具有气压修正的带电粒子显微镜的制作方法_3

文档序号:9827113阅读:来源:国知局
大器增益可与不同的 方向相关联。
[0038] 如在本发明中所使用的气压传感器可以是定制的,或者可以使用专有气体压强 传感器,诸如由例如日本大阪的富士陶瓷公司(Fuji Ceramics Corporation)销售的型号 FKS-Ill传感器。
【附图说明】
[0039] 现在将基于示例性实施例和示意性附图来更详细地阐述本发明,在附图中: 图1表现其中可以实施本发明的扫描式带电粒子显微镜的实施例的横截面视图。
[0040] 图2A和2B示出具有规则晶格结构的样品的各种电子显微图像,并且用于图示作 为本发明的基础的问题。
[0041] 图3A和3B给出作为本发明的基础的问题的图形描绘(图3A)和本发明解决该问 题的有效性(图3B)。图表显示射束/样品位置误差与气压中的中频波动之间的相关性。
[0042] 图4A表现诸如图1和6中所示的CPM的一部分、更特别的样品保持器和关联致动 器/载物台的(可能实施例)的放大的、更详细的视图。图4B示出本发明的实施例的背景下 的图4A的主题。
[0043] 图5A示出与现有技术显微镜相关联的控制回路的示例。图5B和5C示出根据本 发明的实施例的图5A的主题的修改的示例。图f5D图示可以用来实施本发明的控制器的 可能结构。
[0044] 图6表现其中可以实施本发明的透射式带电粒子显微镜的实施例的横截面视图。
[0045] 图7图示可以用来从信号选择特定频带的电子带通滤波器的示例。
[0046] 图8图示结合了用于滤除低频压强变化的效果的减压管的压强传感器的实施例。
[0047] 在图中,在相关的情况下,可使用对应的参考符号来指示对应的部分。
【具体实施方式】
[0048] 实施例1 图1是根据本发明的CPM的实施例的高度示意性描绘;更具体地,其示出了扫描式显微 镜M的实施例,其在这种情况下是SEM (尽管在本发明的背景下,其可以有效地如例如基于 离子的显微镜一样)。显微镜M包括粒子-光学柱/照明器1,其产生沿着粒子-光轴C'传 播的输入带电粒子的射束C (在这种情况下,为电子束)。粒子-光学柱1被安装在真空室 V上,其包括用于对样品S进行保持/定位的样品保持器H和关联载物台/致动器A。真空 室V使用真空栗(未描绘)被抽空。借助于电压源17,样品保持器H或至少样品S可(如果 期望的话)被相对于接地偏置(浮置)到电位。
[0049] 粒子-光学柱1包括电子源9 (诸如肖特基发射极)、用于将电子束C聚焦到样品 S上的透镜11、13以及偏转单元D (以执行射束C的射束偏转/扫描)。装置M进一步包括 用于特别地控制偏转单元D、透镜11、13和检测器19、21并在显示单元27上显示从检测器 19、21收集的信息的控制器/计算机处理装置E。
[0050] 检测器19、21选自多种可能检测器类型,其可以响应于由输入射束C进行的照射 而被用来检查从样品S发出的不同类型的输出辐射通量。在这里所述的装置中,已进行以 下检测器选择: -检测器19是被用来检测从样品S发出的输出电子的通量(的至少一部分)的硼掺杂 固态检测器; -检测器21是分段电子检测器,其包括绕着中心小孔23 (允许射束C通过)设置的多 个独立检测段(例如象限)。这样的检测器可以例如用来研究从样品S出现的输出(二次或 背散射)电子的通量的角相关性。
[0051] 如在这里表现的,检测器19和21被用来检查电子;然而,这完全是设计/实现选 择,并且如果期望的话,除电子之外或作为其替换,还可以选择从样品S发出的其它类型的 输出辐射通量(例如X射线、阴极发光)。
[0052] 通过在样品S上扫描输入射束C,从样品S发出输出辐射,其包括例如X射线、红外 /可见/紫外光、二次电子和或背散射(BS)电子。由于这样的输出辐射是位置敏感的(由于 所述扫描运动),从检测器19、21获得的信息也将是位置相关的。该事实允许使用检测器19 (例如)的输出来产生(例如)样品S (的一部分)的背散射电子图像,该图像基本上是根据样 品S上的扫描路径位置的检测器19的输出图。
[0053] 来自检测器19、21的信号沿着控制线(总线)S传递,被控制器E处理,并在显示单 元27上显示。这样的处理可包括诸如组合、积分、减法、假色、边缘增强以及技术人员已知 的其它处理。另外,在这样的处理中可包括(例如被用于粒子分析的)自动化识别过程。
