(fā)生，例如，在視圖對(duì)運(yùn)動(dòng)的樣本或輻射敏感標(biāo)本成像時(shí)，這樣的方法具有潛在益處。在微粒輻射束(例如諸如電子束或離子束)撞擊在樣本上時(shí)，其通常以使得從樣本發(fā)出不同類(lèi)型的發(fā)射輻射的方式與樣本進(jìn)行交互。這樣的發(fā)射輻射例如可以包括二次電子、反向散射(BS)電子、可見(jiàn)/紅外/紫外光(熒光輻射和陰極射線發(fā)光)和X射線。在這些輻射類(lèi)型中，電子是相對(duì)較易檢測(cè)的且檢測(cè)成本廉價(jià)，例如使用光電倍增管(PMT)結(jié)合閃爍體[由此應(yīng)當(dāng)注意，所采用的PMT可以是基于具有倍增電極的真空玻璃管設(shè)計(jì)，或者可以替代地采用基于固態(tài)半導(dǎo)體的檢測(cè)元件(例如，如在所謂的多像素光子計(jì)數(shù)器、也稱(chēng)為SSPM(固態(tài)光電倍增器)的情況下那樣)]。可見(jiàn)/紅外/紫外光的檢測(cè)也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且同樣可以例如使用PMT (無(wú)閃爍體)或光電二極管單元來(lái)執(zhí)行。另一方面，X射線檢測(cè)器一般往往相對(duì)昂貴且緩慢，并且通常提供相對(duì)有限的視場(chǎng)，但傳統(tǒng)上它們?cè)趫?zhí)行樣本的成分/元素分析時(shí)很有用，諸如在例如所謂的EDX (能量分散X射線)檢測(cè)器的情況下。在開(kāi)頭的段落中所闡述的方法是從共同未決的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 2383768A1而知道的，該申請(qǐng)與本專(zhuān)利技術(shù)共享一些專(zhuān)利技術(shù)人。在所述申請(qǐng)中，通過(guò)處于一定范圍的不同射束能量下的SEM電子束來(lái)探測(cè)樣本，并測(cè)量從樣本發(fā)出的BS電子的強(qiáng)度。接下來(lái)通過(guò)使用來(lái)自一 系列盲源分離技術(shù)(Blind Source Separation technique)的二階和更高階的統(tǒng)計(jì)以對(duì)來(lái)自樣本內(nèi)的不同層深度(z水平)的信號(hào)去卷積，來(lái)對(duì)這樣獲得的數(shù)據(jù)自動(dòng)地進(jìn)行處理。通過(guò)這種方式，人們能夠?yàn)橐唤M所述不同層深度計(jì)算出相應(yīng)的一組樣本圖像。然而，前面段落中的方法的主要缺點(diǎn)在于，為了構(gòu)造期望的深度分辨的圖像，必須執(zhí)行不同射束能量下的一整個(gè)系列的測(cè)量，這是耗時(shí)且復(fù)雜的操作。此外，對(duì)執(zhí)行多次測(cè)量會(huì)話的需要導(dǎo)致樣本相應(yīng)地被暴露大大增加的輻射劑量，一般這會(huì)導(dǎo)致對(duì)樣本的(嚴(yán)重)損傷，特別是對(duì)相對(duì)脆弱的生物和礦物樣本而言更是這樣。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是解決這些問(wèn)題。更具體而言，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種方法，其中可以使用帶電粒子顯微鏡來(lái)從樣本獲取深度分辨圖像而無(wú)需在不同射束能量下的一整個(gè)系列的測(cè)量。具體而言，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是這樣的方法應(yīng)當(dāng)有助于在SEM中的應(yīng)用。這些和其他目的在開(kāi)頭的段落中所提出的方法中得以實(shí)現(xiàn)，所述方法的特征在于以下步驟 -將所述檢測(cè)器裝置的輸出On記錄作為相對(duì)于與S正交的軸測(cè)得的所述發(fā)射輻射的出射角θη的函數(shù)，從而匯集針對(duì)θη的多個(gè)值的測(cè)量結(jié)果集合M= { (0η, θη)}； -使用計(jì)算機(jī)處理設(shè)備對(duì)測(cè)量結(jié)果集合M自動(dòng)地去卷積并將其空間分解為結(jié)果集合R= { (Vk, Lk) }，其中空間變量V展示在以表面S為參考的相關(guān)聯(lián)的離散深度水平Lk處的值Vk, 由此η和k是整數(shù)序列的成員，并且空間變量V代表樣本的作為在樣本體積內(nèi)的位置的函數(shù)的物理性質(zhì)。在本專(zhuān)利技術(shù)和這里所使用的術(shù)語(yǔ)的情景下，應(yīng)當(dāng)注意 出射角θη是接近S測(cè)量的、帶電粒子或發(fā)射輻射的光子的路徑與垂直于S的所述軸(N)之間所包的角度。在垂直于N觀看并以沿著S的某點(diǎn)P為參考時(shí)，這樣的角θη將定義以P為中心的圓C。人們可以選擇檢測(cè)與C相交的所有發(fā)射輻射(例如，使用諸如圖4中所示的檢測(cè)器裝置那樣的檢測(cè)器裝置)，或僅檢測(cè)其一部分；本技術(shù)對(duì)于這兩者都適用。·空間變量V是三維變量，或者等價(jià)地，其每個(gè)分量Vk都是特定水平Lk處的二維變量。它可以表示諸如對(duì)比度、強(qiáng)度、密度變化、原子量、著色濃度、電子產(chǎn)量/X射線產(chǎn)量等的量，所有這些量都直接或間接地由樣本(的材料)的物理特性決定，并且基于這些量，能夠構(gòu)造諸如例如圖像、映射或頻譜的實(shí)體。