[发明专利]在透射带电粒子显微镜中研究动态试样

说明书

在透射带电粒子显微镜中研究动态试样。一种使用透射带电粒子显微镜检查动态试样的方法，所述方法包括：用于产生带电粒子束的来源；试样支架，用于将所述试样保持在试样平面内；照明系统，用于将所述束引导到所述试样上；成像系统，用于将通过所述试样透射的带电粒子引导到检测器平面中的检测器上，具体地包括：对所述束进行稀疏化，以便在检测器级别上产生包括子图像分布的图像，所述子图像至少沿选定的扫描路径彼此相互隔离；使用扫描组件在时间间隔Δt期间沿所述扫描路径引起所述图像和所述检测器的相对运动，以便将每个子图像涂抹成所述检测器上的检测条痕，每个这样的条痕在所述时间间隔Δt期间捕获其相关子图像的时间演变。

本发明涉及一种使用透射带电粒子显微镜(TCPM)检查动态试样的方法，所述方法包括：

-用于产生带电粒子束的来源；

-试样支架，用于将试样保持在试样平面内；-照明系统，用于将所述束引导到试样上；

-成像系统，用于将通过试样透射的带电粒子引导到检测器平面中的检测器上。

文中采用的术语“动态”是指在显微镜检查过程中经历可观察到的变化(例如演变和/或运动)的试样。通常，这种变化将在非常短的时间尺度上发生，例如，μs、ns或ps的量级。本发明还涉及一种带电粒子显微镜，其中可以制定这种方法。

带电粒子显微镜是一种公知且日益重要的微观物体成像技术，特别是以电子显微镜的形式。从历史上看，电子显微镜的基本属已经演变成许多公知的设备物种，例如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)，以及各种亚种，例如所谓的“双束”设备(例如FIB-SEM)，其另外采用“加工”聚焦离子束(FIB)，允许支持活动，例如离子束研磨或光束诱导沉积(IBID)。更具体地说：

-在SEM中，通过扫描电子束照射试样，例如以二次电子、背散射电子、X射线和阴极发光(红外、可见光和/或紫外光子)的形式沉淀从试样发射的“辅助”辐射；然后检测所述发射辐射的一个或多个分量并将其用于图像累积目的。-在TEM中，用于照射试样的电子束被选择为具有足够高的能量以穿透试样(为此，通常将比SEM试样的情况更薄)；然后，可以使用从试样发射的透射电子来创建图像。当这种TEM以扫描模式操作(因此成为STEM)时，所述图像将在照射电子束的扫描运动期间累积。

-SEM也可以用于“透射模式”，例如，当使用相对薄的样品和相对高的入射光束能量时。这种工具通常称为“TSEM”(透射SEM)，并且其通常具有设置在试样与试样后检测器之间的相对基本的成像系统(例如，单个透镜和偏转器)。

作为使用电子作为照射光束的替代方案，也可以使用其它种类的带电粒子进行带电粒子显微术。在这方面，短语“带电粒子”应广义地解释为包括例如电子、正离子(例如Ga或He离子)、负离子、质子和正电子。关于非基于电子的带电粒子显微术，例如，可以从例如以下的参考文献中收集一些进一步的信息：

https：//en.wikipedia.org/wiki/Focused_ion_beam

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

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

http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22472444