[发明专利]复合粒子光学透镜的使用方法

说明书

本发明涉及一种通过在样品上扫描带电粒子的精细聚焦射束在取样位置形成样品图像的方法，结果，反向散射电子从样品射出，通过检测反向散射电子形成图像，通过复合带电粒子透镜聚焦所述射束，复合透镜示出：

·  对称轴；

·  靠近取样位置的第一磁透镜磁极以及更加远离取样位置的第二磁透镜磁极；

·  用于在第一磁透镜磁极和第二磁透镜磁极之间生成聚焦磁场的第一线圈；

·  用于在第一磁透镜磁极和取样位置之间生成聚焦浸没磁场的第二透镜线圈；以及

·  具有中心孔的电极，中心孔用于使带电粒子射束通过透镜到达样品，电极用于通过在电极和样品之间施加电压差来在透镜和样品之间生成减速磁场；

复合透镜如此具有至少三个参数以确定复合透镜的聚焦强度；

复合透镜包括示出为具有中心孔的敏感表面的电子检测器，敏感表面与电极的一部分一致并电气地形成电极的一部分；

所述方法包括

·  激励复合透镜的浸没线圈、透镜线圈和减速电场以便

○ 精细聚焦射束聚焦在样品上；以及

○ 样品的电压差是预定电压差；

以及

·  检测冲击检测器上的反向散射电子，反向散射电子以选定角度α和选定能量E从样品射出，反向散射电子相对于复合透镜的对称轴以角度α离开样品，反向散射电子以能量E离开样品。

本发明也涉及一种装备为执行所述方法的复合带电粒子透镜。

此方法尤其从欧洲专利申请EP12165423中可知。上述专利申请公开了一种如形成扫描电子显微镜（SEM）镜筒（column）的一部分所陈述的透镜。安装在硅光电倍增管（SiPMT）上的闪烁体形式的检测器或其他类型的电子检测器，包括一个或多个光电二极管，安装在电极表面上并形成电极表面的一部分。

SEM镜筒包括以例如在200eV和30keV之间的可选能量产生电子射束的电子源、操作（聚焦、放大、缩小）电子射束的透镜、使射束偏转和定心（center）的偏转器以及在样品上聚焦射束的物镜。物镜例如可以是简单的磁透镜、样品浸没在磁场中的浸没透镜或此处所描述的复合透镜。对于本领域技术人员所知，这种复合透镜的优势例如为由于减速静电场在低能量处的改进的分辨率，由于浸没磁场改进的分辨率。然而，不是所有样品可以利用复合透镜的所有“模式”被观察：例如诸如老式录音带或录像带的可磁化样品在不改变样品磁性时不可在浸没磁场中被观察。

由于复合透镜具有确定透镜焦距的至少三个度，因此静电场、磁浸没场（由第一线圈的激励控制）和聚焦磁场（由第二线圈的激励控制）的若干组合可用于在样品上形成焦点。在很多情况下，静电场用于确定电子冲击样品的能量。尽管如此，一定范围的第一和第二线圈的激励组合可用于在合适的位置形成焦点。

当电子冲击样品时，形成次级辐射。最重要地形成次级电子（SE），以小于50eV的能量离开样品，并且形成反向散射电子（BSE），以超出50eV的能量离开样品。

假定复合透镜使用使冲击射束减速的静电场，则将静电场的方向定义为：SE加速至透镜且穿过电极上的孔。此为使用复合透镜的正常模式。

应该注意到SE可由电极和电子源之间的检测器检测。

BSE以从例如50eV上至等于冲击电子落在样品上的能量（例如10keV或更高）离开样品。BSE以相对于样品表面法线的角度α和能量E从样品射出。如本领域的技术人员所知，此角度和能量的统计分布是样品材料和射束能量的函数。

需要一种具有电子检测器的可构造的复合透镜，电子检测器给出BSE的能量和/或角度分布的信息。

为此，一种使用具有电子检测器的复合透镜的方法的特征在于

·   装备电子检测器以区分第一组和第二组的反向散射电子，第一组比第二组更靠近对称轴冲击检测器，来自第一组的反向散射电子与第二组的电子相比具有不同组合的α和E；以及

·    第一线圈和第二线圈的激励比率用于控制属于第一组的反向散射电子的部分和属于第二组的反向散射电子的部分，同时保持在样品上的聚焦。

本发明基于观察第一和第二线圈的激励的若干比率（或组合），每个比率导致射束在样品上聚焦。然而，不同的比率导致BSE在检测器上不同的径向分布。通过现在形成检测器以使检测器能够给出从检测的电子冲击检测器的轴的距离的信息，收集关于BSE的附加信息。

这优选通过装备具有两个或更多环形检测器区域（敏感区域）的检测器来实现。