熟練的技術(shù)人員將能夠很好地掌握這些點(diǎn)。在下文中，將針對(duì)BS電子檢測(cè)的具體情況解釋本專(zhuān)利技術(shù)；然而，這樣的簡(jiǎn)化僅僅是出于清晰/例示的目的，并且不應(yīng)被解釋為是限制性的。在實(shí)踐中，其他類(lèi)型的發(fā)射輻射一諸如X射線或“光學(xué)”輻射(即紅外、可見(jiàn)或紫外輻射)一也可有助于利用本專(zhuān)利技術(shù)的應(yīng)用。本專(zhuān)利技術(shù)的方法甚至可以擴(kuò)展到二次電子，盡管在這種情況下其有用性可能受到二次電子的(通常)相對(duì)較低的固有產(chǎn)生深度的限制；雖然如此，應(yīng)當(dāng)記住，也可以在材料中的更深處產(chǎn)生二次電子，這是因?yàn)橛葿S電子與所述材料的交互作用而導(dǎo)致的高階“撞擊”效應(yīng)，由此能夠在深度上分辨這本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用帶電粒子顯微鏡檢查樣本的方法，包括以下步驟：？？將樣本安裝在樣本保持器上；？？使用粒子？光學(xué)柱將至少一個(gè)微粒輻射束引導(dǎo)到樣本的表面S上，由此產(chǎn)生交互作用，該交互作用導(dǎo)致從樣本發(fā)出發(fā)射輻射；？？使用檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述發(fā)射輻射的至少一部分，其特征在于如下步驟：？？將所述檢測(cè)器裝置的輸出On記錄作為所述發(fā)射輻射的出射角θn的函數(shù)，從而針對(duì)θn的多個(gè)值匯集測(cè)量結(jié)果集合M={（On,θn）}，其中所述出射角θn是相對(duì)于與S正交的軸測(cè)得的；？？使用計(jì)算機(jī)處理設(shè)備對(duì)所述測(cè)量結(jié)果集合M自動(dòng)去卷積并將其空間分解成結(jié)果集合R={（Vk,？Lk)}，其中空間變量V表示在以表面S為參考的相關(guān)聯(lián)的離散深度水平Lk處的值Vk，由此，n和k是整數(shù)序列的成員，并且空間變量V表示樣本的作為在其體積內(nèi)的位置的函數(shù)的物理性質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】
2011.08.10 EP 11177091.3;2012.04.05 EP 12163262.41.一種使用帶電粒子顯微鏡檢查樣本的方法，包括以下步驟-將樣本安裝在樣本保持器上；-使用粒子-光學(xué)柱將至少一個(gè)微粒輻射束引導(dǎo)到樣本的表面S上，由此產(chǎn)生交互作用，該交互作用導(dǎo)致從樣本發(fā)出發(fā)射輻射；-使用檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述發(fā)射輻射的至少一部分，其特征在于如下步驟-將所述檢測(cè)器裝置的輸出On記錄作為所述發(fā)射輻射的出射角θη的函數(shù)，從而針對(duì) θη的多個(gè)值匯集測(cè)量結(jié)果集合M= { (0η, θη)}，其中所述出射角θη是相對(duì)于與S正交的軸測(cè)得的；-使用計(jì)算機(jī)處理設(shè)備對(duì)所述測(cè)量結(jié)果集合M自動(dòng)去卷積并將其空間分解成結(jié)果集合R={(Vk，Lk) }，其中空間變量V表示在以表面S為參考的相關(guān)聯(lián)的離散深度水平Lk處的值V由此，η和k是整數(shù)序列的成員，并且空間變量V表示樣本的作為在其體積內(nèi)的位置的函數(shù)的物理性質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中-所述檢測(cè)器裝置包括圍繞所述樣本保持器按角度分布的多個(gè)子檢測(cè)器{DJ ；-通過(guò)同時(shí)獲取測(cè)量結(jié)果集合M的組成數(shù)據(jù)對(duì)(0η，θη)來(lái)匯集測(cè)量結(jié)果集合M，由此每個(gè)單獨(dú)的子檢測(cè)器Dn捕獲相關(guān)聯(lián)的角度θ η處的發(fā)射輻射并產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的輸出值0η。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中-所述檢測(cè)器裝置包括單個(gè)檢測(cè)器和偏轉(zhuǎn)器組件，所述偏轉(zhuǎn)器組件是可調(diào)節(jié)的，以便采用一組偏轉(zhuǎn)位置Α={Αη}，每個(gè)偏轉(zhuǎn)器位置An用于選擇角度θη，與角度θη相關(guān)聯(lián)的發(fā)射輻射將被提供給所述單個(gè)檢測(cè)器；-通過(guò)相繼獲取測(cè)量結(jié)果集合M的組成數(shù)據(jù)對(duì)(0η，θη)來(lái)匯集測(cè)量結(jié)果集合...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F布格霍貝爾，P波托塞克，CS庫(kù)伊曼，BH利希，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：FEI公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：