在帶電粒子顯微鏡中檢查樣本的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及在掃描透射類型的帶電粒子顯微鏡中檢查樣本的方法，方法包括如下 步驟： -提供帶電粒子射束，所述射束通過發(fā)光器從源被引導W便照射樣本； -提供檢測器用于檢測帶電粒子穿過樣本的通量； -使得所述射束橫跨樣本表面進行掃描，并且記錄作為掃描位置的函數的檢測器輸出， 從而允許累積樣本的帶電粒子圖像。
[0002] 本發(fā)明還涉及可W在其中執(zhí)行該種方法的帶電粒子顯微鏡。
【背景技術】
[0003] 如貫穿本文本所使用的，接下來的術語應當被理解為與下面的解釋一致： -短語"帶電粒子"包括電子或離子(通常為正離子，諸如例如嫁離子或氮離子，但是負 離子也是可能的；所討論的離子可W是帶電原子或分子)。例如，該術語也可W指的是質子。 -術語"顯微鏡"指的是用于創(chuàng)建通常太小而不能利用裸人眼看到令人滿意的細節(jié)的 對象、特征或部件的放大圖像。在帶電粒子顯微鏡（CPM)中，從發(fā)光器將帶電粒子的成像射 束引導到樣本上。在透射類型的CPM(TCPM)中，檢測器通常被用于在成像系統(tǒng)的幫助下 攔截穿過樣本的帶電粒子的通量，成像系統(tǒng)用于將所述通量（的部分）聚焦到檢測器上。該 種TCPM可W被用在掃描模式（STCPM)中，在該情況下，來自發(fā)光器的帶電粒子射束橫跨樣 本進行掃描，并且檢測器輸出作為掃描位置的函數被記錄。除成像之外，CPM也可W具有其 它功能，諸如執(zhí)行光譜法、檢查衍射圖、執(zhí)行(局部化）表面改性(例如，研磨、蝕刻、沉積)，等 等。 -術語"發(fā)光器"指的是包括能夠用于操縱來自源(例如，肖特基源或離子槍）的"原始" 帶電粒子射束的一個或多個靜電和/或磁透鏡的粒子光學鏡筒，例如用于向其提供某種聚 焦或偏轉，和/或減輕其中的一個或多個像差。如果需要，發(fā)光器可W被提供有偏轉器系 統(tǒng)，偏轉器系統(tǒng)可W被調用來使得所述射束橫跨被調查的樣本執(zhí)行掃描運動。
[0004]在下面，有時可作為示例"在電子顯微術的特定情境中闡述本發(fā)明。然而，該 樣的簡化僅僅旨在用于清楚/說明性的目的，并且不應當被解釋為進行限制。
[0005] 帶電粒子顯微術是用于尤其W電子顯微術的形式來將微觀對象成像的公知的且 越來越重要的技術。歷史上，電子顯微鏡的基本類已經經受演進而成為許多公知的裝置 種類，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), 并且也演進成各個子種類，諸如所謂的"雙射束"工具(例如FIB-SEM)，其另外地采用"加 工"聚焦離子射束（FIB)，W允許支持性活動，諸如例如離子射束研磨或離子射束誘導沉積 (IBID)。在TEM中，用于照射樣本的電子射束與在沈M的情況下相比將通常具有顯著更高 的能量(例如3(K)keV對lOkeV)，W便允許其組成電子穿透樣本的全部深度；出于相關的理 由，與在沈M中被調查的樣本相比，在TEM中被調查的樣本也將通常需要更薄。在傳統(tǒng)的電 子顯微鏡中，在給定成像捕捉期間在延長時間段內成像射束"開啟";然而，電子顯微鏡同樣 是可用的，其中成像基于電子的相對短的"閃現"或"突發(fā)"而發(fā)生，例如，當嘗試將移動的 樣本或福射敏感的樣品成像時，該樣的方式是具有潛在益處的。