[发明专利]同步STEM和TEM显微镜

说明书

同步STEM和TEM显微镜。用于使用单个电子显微镜系统通过TEM和STEM技术研究样本的方法包含以下步骤：朝着所述样本发射电子；将所述电子形成为两个束；以及然后修改所述两个束中的至少一个束的聚焦特性，使得所述两个束具有不同的焦平面。一旦所述两个束具有不同的焦平面，第一电子束被聚焦，使得所述第一电子束充当聚焦在所述样本处的STEM束，并且第二电子束被聚焦，使得当入射到所述样本上时，所述第二电子束充当作为平行束的TEM束。然后，可以由单个检测器或检测器阵列检测由入射到所述样本上的所述STEM束和所述TEM束产生的发射，并且所述发射用于产生TEM图像和STEM图像。

背景技术

大多数当前电子显微镜系统被配置成执行透射电子显微镜（TEM）成像或扫描透射电子显微镜（STEM）成像。另外，能够进行TEM和STEM成像的那些系统针对每种操作模式使用不同的透镜、检测器、检测器阵列和/或其配置。因此，在TEM成像模式与STEM成像模式之间进行的切换需要用户切换检测器，改变不同透镜的激发，等待束位移和/或焦点位移消退或其组合。这意味着将此类系统从一种操作模式切换到另一种是困难和/或耗时的。

发明内容

用于使用单个电子显微镜系统通过根据本公开的TEM和STEM技术研究样本的方法包含朝着所述样本发射多个电子的起始步骤；将所述多个电子形成为第一电子束和第二电子束；以及然后修改所述第一电子束和所述第二电子束中的至少一个的聚焦特性，使得所述两个电子束具有不同的焦平面。一旦所述两个束具有不同的焦平面，根据本发明的方法包含聚焦所述第一电子束（使得所述第一电子束充当聚焦在所述样本处的STEM束）和聚焦第二电子束（使得所述第二电子束充当TEM束）的另外的步骤。成像期间，在样本的表面上扫描STEM束，同时TEM束保持静止。然后，可以由过单个检测器或检测器阵列检测由入射到所述样本上的所述STEM束和所述TEM束产生的发射。然后将检测到的发射用于产生TEM图像和STEM图像。

用于使用根据本公开的STEM和TEM技术两者研究样本的系统包括样本固持器，所述样本固持器被配置成固持样本，电子发射器，所述电子发射器被配置成朝着所述样本发射电子，以及双焦点束成形器，所述双焦点束成形器定位于所述电子发射器与所述样本固持器之间。所述双焦点束成形器被配置成将所述多个电子形成为第一电子束和第二电子束，并且修改所述第一电子束和电子粒子束中的至少一个的聚焦特性。第一电子束和第二电子的修改的聚焦特性使系统的另一个组件（例如，校正器、消象散器等）引起第一电子束和第二电子束的对应聚焦平面不同。在一些实施例中，双焦点束成形器修改所述束中的至少一个的聚焦特性，使得第一电子束充当聚焦在样本处的STEM束，并且第二电子束充当入射到样本上的TEM束。在一些实施例中，所述系统能够通过阻挡两个束之一来在TEM操作模式与STEM操作模式之间快速切换。

附图说明

参照附图进行了详细描述。在附图中，附图标记最左侧的一个或多个数字标识首次出现所述附图标记的附图。不同附图中相同的附图标记指示类似或相同的项。

图1展示了根据本发明的示例双焦点多束系统，其被设置成使用TEM和STEM技术研究样本。

图2展示了示例实施例，其中第一束聚焦在样本的表面上，并且第二束是基本上垂直于样本处的样本平面的TEM束。

图3是示例实施例，其中第一束是基本上垂直于样本处样本平面的TEM束，并且第二束是跨样本的表面扫描的STEM束。

图4是使用根据本发明的双焦点多束系统用TEM和STEM技术研究样本的样本过程。

图5和6是根据本发明的双焦点多束系统的光学性能的展示，所述双焦点多束系统被设置成进行样本的同步TEM和STEM研究。

图7展示了用于研究样本的示例双焦点多束系统，其中双焦点束成形器包括MEMS装置。

图8展示了根据本发明的示例MEMS装置。

图9展示了包括四个电极的MEMS装置的示例实施例的俯视示意图。