[发明专利]提供深度分辨图像的带电粒子显微镜有效

专利信息
申请号: 201310115360.1 申请日: 2013-04-03
公开(公告)号: CN103367085B 公开(公告)日: 2017-07-07
发明(设计)人: F.布格霍贝尔;E.G.T.博施;P.波托塞克;X.朱格;B.H.利希 申请(专利权)人: FEI公司
主分类号: H01J37/22 分类号: H01J37/22;H01J37/28
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司72001 代理人: 刘金凤,卢江
地址: 美国俄*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 提供 深度 分辨 图像 带电 粒子 显微镜
【说明书】:

技术领域

本发明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。

背景技术

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发明的范围之内:电子显微镜、FIB设备、EBID和IBID设备(EBID=电子束致沉积(Electron-Beam-Induced Deposition);IBID=离子束致沉积(Ion-Beam-Induced Deposition))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发明。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US 8,232,523而知道的,该申请与本发明共享一些发明人。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,landing energy)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(Blind Source Separation technique)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。

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