能夠例如從W下維基百科 鏈接收集關于在該里闡明的一些主題的更多信息： http://en.Wikipedia.org/wiki/Electron_microscope http://en.Wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope http://en.Wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopy http://en.Wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy 此外，關于非基于電子的CPM的一些信息例如可W從諸如W下各項的來源收集： http://en.Wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope -W.H.Escovitz,T.R.FoxandR.Levi-Setti,ScanningTransmissionIon MicroscopewithaFieldIonSource,Proc.Nat.Acad.Sci.USA72 (5),pp 1826-1828 (1975)。
[0006] (S)TEM是相對通用的工具，并且能夠在各種模式中被用于調查樣本。除"常規(guī)"TEM 成像之外，還存在專用STEM技術，諸如BF(明視場)、ADF(環(huán)形暗視場）和HAADF(高角度 ADF)成像，例如，如在下面的維基百科鏈接中提及的： http://en.Wikipedia.org/wiki/Electron_tomography http://en.Wikipedia.org/wiki/HAADF。
[0007] 雖然該些技術具有它們自己的優(yōu)勢，但是它們還遭受各種缺陷。例如，在"常 規(guī)"TEM成像的情況中，容易理解的圖像僅能夠通過使原始數據經受相對繁重的MTF(調制 傳遞函數）/CTF(對比度傳遞函數）反演來獲得。在另一方面，諸如BF、ADF和HAADF成像 之類的專用技術是相對"浪費的"，因為為了實現期望的對比度，它們必須把它們自己限制 為對于在來自樣本的所檢測到的通量中的信號粒子使用相對較窄角度范圍；因為相對很少 的可用電子被用于成像，所W該種技術易于遭受次優(yōu)的信噪比（SNR)。該是重要的問題：許 多樣本(諸如例如生物和/或低溫樣品）可能對福射誘發(fā)的損壞是高度敏感的，從而使得人 們通常不能放任于如下方式的濫用：通過使用增加的圖像累積時間和/或增加的照射射束 電流來嘗試提高SNR，因為該可能導致不可接受的樣本損壞；在該種情況下，不得不丟棄來 自樣本的相對較大部分的有價值可用通量是令人沮喪的。通過收集更大角度范圍的所述通 量來緩解該個問題的任何嘗試通常將導致更差的對比度。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的是解決該些問題。具體來說，本發(fā)明的目的是提供一種利用STCPM 來調查樣本的完全新方法。此外，本發(fā)明的目的是該個方法應當更高效地利用可用資源并 且提供當前利用現有技術不可獲得的結果。
[0009] 該些和其它目的在上面的開始段落中闡述的方法中被實現，該方法特征在于下列 步驟： -把檢測器體現為包括多個檢測分段； -組合來自檢測器的不同分段的信號，W便在每個掃描位置處從檢測器產生向量輸出， 并且編譯該個數據W產生向量場； -通過使向量場經受二維積分操作來W數學方式處理所述向量場，由此產生積分向量 場圖像。
[0010] 在本發(fā)明的該個闡明的情境中，可W給出下面的附加解釋： -來自檢測器的"向量"輸出是能夠被認為具有量值和方向的輸出，其與將僅具有量值 的標量輸出相對。該樣的向量輸出通常能夠W坐標系方式來表達，例如在笛卡爾坐標（X， Y)或例如極坐標（r, 0 )中。該種向量輸出的示例是靜電電勢場梯度或電場，其將具有量 值(斜率值）和方向（最大斜率的線）兩者。把檢測器再分成個體分段（區(qū)）并且組合/處理 來自該種分段的輸出通常允許從撞擊檢測器的帶電粒子通量提取向量。 -在先前項目中的操作產生針對樣本上二維掃描區(qū)域中每個位置的向量值。編譯該個 數據因此導致樣本的掃描區(qū)域的向量場（即具有每一點處向量值的"映射"）的創(chuàng)建。 -所采用的積分操作是"二維的"，因為所述向量場是二維的。在該個情境下，應當注意 的是，二維積分操作通常不能被認為是兩個獨立、線性（即一維