[发明专利]用于带电粒子束装置的分段式检测器

说明书

一种用于带电粒子束装置的检测器包含：衬底；提供在所述衬底上的数个第一传感器装置，其中所述第一传感器装置被构造成敏感于由样本弹射的电子，并响应于所述电子而生成第一信号；以及提供在所述衬底上的数个第二传感器装置，其中所述第二传感器装置被构造成敏感于由所述样本发射的光子，并响应于所述光子而生成第二信号。并且，一种光子检测器，其中光子传感器装置中的每一个被构造成敏感于由样本发射的光子，并响应于所述光子而生成信号，且其中所述光子传感器装置中的每一个包括多像素光子计数器装置。此外，一种使用带电粒子束装置对样本进行成像的方法使用射束熄减，并确定所估计衰减时间常数。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)主张标题为《用于带电粒子束装置的分段式检测器(Segmented Detector for a Charged Particle Beam Device)》，且在2015年7月31日提交的第62/199,565号美国临时专利申请的优先权，所述申请的内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及使用例如电子显微镜的带电粒子束装置进行成像，并且特定来说涉及用于包含一个或多个电子敏感传感器和一个或多个光子敏感传感器的带电粒子束装置的分段式检测器，和利用此分段式检测器的带电粒子束装置。本发明还涉及利用多像素光子计数器技术的分段式光子检测器，和获得衰减时间常数的图像以便改进阴极发光(CL)成像的方法。

背景技术

电子显微镜(EM)是使用电子粒子束照射样本，并产生样本的放大图像的显微镜类型。一种常见类型的EM被称为扫描电子显微镜(SEM)。SEM通过跨越样本的区域用精细聚焦的电子束以一模式扫描样本来产生样本的图像，所述模式被称为光栅模式。电子与组成样本的原子相互作用，从而产生含有关于样本的表面构形、成分和例如晶体取向和导电性的其它属性的信息的信号。

在典型的SEM中，电子由定位在一系列聚焦光学器件和偏转线圈的开始处的电子枪组合件生成，所述组合件被称为电子柱或简单地称为“柱”，这是因为其轴线通常是垂直的。柱后面是收容样本且容纳多种检测器、探测器和操纵器的样品腔室或简单地称为“腔室”。因为电子易于被空气吸收，所以所述柱和腔室通常被抽空，但在一些情况下腔室可被回填有部分压力的干燥氮气或一些其它气体。在由电子枪组合件生成之后，电子遵循穿过所述柱的路径，并借此形成用于以如上文所描述的光栅方式扫描腔室中的样本的精细聚焦的电子束(约为1到10纳米)。

当电子束射中样本时，电子束(初级电子)中的一些会因初级电子与样本原子的原子核之间的碰撞所引起的弹性散射而从样本后向反射/弹射。这些电子被称为后向散射电子(BSE)，且能提供关于样本的原子数和构形信息。一些其它初级电子将经历非弹性散射，从而导致次级电子(SE)从样本的极接近于表面的区域弹射开，从而以最高分辨率提供具有详细构形信息的图像。如果样本充分薄且入射射束的能量充分高，那么一些电子将穿过样品(透射电子或TE)。通过一个或多个检测器来收集后向散射电子和次级电子，所述检测器分别被称为后向散射电子检测器(BSED)和次级电子检测器(SED)，其各自将电子转换成用于生成样本图像的电信号。

阴极发光(CL)是撞击在发光材料上的电子引发光子发射的光学和电磁现象。所属领域中已知使如刚描述的SEM与单独的CL检测器配合。在此配置中，SEM的聚焦电子束轰击样本并诱使样本发射光子。那些光子由CL检测器收集，且可用于分析样本的内部结构，以便获得关于材料的成分、晶体生长和质量的信息。