[发明专利]确定质量粒子束的波前的方法和设备

说明书

本申请涉及一种用于确定质量粒子束(225、510、1910)的波前(550)的方法(3300)和设备(200)，其包括下列步骤：(a)在不同记录条件(315、325)下使用质量粒子束(225、510)记录(3320)参考结构(130)的两个或多个图像(310‑390)；(b)以参考结构(130)的修改的参考图像(480)产生(3330)两个或多个记录的图像(310‑390)的点扩散函数(1750)；以及(c)为了确定所述波前(550)，基于产生的点扩散函数(1750)和不同记录条件(315、325)执行(3340)质量粒子束(225、510)的相位重建。

相关申请的交叉引用

本专利申请案主张在2019年4月1日向德国专利商标局提出申请的德国专利申请案DE 10 2019 204 575.8的优先权，其全部内容通过引用并入本申请案。

技术领域

本发明涉及用于确定例如电子束的质量粒子束的波前的方法和设备。

背景技术

纳米技术的进步使得可生产结构元件越来越小的部件。为了处理并显示纳米结构，需要能对这些结构成像的工具，如此便能从测量数据中产生此类结构的真实图像。

显微镜是用于成像纳米结构的有力工具。在显微镜中，粒子束通常与要分析或处理的样品相互作用。显微镜可分为两类。光学或光学显微镜利用光子对样品成像。这类型的显微镜以多种不同方式用来成像微观结构。光学显微镜的分辨率受限于用于暴露所要检查样品的光源的波长以及由于衍射效应而使样品成像的光学元件的数值孔径。在深紫外波长的范围，特别是对于甚至更短的波长，光源的产生非常复杂。

鉴于因为用于成像目的的电子的短德布罗意波长(de Broglie wavelength)而分辨率超过光学显微镜，因此使用质量粒子束对纳米结构成像的显微镜(如电子显微镜)具有明显优势。类似于光学显微镜的状况，例如，电子显微镜的衍射极限与电子的德布罗意波长成线性比例并与所用电子束的孔径角成反比。因此，可通过将电子束的电子加速到更大动能来降低电子束的衍射极限。

然而，随着入射到样品上的电子的能量增加，电子或更广泛地质量粒子引入样品中的能量也增加。然而，考虑到可能损坏敏感样品，通常不希望由高速电子或质量粒子造成的大量能量注入要被检查的样品中。减少电子的动能以最小化其的损害可能，而不是尽可能增加入射在样品上的质量粒子束的孔径角可解决这个难题。

通常，产生低像差电子束，或更广泛地，质量粒子束比产生低像差光束更困难。当电子束的孔径角增加时，该像差问题以指数比例增加，特别是由于球面像差大幅增加，因此存在着电子束显微镜的可用分辨率不是由电子束的衍射极限决定而是由后者(电子束)的波前像差决定的风险。

本发明因此解决指定一方法和一设备以至少部分避免上述困境的问题。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施例，本申请的独立权利要求的逐日至少部分解决此问题。示例性实施例被描述于从属权利要求中。

在一个实施例中，一种确定质量粒子束波前的方法包括下列步骤：(a)在不同记录条件下用质量粒子束记录参考结构的两个或多个图像；(b)以参考结构的修改的参考图像，产生两个或多个记录的图像的点扩散函数；且(c)为了确定波前，根据所产生的点扩散函数和不同记录条件进行质量粒子束的相位重建。

为了产生参考结构的图像的点扩散函数，使用修改的参考图像代替参考图像。这可大幅防止从记录的图像产生的点扩散函数包含假影，所述假影被包含在通过质量粒子束产生的参考结构的图像中。因此，从记录图像中反映出来的质量粒子束或其检测过程的特性，实质上不影响从点扩散函数确定的波前。

因此，能以系统方式校正质量粒子束的确定的波前与特定波前(例如球形波前)的偏差。因此，可在其衍射受限分辨率不受所述粒子束的波前像差限制的情况下，以质量粒子的低动能、且同时该质量粒子束的大孔径角以操作使用质量粒子束的显微镜。