[发明专利]在带电粒子显微镜中执行样本的层析成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在带电粒子显微镜中执行样本的层析成像的方法，其包括以下步骤：

提供沿粒子光轴传播的带电粒子射束；

将样本设置在可关于所述射束倾斜的样本座上；

在成像步骤中，引导射束穿过样本，以便在图像探测器处形成和捕获样本的图像；

在一列样本倾斜中的每一个下重复该程序，以便获得对应的一组图像；

在重建步骤中，数学地处理来自所述组的图像，以便构造样本的合成图像。

本发明还涉及一种带电粒子显微镜，其包括：

带电粒子源，其用于产生沿粒子光轴传播的带电粒子射束；

样本座，其用于保持样本和使样本定位；

带电粒子透镜系统，其用于引导所述射束穿过样本以便形成样本的图像；

图像探测器，其用于在成像步骤中捕获所述图像；

设备，其用于调整射束关于样本的焦点设定值；

计算机处理器，其用于在重建步骤中数学地处理输入图像，以便形成输出重建图像。

背景技术

出于清楚和一致的目的，如在整个该文本和所附权利要求中使用的以下用语应当解释如下：

用语带电粒子包含电子或离子(通常是正离子，诸如例如镓离子或氦离子，但是阴离子也是可能的)。例如，其还可为质子。

用语带电粒子显微镜(CPM)指的是使用带电粒子射束来产生大体过小而不能以人的肉眼令人满意地看到细节的物体、特征或构件的放大图像的设备。除具有成像功能之外，这种设备还可具有加工功能；例如，其可用于通过从其除去材料(磨削或烧蚀)或对其添加材料(沉积)来局部地修改样本。所述成像功能和加工功能可由相同类型的带电粒子提供，或者可由不同类型的带电粒子提供；例如，聚焦离子射束(FIB)显微镜可使用(聚焦的)离子射束来用于加工目的，并且使用电子射束来用于成像目的(所谓的双射束显微镜)，或者其可以以相对高能量的离子射束执行加工，并且以相对低能量的离子射束执行成像。

用语样本座指的是样本可在其上面安装和保持就位的任何类型的台、平台、臂等。大体上，这种样本座将包括在台级组件中，利用该台级组件，样本座可以以若干自由度准确地定位，例如，借助于电促动器。

用语带电粒子透镜系统指的是一个或更多个静电透镜和/或磁透镜的系统，该系统可用于操纵带电粒子射束，例如，用于向其提供某一焦点或偏转，和/或减轻其中的一个或更多个像差。除(各种类型的)常规透镜元件之外，带电粒子透镜系统(粒子光学柱)还可包括诸如偏转器、象散校正装置、多极、孔(光瞳)板等的元件。

一列不同的样本倾斜此处指的是可采用不同的形式。具体而言，这种列的连续组成部分之间的倾斜增量可为相等或不相等的(或这些的混合)。具有不相等的倾斜增量的方案的实例包括EST(等斜率层析成像)，其中，斜率(倾斜的切线)经历相等的增量，以及所谓的Saxton倾斜增量方案，其中，较小的倾斜增量用作朝较大倾斜值(相对于样本表面测量)的一个进展。除参照带电粒子射束与样本表面的平面之间的角(高度角)之外，用语倾斜还可指的是方位角，即，样本绕着与其相交的粒子光轴的旋转姿态。因此，倾斜值的变化可包含样本绕着该轴线的一个或更多个不连续的旋转(例如，如在所谓的双轴、多轴和圆锥倾斜层析成像的情况下)。倾斜列的增量的数量大体为任意的。

这种构思将是技术人员所熟悉的。

在下文中，经由实例，本发明通常将在电子显微镜的特定背景下阐述。然而，这种简化旨在仅用于清楚/说明性的目的，并且不应当解释为限制性的。

电子显微镜是用于使微观物体成像的公知技术。电子显微镜的基本类别已经历了进化而成为许多公知设备种类，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)，并且还成为各种子种类，诸如，所谓的双射束工具(例如，FIB-SEM)，其附加地使用加工离子射束，从而允许支持性活动，诸如例如，离子射束磨削或离子射束引起的沉积。在传统电子显微镜中，成像射束在给定的成像时段期间的延长时间段内开启；然而，电子显微镜还可用于：成像基于相对短的电子闪光或爆炸发生，例如，这种途径在试图使移动的样本或辐射敏感样品成像时具有潜在益处。应当注意的是，STEM可为专用工具，或者其可为TEM，TEM在所谓的扫描模式(例如，通过使用某些(专用)偏转器/探测器/软件来实现)中使用。