[0054] 应注意的是技术人员将知道这样的装备的许多细化和替换,包括但不限于: -例如用于对样品S进行成像的电子束C和用于对样品S进行加工(或者在某些情况下 成像)的离子束的双束的使用; -在样品S处使用受控环境一例如,保持几毫巴的压强(如在所谓的环境SEM中所使用 的)或者通过导入气体,诸如蚀刻或前体气体, 等。
[0055] 尽管图1中所示的扫描式显微镜是SEM,但在本发明的背景下其可以有效地如例 如STEM-样(见下面的实施例4)。
[0056] 特别地为了促进样品S到室V中的加载/从室V出来的卸载,将样本保持器H和 关联载物台/致动器A体现成通过室V的壁(部分地)可去除地突出。该装备在图4A中更 详细地(且未按比例)示意性地图示,其中物件A'指示有限硬度构件(诸如密封环/套环), 并且物件A''表示支撑构件(轴承)。由于复合结构H+ A的一部分以这种方式突出到外壳 V外面,所以其可能受到V外面的大气压强的波动的影响,其趋向于引起保持器H相对于射 束C的位置的轻微移动;如这里图示的,这样的移动突出地平行于所描绘的X轴(如水平白 色箭头图示的),尽管其原则上也可具有在其它方向上的分量。在本发明的感兴趣的频率范 围内,这样的位置移动例如趋向于引起图像内不连续性,诸如在图2A和2B中图示的那些。
[0057] 为了解决该问题,本发明的实施例采用诸如图4B中所示的装备。这本质上对应 于图4A中所示的装备,其中添加了气压传感器B和自动(电子)控制器E (在这里图示为例 如简单比较器,其可以仅仅是更复杂的(主)控制器的一部分,或者可以是例如独立子控制 器)。来自传感器B的压强测量信号P被传递至控制器E的输入,其(在这种情况下)将该信 号与参考压强值P。相比较,从而允许相对于P。的压强变化Λ /?勺量化(即,尸=^ + Λ/5)。 基于(例如)在先校准例程(其确定转换因数(比例因数、灵敏度)S),可以使用关系式ΛΖ = 5: Λ />将该压强变化转换成保持器H的相应位置移动(误差)Λ石例如,在本发明人所使用 的特定装备中,发现S具有约15 pm Pa1 (每帕斯卡皮米)的值。应用位置补偿/修正Λ Z 将抵消不想要的位移Λ X,从而使射束C和保持器H的相对位置恢复至其标称值。如这里图 示的,该修正通过适当地将驱动信号(电压或电流)调整到射束偏转器D和/或致动器A而 实现的。
[0058] 实施例2 图2Α和2Β示出了具有规则晶格结构的样品S的电子显微图像,并且用于图示作为本 发明的基础的问题。更特别地,每个图像属于被使用FIB铣削薄化至约20 nm的厚度并使 用STEM观看的Si〈110>样本。图2A是使用FEI TaloseSTEM以约5MX (5百万倍)的放 大倍率成像的,而图2B是使用FEI Titan3? STEM以约7MX的放大倍率成像的。在成像期 间,以几十米和各种中间墙壁与每个STEM分离的相邻走廊中的滑动门被打开和关闭许多 次。如上文所阐述的,该行动引起每个STEM的位置处的可测量气压变化,这进而导致样品 被安装在其上面的保持器的微小但能被察觉的位移,从而引起被成像晶格中的可见的不连 续性/跳跃。在图2A和2B中使用黑色箭头来指示这些跳跃中的一些。
[0059] 图3A和3B以图形方式图示作为图2A和2B的基础的现象。特别是: -图3A示出射束/样品位置误差与气压的中频波动之间的相关性; -图3B图示可以使用本发明的控制程序来缓解该相关性的某些效果的有效性。
[0060] 上文已经讨论了图3A和3B的特定细节,因此在这里将不会给出进一步说明。
[0061] 实施例3 图5A示出与现有技术CPM相关联的控制回路的示例。图5B和5C示出根据本发明的 实施例的图5A的主题的修改的示例。图f5D图示可以用来实施本发明的控制器的可能结构。 现在将更详细地讨论这些图。
[0062] 图5A描绘用于包括以下物件/方面的CPM (例如诸如图1或6中所描绘的)的控 制不意图: -A :用于保持器H的致动器(载物台)。 -D :用于所采用的带电粒子束的偏转器(系统)。 -Ad:用于A的驱动器。用于该驱动器的输入是位置设定点X AS。 -Dd:用于D的驱动器。用于该驱动器的输入是位置设定点X DS。 -P :大气压强波动对A的影响。 -XA(;:从A获得的位置。 -XD(;:从D获得的位置。 -dX :位置误差。
[0063] 在此示意图中看到并未进行补偿P的效果的尝试。
[0064] 在图
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