[发明专利]用于等离子体辅助低真空带电粒子显微术的方法和系统

说明书

用于等离子体辅助低真空带电粒子显微术的方法和系统。本公开提供了用于在低真空下用带电粒子束对样品进行成像的各种方法和系统。在检测器的检测区域中提供磁场。在所述检测区域中提供气体和等离子体，同时检测从所述样品发射的带电粒子。基于检测的带电粒子形成样品图像。

技术领域

本发明总体上涉及用于低真空带电粒子显微术的方法和系统，并且更具体地，涉及基于在气态环境中检测到的二次电子生成高质量的样品图像。

背景技术

低真空扫描电子显微术（SEM）或环境SEM允许使用气态二次电子检测器（GSED）在气态环境中对非导电样品进行成像。低真空SEM提供了一种在SEM设定下稳定样品充电并执行动态化学实验的方法。然而，由于检测器设计的不同以及气态环境中电子束散射的增加，低真空SEM的分辨率和对比度不如高真空SEM。

在US 6972412中介绍了一种改进低真空SEM中的图像质量的方法。其中，在样品上方的检测空间中提供了电子场和磁场。电磁场使从样品发射的二次电子在被检测器的阳极捕获之前，在检测空间中以螺旋形轨迹行进。二次电子在检测空间中的长运动轨迹增加了气体电离度，且因此增加了检测器增益。在US 7541580中介绍了另一种提高检测器增益的方法。其中，检测空间在限压孔上方延伸，以进一步增加气体电离度。然而，由于气态环境中的电子束散射，SEM图像的信噪比仍然很低。

发明内容

在一个实施例中，用于对样品进行成像的方法包含在检测空间中提供气体；在检测空间中提供磁场；用带电粒子束照射样品，同时在检测空间中提供等离子体；检测响应于照射而从样品发射到检测空间中的带电粒子；以及基于检测的带电粒子形成图像。通过将等离子体提供到检测空间中，气态二次电子检测器可在较低的室压力下执行成像。通过增加的检测器增益和减少的束散射改进图像质量。

应理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细说明中进一步描述的概念的选择。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地限定。此外，所要求的主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是用于低真空成像的带电粒子显微术系统的示意图。

图2示出了图1的显微术系统中的气态二次电子检测器（GSED）。

图3是用于执行等离子体辅助低真空成像的流程图。

图4A和图4B分别示出了在样品室中具有和没有等离子体的情况下获取的扫描电子显微术（SEM）图像。

图5是示出等离子体对GSED输出的影响的曲线图。

图6A、图6B和图6C是以不同氢离子分压获取的SEM图像。

图7是示出等离子体对GSED输出和试样电流的影响的曲线图。

图8A和图8B是在具有低室压力的样品室中在具有和没有等离子体的情况下获取的SEM图像。

图8C和图8D分别是图8A和图8B的归一化SEM图像。

图9是从图8A和图8B中的图像获得的功率谱。

类似的附图标记是指贯穿附图的对应部分。

具体实施方式

以下描述涉及用于使用低真空显微镜（如图1的低真空扫描电子显微镜（SEM））在气态环境中执行带电粒子显微术的系统和方法。位于样品室中的样品用形成在联接到样品室的粒子光柱中的带电粒子束照射。样品室的真空度低于粒子光柱中的真空度。举例来说，将柱，特别是电子源，抽至高真空，如高于10^-5托，用于生成电子束。可将样品室抽至0.01托至50托。从样品室到柱内电子源的真空度差可经由不同阶段的抽气和沿柱定位的多个限压孔（PLA）来实现。