[發明專利]在帶電粒子儀器中保護輻射檢測器的方法

有效

• 申請號: 201210099031.8
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102737937A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: M.T.奧滕;G.C.范霍夫滕;J.洛夫
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/26
• 分類號: H01J37/26;H01J37/244
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;李家麟

技術領域

本發明涉及一種在帶電粒子射束設備中保護輻射檢測器的方法，該設備包括用于產生帶電粒子的射束的源、包括用于照亮樣本的透鏡的聚光器系統、包括用于在檢測器系統上形成放大的樣本圖像的透鏡的投影系統，該檢測器系統包括輻射檢測器，該方法包括：

·使用第一參數集合將檢測器暴露于輻射的步驟，該參數集合包括聚光透鏡設置、投影透鏡設置、帶電粒子射束能量和射束電流，

·要求改變參數的步驟。

背景技術

根據透射電子顯微鏡方法（TEM），這種方法是已知的。

在TEM中，電子槍利用通常在50keV和400keV之間的可調節能量產生高能電子射束。電子束由聚光透鏡和偏轉線圈操控以照射（照亮）樣本，所述樣本被保持在樣本位置處。樣本能夠被樣本保持器定位，從而能夠使得感興趣的區域是可視的。投影系統在檢測器系統上形成樣本的一個部分的放大圖像。典型的放大率范圍從10³倍到大于10⁶倍，并且典型的分辨率低至100pm或者更低。

圖像通常在帶有熒光屏幕的檢測器上形成，其中熒光屏幕在CCD或者CMOS芯片上成像。然而，越來越多的直接電子檢測器（DED）得以使用。對于給定的暴露而言，DED的優點在于更好的信噪比（SNR）。這是有利的，因為樣本受到電子的照射射束損壞，并且因此在盡可能少的電子撞擊樣本的情況下基本獲取圖像是必須的。

DED的一個缺陷在于，它們能夠易于被過度照亮。本發明人進行的試驗表明，在硬化CMOS芯片中，在14·14μm²像素中的、達5·10⁶個電子的總劑量的暴露導致永久損壞，更加具體地引起所謂的暗電流的增加，從而導致SNR降低和使得檢測器不可操作的動力學范圍降低。這個述及的劑量涉及在檢測器的壽命期間的累積劑量，并且因此即使對于高電流密度的短期暴露也應該得以避免。

關于CMOS直接電子檢測器、它的優點及其失效機制的討論，例如參見“Characterisation?of?a?CMOS?Active?Pixel?Sensor?for?use?in?the?TEAM?Microscope”，M.?Battaglia等，Nuclear?Instruments?and?Methods?in?Physics?Research?Section?A，Volume?622，Issue?3，p.?669-677。

如本領域技術人員已知地，在樣本的觀察會話（observation?session）期間，TEM設置例如放大率、聚光器設置等經常被改變。用于當改變顯微鏡設置時避免損壞DED的現有技術方法包括：在改變透鏡激勵時期間射束阻斷以及檢測器縮退和使用新的設置測量落在例如熒光屏幕上的電流/電流密度（這被稱作屏幕電流）。基于這個測量，決定再次插入DED或者改變顯微鏡設置。這是一個非常耗時的過程。

因此經常基于使用者的技能使用另一種方法，但是這非常可能對于DED引起永久損壞。

存在對于一種用于在帶電粒子射束設備中保護輻射檢測器的、可靠的和快速的方法的需要。

發明內容

本發明旨在提供這種方法。

為此，本發明的方法的特征在于該方法包括：

·在改變的參數下預測檢測器將被暴露于的通量密度的步驟，這是在實現所述參數的改變之前進行的，該預測基于光學模型和/或查表，利用來自聚光透鏡設置、投影透鏡設置、帶電粒子射束能量、束電流的集合的一個或者多個輸入變量作為輸入，和

·比較預測通量密度與預定數值的步驟，并且根據比較，或者

?????o當預測通量密度低于預定數值時實現所述參數改變，

或者

?????o當預測通量密度高于預定數值時避免將檢測器暴露于與請求的參數改變相關聯的通量密度。

本發明是基于以下認識的，即，當帶電粒子射束設備的光學器件的行為模型可用[形式為光學模型或者形式為查表（LUT）]時，能夠預測輻射檢測器將被暴露于什么樣的暴露。如果預測暴露高于預定水平，則改變不予實現和/或射束保持阻斷，從而檢測器不被暴露于所述高水平輻射。然而，如果預測暴露低于預定水平，則將檢測器暴露于所述輻射是安全的，并且改變能夠得以實現。優選地當預測通量密度高于預定數值時，儀器產生錯誤消息或者警告，并且請求的參數改變不予執行。

在一個優選實施例中，輻射檢測器是直接電子檢測器，輻射包括電子并且檢測通量密度是電流密度。