[发明专利]在透射带电粒子显微镜中执行光谱术的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在透射带电粒子显微镜中执行光谱术的方法，所述透射带电粒子显微镜包括：

-样本夹持器，用于夹持样本；

-源，用于产生带电粒子的射束；

-照明器，用于引导所述射束以便照射所述样本；

-成像系统，用于将透射穿过所述样本的带电粒子的通量引导到光谱学装置上，所述光谱学装置包括用于使所述通量分散到光谱子射束的能量分辨（energy-resolved）阵列中的分散设备。

本发明也涉及透射带电粒子显微镜，可以在所述透射带电粒子显微镜中执行这样的方法。

背景技术

带电粒子显微术是用于成像微观物体（特别以电子显微术形式）的众所周知的并且日益重要的技术。历史上，电子显微镜的基本类已经经历演变成多种众所周知的装置种类，诸如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描透射电子显微镜（STEM），以及同样演变成各种子种类，诸如所谓的“双射束”工具（例如FIB-SEM），其额外采用“加工（machining）”聚焦离子束（FIB），例如允许诸如离子束研磨或离子束诱发沉积（IBID）之类的支持性活动。更具体地：

-在SEM中，通过扫描电子束对样本的照射促成例如以二次电子、背向散射电子、X射线和光致发光（红外光子、可见光子和/或紫外光子）的形式的来自样本的“附属”辐射的放射；然后此放射出的辐射的一个或多个分量被检测以及被用于图像累积目的，和/或用于光谱学分析（例如，如在EDX（能量分散X射线光谱术）的情况下）。

-在TEM中，用于照射样本的电子束被选择为具有足够高能量以穿透样本（为此，所述样本通常将比SEM样本的情况下更薄）；然后从样本放射出的透射电子通量可以用于创建图像或产生光谱（例如，如在EELS（电子能量损失光谱术）的情况下）。如果这样的TEM在扫描模式中被操作（因此变成STEM），则讨论中的图像/光谱将在照射电子束的扫描运动期间被累积。

这里所阐明的主题中的一些主题的更多信息可以例如从下述维基百科（Wikipedia）链接中搜集：

http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscope

http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope

http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopy

http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy

作为使用电子作为照射射束的替代方式，也可以使用其他种类的带电粒子来执行带电粒子显微术。在这方面，词组“带电粒子”应该被宽泛地解释为包含例如电子、正离子（例如Ga或He离子）、负离子、质子和正电子。关于基于离子的显微术，一些进一步的信息例如可以从诸如以下的来源搜集：

http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope

- W.H. Escovitz、T.R. Fox和R. Levi-Setti，Scanning Transmission Ion Microscope with a Field Ion Source, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 72(5), pp 1826-1828 (1975)。

应该注意的是，除了成像和/或光谱术之外，带电粒子显微镜（TCPM）也可以具有其他功能，诸如检查衍射图、执行（局部化）表面改性（例如研磨、蚀刻、沉积）等。

在所有情况下，透射带电粒子显微镜（TCPM）将至少包括如下部件：

-辐射源，诸如肖特基电子源或离子枪；

-照明器，所述照明器用来操纵来自所述源的“原始”辐射射束以及对其执行某些操作，诸如聚焦、像差减轻、修整（利用光圈/光阑/聚光孔）、过滤等。其通常将包括一个或多个带电粒子透镜，以也可以包括其他类型的粒子光学部件。如果需要，照明器可以被提供有偏转器系统，该偏转器系统可以被调用以使它的输出射束跨越被研究的样本执行扫描运动。