[发明专利]探查和校正带电粒子透镜系统中的像差的方法

权利要求书

1.一种探查带电粒子透镜系统中的像差的方法，所述透镜系统具有包括物平面的物空间和包括像平面的像空间，由此放置在所述物平面上的物体能够通过所述透镜系统而被成像到所述像平面上，所述透镜系统还具有入射光瞳，所述方法由以下步骤来表征：

-选择所述物平面上的固定轴心点；

-导引带电粒子射束通过所述轴心点、入射光瞳以及透镜系统并且到所述像平面上，所述射束相对于所述入射光瞳的面积具有相对小的横截面积；

-改变所述射束通过所述轴心点的定向，以便在所述入射光瞳上描绘出入射图形并且在所述像平面上描绘出对应的像图形；

-记录所述像图形；

-在所述透镜系统的一系列不同焦点设定处重复这个过程，从而在不同焦点设定处采集被记录的像图形的集合；

-分析所述集合以便从其得到透镜像差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析步骤包括执行所述集合到使用数学模型预测的理论像图形的集合的数学拟合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述数学模型使用二维函数按波阵面上每点的相位和相位梯度中的局部变化来描述通过所述透镜系统的波阵面形变。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述二维函数被展开为泰勒级数，其系数产生关于各种透镜像差的大小的信息。

5.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述一系列不同焦点设定包括在最佳焦点处或近侧的至少一个点。

6.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述一系列不同焦点设定跨越最佳焦点，以便包括欠焦点和过焦点。

7.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述入射图形至少大约是圆形。

8.根据在前任一权利要求所述的方法，其中：

-使用第一入射图形，被记录的像图形的第一集合在第一系列不同焦点设定处被获得；

-使用不同于所述第一像图形的第二入射图形，被记录的像图形的第二集合在第二系列不同焦点设定处被获得；

-对来自所述第一集合和所述第二集合的组合数据执行所述分析步骤。

9.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述一系列不同焦点设定中的焦点设定的数目使所述数学拟合超定。

10.根据在前任一权利要求所述的方法，其中所述分析步骤被用来得到所述透镜系统中的球面像差、散光以及慧差中的至少一个。

11.根据先前任一权利要求所述的方法，其中在所述物平面的上游，射束操纵设备被采用来调整所述带电粒子射束的横截面积，所述射束操纵设备包括选自包括聚光透镜、光阑及其组合的集合的至少一个装置。

12.根据在前任一权利要求所述的方法，其中依照所述分析步骤，至少一个电校正装置在所述带电粒子射束的路径近侧被激发以便影响至少一个所得到的像差。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电校正装置选自包括消像散器、多极、偏转线圈、偏转电极及其组合的集合。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述射束操纵设备被激发以便将所述透镜系统中的至少一个像差的观察值调谐成与该像差的计算值匹配。

15.根据在前任一权利要求所述的方法，其中当描绘出每个入射图形时，所述带电粒子射束在所述物平面处或近侧不与固体或液体材料相交。

16.根据先前任一权利要求所述的方法，其中所述轴心点被选择使得它不与所述透镜系统的光轴相交。

17.根据先前任一权利要求所述的方法，其中：

-使用主轴心点，被记录的像图形的主集合在主要的一系列不同焦点设定处被获得；

-使用不同于所述主轴心点的次轴心点，被记录的像图形的次集合在次要的一系列不同焦点设定处被获得；

-对来自所述主集合和所述次集合的组合数据执行所述分析步骤。

18.一种带电粒子显微镜，其包括：

-带电粒子源，用于产生带电粒子射束；

-样品支架，用于保持和定位样品；

-带电粒子透镜系统，用于将所述样品的至少一部分成像到像平面上；

-检测器，用于检测所述样品在所述像平面的图像，

所述显微镜被构造和布置成在没有样品处于所述轴心点的情况下执行如权利要求1-17中任一项所要求保护的方法。