[发明专利]带电粒子显微镜中的共焦成像的方法和系统

说明书

本文公开了用于带电粒子显微镜共焦成像的方法和系统。实例方法包括获得一部分样品的多个探针图像，所述多个探针图像中的每个探针图像在所述样品内的不同焦深处获得，将虚拟光圈应用于所述多个探针图像中的每个探针图像以形成相应的多个共焦图像，以及基于所述多个共焦图像形成所述样品的三维重建。

本发明涉及使用扫描透射带电粒子显微镜用于获得和处理样品的共焦图像的方法，其中共焦图像可以在图像内的不同焦深处获得并生成样品的三维重建。通过将虚拟光圈应用于成像后的图像数据来生成共焦图像。

带电粒子显微术，特别是电子显微术的形式，是一种众所周知且日益重要的微观物体成像技术。从历史上看，电子显微镜的基本属已经演变成许多熟知的设备种类，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)，并且也已经演变成各种亚种，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，例如离子束研磨或离子束诱导沉积(IBID)和/或离子束诱导蚀刻(IBIE)。更具体地说：

-在SEM中，通过扫描电子束照射样本，例如以二次电子、背散射电子、X射线和阴极发光(红外、可见和/或紫外光子)的形式加速“辅助”辐射从样本的放射；然后检测该放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，用于照射样本的电子束被选择为具有足够高的能量以穿透样本(为此，所述样本通常将比SEM样本的情况更薄)；然后，从样本放射的透射电子进入成像系统，所述成像系统将这些电子引导到检测器上。当这类TEM以扫描模式操作(因此成为STEM)时，讨论中的检测器输出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束能量时。这类工具通常称为“TSEM”(透射SEM)，并且其通常具有设置在样本和样本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束的替代方案，也可以使用其它种类的带电粒子执行带电粒子显微术。在这方面，短语“带电粒子”应当广义地解释为涵盖例如电子、正离子(例如Ga或He离子)、负离子(如氧)、质子以及正电子。

应当注意，除了成像和执行(局部)表面修饰(如研磨、蚀刻、沉积等)外，CPM还可以具有其它功能，如检查衍射图样、进行光谱分析、研究离子沟道/离子背散射(卢瑟福背散射光谱法(Rutherford Backscattering Spectrometry))等。

在所有情况下，扫描透射带电粒子显微镜(STCPM)将至少包含以下组件：

-带电粒子源，如：

·在电子的情况下，冷场发射枪(CFEG)、肖特基电子源(“热FEG”)、热离子源等。

·在离子的情况，例如液态金属离子源(LMIS)、纳米孔离子源(NAIS)或RF产生的离子等离子体源。

-照明器(照明粒子-光柱)，用来操纵来自源的“原始”辐射束，并在其上执行某些操作，如聚焦、像差缓解、(用隔膜)裁剪、过滤等。它将通常包含一个或多个(带电粒子)透镜，并且也可以包含其它类型的(粒子)光学组件。如果需要，照明器可以具备偏转器系统(束扫描组合件)，所述偏转器系统可以被调用以使其出射束在被研究的样本上执行扫描运动。

-样本固持器，其通常连接到定位系统和/或定位台，被研究的样本可以固持和定位(例如，移位、倾斜、旋转)在定位系统和/或平台上。如果需要，该固持器可以通过所述平台(样本扫描组合件)移动，以实现样本相对于束的扫描运动。当想要固持低温样本时，可以为样本固持器提供合适的冷却装置。

-成像系统(成像粒子光柱)，其基本上吸收透射穿过样本(平面)的带电粒子并将它们引导(聚焦)到检测器上。与上面提到的照明器一样，成像系统还可以执行其它功能，如像差缓解、裁剪、过滤等，并且其将通常包含一个或多个带电粒子透镜和/或其它类型的粒子光学组件。