具有提高的分辨率的計算掃描顯微術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用掃描類型顯微鏡積累標本的圖像的方法，所述方法包括下面 的步驟： -通過照明器引導(dǎo)來自源的輻射的射束以照射標本的表面S; -響應(yīng)于所述照射而使用檢測器檢測從標本發(fā)出的輻射的通量； -使所述射束相對于所述表面沿掃描路徑行進； -對于所述掃描路徑中的一組樣本點中的每個樣本點，作為所選擇的測量參數(shù)P的值Pn的函數(shù)記錄檢測器的輸出Dn，因此編譯測量集合M= {(Dn，Pn)}，其中η是整數(shù)序列的成 員； -使用計算機處理設(shè)備自動地對測量集合Μ進行去卷積并且在空間上解析測量集合Μ以產(chǎn)生標本的重構(gòu)圖像。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種能夠在其中執(zhí)行這種方法的掃描類型顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0003] 帶電粒子顯微術(shù)是公知的并且日益重要的用于對微觀物體成像的技術(shù)，特別地， 具有電子顯微術(shù)的形式。在歷史上，電子顯微鏡的基本種類已經(jīng)歷演進成為許多公知的 設(shè)備種類，諸如，透射電子顯微鏡（ΤΕΜ)、掃描電子顯微鏡（SEM)和掃描透射電子顯微鏡 (STEM)，并且還演進成為各種子種類，諸如，所謂的"雙射束"工具（例如，F(xiàn)IB-SEM)，所述 "雙射束"工具另外采用"機加工"聚焦離子束（FIB)，允許諸如例如離子束銑削或離子束誘 導(dǎo)沉積（IBID)之類的支持性活動。更具體地講： -在SEM中，由掃描電子束執(zhí)行的對標本的照射促成以例如二次電子、反向散射電子、X射線和光致發(fā)光（紅外、可見和/或紫外光子）的形式從標本發(fā)出"輔助"福射；發(fā)出的輻 射的這個通量中的一個或多個分量隨后被檢測到并且用于圖像積累目的。 -在TEM中，用于照射標本的電子束被選擇為具有足夠高的能量以穿透標本（為此，與SEM標本的情況相比，該標本將會通常更?。粡臉吮景l(fā)出的透射電子的通量能夠隨后被用 于創(chuàng)建圖像。當在掃描模式下操作這種TEM(因此變?yōu)镾TEM)時，將會在照射電子束的掃描 運動期間積累所討論的圖像。
[0004] 能夠例如從下面的維基百科鏈接搜集關(guān)于這里說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〇
[0005] 作為使用電子作為照射射束的替代方案，還能夠使用其它種類的帶電粒子執(zhí)行帶 電粒子顯微術(shù)。在這個方面，短語"帶電粒子"應(yīng)該被寬廣地解釋為包括例如電子、正離子 (例如，Ga或He離子）、負離子、質(zhì)子和正電子。關(guān)于基于離子的顯微術(shù)，能夠例如從諸如 下面的源搜集一些另外的信息： http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope-ff.H.Escovitz,T.R.FoxandR.Levi-Setti,ScanningTransmissionIon MicroscopewithaFieldIonSource,Proc.Nat.Acad.Sci.USA72 (5),pp 1826-1828 (1975)〇
[0006] 應(yīng)該注意的是，除了成像之外，帶電粒子顯微鏡（CPM)還可具有其它功能，諸如執(zhí) 行光譜分析、檢查衍射圖、執(zhí)行（局部）表面改性（例如，銑削、蝕刻、沉積）等。
[0007] 除了使用帶電粒子作為照射射束之外，也可使用光子束執(zhí)行掃描顯微術(shù)。這種技 術(shù)的例子是所謂的共焦顯微術(shù)，其中由點光子源產(chǎn)生的掃描照射刺激從標本局部發(fā)出熒光 輻射。檢測器能夠被用于收集熒光輻射的這個通量（的一部分）并且基于其積累圖像。能 夠例如從下面的維基百科鏈接搜集關(guān)于這個主題的更多信息： http://en.wikipedia.org/wiki/Confocal_microscopy〇
[0008] 在所有情況下，掃描類型顯微鏡將會包括至少下面的部件： -在CPM的情況下的輻射源（諸如，肖特基源或離子槍）或在光學顯微鏡的情況下的激 光器或燈。 -照明器，用于操縱來自源的"原始"輻射射束并且對其執(zhí)行某些操作，諸如聚焦、像差 減輕、修剪（利用孔隙）、濾波等。它通常將會包括一個或多個（帶電粒子）透鏡，并且也可 包括其它類型的（粒子）光學部件。根據(jù)需要，照明器能夠被提供有偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)，該偏轉(zhuǎn)器 系統(tǒng)能夠被調(diào)用以使它的輸出射束跨正在研究的標本執(zhí)行掃描運動。 -標本支架，能夠在該標本支架上支撐和定位（例如，傾斜、旋轉(zhuǎn)）正在研究的標本。根 據(jù)需要，這個支架能夠移動以相對于標本執(zhí)行射束的預(yù)期掃描運動。通常，這種標本支架將 會被連接到定位系統(tǒng)（諸如，機械臺）。 -檢測器，根據(jù)正在檢測的輻射，檢測器可在本質(zhì)上是一體的或復(fù)合/分布式的，并且 能夠采用許多不同形式。例子包括可例如結(jié)合例如閃爍器膜使用的光電倍增器（包括固態(tài) 光電倍增器、SSPM)、光電二極管、CMOS檢測器、(XD檢測器、光伏電池等。
