[發(fā)明專利]TEM的無失真消像散

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210107945.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102737933A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.比肖夫;A.亨斯特拉;U.呂肯;P.C.蒂梅杰
• 申請（專利權(quán)）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/153
• 分類號: H01J37/153
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶電粒子裝置，該裝置配備有用于發(fā)射帶電粒子束的帶電粒子源，在所述束的下游跟隨有聚光器光學(xué)器件、跟隨有樣本位置、跟隨有物鏡、跟隨有成像光學(xué)器件并且跟隨有檢測器系統(tǒng)，其中在物鏡與檢測器系統(tǒng)之間，第一消像散器被定位用于在將樣本成像于檢測器系統(tǒng)上時減少像散并且第二消像散器被定位用于在衍射平面成像于檢測器系統(tǒng)上時減少像散。

本發(fā)明還涉及這樣的裝置的使用。

背景技術(shù)

這樣的裝置以透射電子顯微鏡（TEM）的形式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。

在TEM中，用高能電子束照射厚度通常在2nm與1μm之間的樣本，比如薄的生物材料切片或者薄的半導(dǎo)體材料切片。雖然已知對更高和/或更低能量進(jìn)行使用的TEM，但是電子的能量例如在50至400keV之間可調(diào)。樣本放置于TEM的物鏡中或者附近，從而物鏡以例如20倍的放大率形成樣本的第一圖像。

如技術(shù)人員所知，TEM具有兩個主要操作模式：其中樣本成像于檢測器系統(tǒng)上的一個操作模式以及其中物鏡的后焦平面成像于檢測器系統(tǒng)上的一個操作模式。后焦平面包含樣本的衍射圖案。檢測器系統(tǒng)例如可以是熒光屏或者CMOS檢測器。樣本可以用例如10⁶倍的放大率成像于檢測器上而對應(yīng)分辨率為100pm或者更少。

典型TEM在物鏡之后配備有兩個消像散器：一個消像散器在與物鏡接近的平面中用于在成像模式中校正像散（當(dāng)對樣本成像時），而一個消像散器與第一中間成像的平面接近用于在衍射模式中校正像散（當(dāng)對衍射圖案成像時）。

在成像模式中，樣本例如成像于TEM的熒光屏或者比如CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)等的另一檢測器上。物鏡消像散器用來校正物鏡的像散，并且通過觀察樣本的圖像來完成調(diào)諧。

在衍射模式中，衍射平面例如成像于TEM的熒光屏或者比如CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)等的另一檢測器上。衍射消像散器用來校正衍射透鏡的像散，并且通過觀察衍射圖案的圖像來完成調(diào)諧。

將一個消像散器用于校正像散的問題在于出現(xiàn)線性失真（LD）：在兩個垂直方向上的放大率可能不同。在圖1中示出了這一點(diǎn)。圖1A示意地示出了具有像散的束，其中物鏡在一個方向上的強(qiáng)度略微不同于它在另一方向上的強(qiáng)度。這可能例如由物鏡的形狀缺陷引起。我們選擇x和y軸，使得x-z平面是其中物鏡是最弱的平面而y-z平面是其中物鏡是最強(qiáng)的平面。在x-z平面中的焦點(diǎn)略微不同于在y-z平面中的焦點(diǎn)。在圖1B中，用消像散器校正這一點(diǎn)，并且在x-z和y-z平面中的焦點(diǎn)重合。然而角度β_x和β_y不相同，并且由于在x-z平面中的角度放大率不同于y-z平面的角度放大率，所以空間放大率也在x-z平面與y-z平面之間不同。

注意由于消像散器在x-z平面和y-z平面中具有不同影響，所以通過使用僅一個消像散器而引入的放大誤差為線性失真（LD）：在x和y方向上的放大率不同。

圖1C示出了通過使用第二消像散器的對這一問題的解決方案。

根據(jù)Hou等人在Microsc?Microanal?2008年14期（增刊2）第1126頁的“A?Method?to?Correct?Elliptical?Distortion?of?Diffraction?Patterns?in?TEM”已知使用兩個消像散器來校正衍射模式中的LD。在所述論文中，放大誤差稱為橢圓誤差。為了確定這一誤差，TEM的物鏡消像散器設(shè)置于任意值，相應(yīng)地調(diào)節(jié)衍射透鏡消像散器以使衍射圖像中的像散最小化，并且測量衍射圖案中的LD（這里稱為橢圓失真）。針對物鏡消像散器的不同值重復(fù)這一過程以形成2D等高線繪圖，該繪圖代表用于所有物鏡消像散器設(shè)置（和對應(yīng)優(yōu)化的衍射透鏡消像散器設(shè)置）的LD。

根據(jù)第6,388,261號美國專利已知在對晶片上的標(biāo)線成像時使用兩個消像散器來校正光刻裝置中的LD。該專利描述如下裝置，在該裝置中標(biāo)線由雙合透鏡成像，由此可以調(diào)諧放大率。兩個透鏡中的每個透鏡由消像散器包圍，其中一個消像散器主要用來校正雙合透鏡的像散而另一個用來主要校正LD。

上述兩個例子示出了在原理上有可能并且已知用兩個消像散器同時調(diào)節(jié)像散和LD。