[发明专利]用于带电粒子系统中样品的3D图像的深度重建

说明书

用于带电粒子系统中样品的3D图像的深度重建。用于使用切片和视图过程产生成像的3D样品的高分辨率重建的方法和系统，其中成像波束的电子相互作用深度大于切片厚度。用深度模糊减少算法增强通过此类切片和视图过程获得的数据，所述深度模糊减少算法配置成减少由分别由第一层和第二层外部的电子相互作用互产生的第一数据和第二数据的部分引起的深度模糊，以产生增强型第一数据和增强型第二数据。随后使用所述增强型第一数据和所述增强型第二数据产生所述样品的高分辨率3D重建。在一些实施例中，所述深度模糊减少算法可选自已针对某些显微镜条件、样品条件或其组合个别地配置的一组此类算法。

背景技术

切片和视图带电粒子成像为用于生物研究、半导体调试、材料科学以及许多其它应用中的样品重建和检查的必要工具。在切片和视图带电粒子成像中，使样品的连续表面层反复成像且随后去除，然后组合所得图像以形成样品的3D重建。举例来说，图1示出用于用带电粒子显微镜进行切片和视图成像的样品过程100。具体来说，图1包含描绘切片和视图成像过程的迭代步骤的三个图像。

图像102展示样品108的第n层的SEM成像。在SEM成像期间，电子束110在样品108的第n层的表面108上进行扫描，且检测器112检测由正由电子束辐照的样品产生的发射114。图像104随后描绘被去除和/或以其它方式延迟的样品108的第n层的过程。虽然图像104描绘用聚焦离子束116去除第n层，但可使用例如电子束、激光、金刚石刀片等其它机构去除第n层。如图像106中所示，随后可对样品108的第n+1层重复SEM成像。来自图像102和106的所检测到的发射114随后分别用于产生样品108的第n层和样品108的第n+1层的图像。由于切片和视图带电粒子成像获取沿z轴的各种深度处的样品的一系列横截面图像，所以所获取的图像和/或由此产生的数据可用以重建样品的3D表示。

然而，切片和视图带电粒子成像的基本限制为3D重建的模糊沿样品的z轴增加（即，z模糊），所述模糊的增加在所去除样品的切片的厚度降低到低于带电粒子束的电子相互作用深度时发生。电子相互作用深度对应于从样品108的表面到样品的成像波束的电子/带电粒子与之相互作用的区域的另一部分的垂直距离，以使得样品的区域内的分子/元素/特征释放发射114。举例来说，图像102和106示出如分别延伸到第n和第n+1样品层的厚度下方的电子相互作用区域118（即，由电子束110引入的电子与样品相互作用的样品区域）。由于所检测的发射114含有描述由其产生的电子相互作用区域118的信息，因此由此类所检测的发射产生的图像包含来自大于切片厚度的z深度的信息。也就是说，尽管图像意图描绘样品的对应切片，但当电子相互作用深度超过所去除样品切片的厚度时，图像含有来自多个切片的信息。此现象是导致上述3D重建沿z轴逐渐模糊的原因。

为解决这个问题，目前的做法是减小带电粒子束的电压，以便存在较小的电子相互作用区域120。虽然这减小了电子相互作用区域的深度，但带电粒子束电压的减小引起发射114的对应减小，这反过来减小了由检测器112获得的信号的信噪比（SNR）。此外，带电粒子束的电压的减小也使得波束更难成形。波束形状的此变化导致3D重建的xy分辨率降低。因此，需要允许在不降低xy分辨率或SNR的情况下去除更薄的样品切片（例如，2到5 nm或以下）的解决方案。

发明内容