[0009] 本申請的受讓人（美國俄勒岡州希爾巴羅的FEI公司）近年來已廣泛地開發(fā)了如 以上開頭段落中所闡述的方法。特別地，下面的重要公開值得提及： (i) US8, 232, 523 /EP2 383 768B1，其中P是（到來的）輻射射束的性質(zhì)(諸如射 束能量、射束會聚角或射束焦深)并且使用統(tǒng)計盲源分離（BSS)算法執(zhí)行Μ的空間解析（去 卷積）。 (ii) US8, 581，189 /ΕΡ2 557 586Β1，其中Ρ也是（到來的）輻射射束的性質(zhì)（諸 如射束能量、射束會聚角或射束焦深）并且使用例如基于貝葉斯統(tǒng)計方案的廣義三維重構(gòu) 技術(shù)執(zhí)行Μ的去卷積。 (iii) US8,586,921 /ΕΡ2 557 587Α2,其中Ρ是（發(fā)出的）輻射通量的性質(zhì)（具體 地講，（例如，發(fā)射的二次電子的）發(fā)射角）并且再一次使用廣義體積重構(gòu)算法執(zhí)行Μ的去 卷積。 (iv) US8, 704, 176 /ΕΡ2 648 208Α2,其中Ρ也是（發(fā)出的）輻射通量的性質(zhì)（具 體地講，發(fā)射的電子的能量）并且再一次使用三維重構(gòu)數(shù)學實現(xiàn)Μ的去卷積。
[0010] 在對Μ進行去卷積時，技術(shù)人員能夠例如在空間上將它解析為結(jié)果集合R= {(Vk, Lk) }，其中空間變量V表示在相對于表面S的關(guān)聯(lián)的離散深度水平Lk的值Vk，k是整數(shù)序列 的成員，并且空間變量V代表作為標本的主體中的位置的函數(shù)的標本的物理性質(zhì)，例如，對 比度、強度、密度變化、原子量、染色濃度、電子產(chǎn)量/X射線產(chǎn)量等，所有這些物理性質(zhì)由標 本的（材料）的物理特性直接或間接確定，并且基于這些物理性質(zhì)，可構(gòu)造諸如例如圖像、 映射圖或光譜之類的實體。以這種方式，技術(shù)人員將來自標本的固有退化信號轉(zhuǎn)換成參考 深度的圖像堆疊。解決這個去卷積問題的通常方法是（例如）： -定義點擴散函數(shù)（PSF)，對于η的每個值，PSF具有核心值Kn，核心值Kn代表由檢測器 針對測量參數(shù)值？"感知到的標本主體中的所述（到來的）福射射束的狀態(tài)。 -定義成像量，對于η的每個值，成像量具有值Qn，值％是Κ"和V的多維卷積，從而Qη =Κη *V; -對于η的每個值，以計算方式確定DdPQn2間的最小散度minD(DnIKn*V)，其 中技術(shù)人員在對值Κη應(yīng)用約束的同時對V進行求解。
[0011] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會清楚的是，雖然這種去卷積可以參考深度，但它通 常不限于深度。因為廣義PSF將會具有側(cè)向擴散，所以去卷積產(chǎn)生標本的全體積圖像，但 (根據(jù)需要）允許在逐層基礎(chǔ)上（沿深度方向的"計算切片"）呈現(xiàn)這種圖像。
[0012] 上述技術(shù)已在計算電子顯微術(shù)中產(chǎn)生了變革，允許以過去從未有過的方式執(zhí)行詳 細的SEM斷層掃描術(shù)。盡管以上給出的例子具體地涉及在照射射束中使用帶電粒子（諸如， 電子），但所涉及的基本原理也能夠被用在照射射束包括光子的掃描類型光學顯微鏡中。
[0013] 雖然技術(shù)（諸如，以上闡述的那些技術(shù)）產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，但本發(fā)明人已進行 廣泛工作以便更進一步改進這些技術(shù)。這個努力的結(jié)果是本申請的主題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于提供一種在以上開頭段落中闡述的類型的改進的方法。特別 地，本發(fā)明的目的在于：這種方法應(yīng)該提供比由這一種類的方法目前提供的成像分辨率大 的成像分辨率。
[0015] 在如開頭段落中所闡述的方法中實現(xiàn)這些和其它目的，其特征在于，考慮在標本 內(nèi)的給定點Pi，所述方法包括下面的步驟： -在第一探查期中，采用第一射束配置隊以關(guān)聯(lián)的第一點擴散函數(shù)F 射點pi，由此 所述射束配置不同于所述測量參數(shù)； -在至少第二探查期中，采用第二射束配置B2以關(guān)聯(lián)的第二點擴散函數(shù)F2照射點py由此： -F2在點pi所在的公共交疊區(qū)0i中部分地與Fi交疊； 41