使用合并光譜數(shù)據(jù)的光譜技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用合并光譜數(shù)據(jù)的光譜技術(shù)。一種使用光譜裝置檢查樣品的方法，包括以下步驟：-將樣品安裝在樣品架上；-將輻射的聚焦輸入射束引導(dǎo)到樣品上的位置上，從而產(chǎn)生使受激光子輻射的通量從所述位置放射的相互作用；-使用多通道光子計數(shù)檢測器檢查所述通量，從而針對所述位置累積測量光譜；-針對樣品上的一系列連續(xù)位置，自動重復(fù)所述引導(dǎo)和檢查步驟，該方法包括以下步驟：-選擇將影響所述受激光子輻射通量的大小的輸入射束的射束參數(shù)；-針對樣品上第一組位置內(nèi)的每個位置，使用所述射束參數(shù)的第一值來積累光譜；-針對樣品上第二組位置內(nèi)的每個位置，使用與所述第一值不同的所述射束參數(shù)的第二值來積累光譜。
【專利說明】使用合并光譜數(shù)據(jù)的光譜技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用光譜裝置檢查樣品的方法，包括以下步驟:
-將樣品安裝在樣品架上；
-將輻射的聚焦輸入射束引導(dǎo)到樣品上的位置上，從而產(chǎn)生使受激光子輻射的通量從所述位置放射的相互作用；
-使用多通道光子計數(shù)檢測器檢查所述通量，從而針對所述位置積累測量光譜；
-針對樣品上的一系列連續(xù)位置，自動重復(fù)所述引導(dǎo)和檢查步驟。
[0002]本發(fā)明還涉及適于執(zhí)行這樣的方法的光譜裝置，特別是如被包括在帶電粒子顯微鏡中的光譜裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]出于清楚和一致性的目的，如遍及本文和所附權(quán)利要求書所使用的下列術(shù)語應(yīng)被解釋如下:
-聚焦射束被認為是具有與受調(diào)查的樣品相比相對小的受限橫截面面積的射束；以這種方式，有可能將射束的撞擊覆蓋區(qū)(footprint)限于樣品的相對小的子區(qū)域。該射束可以本質(zhì)上是會聚的或準直的。
[0004]-受激光子輻射被認為是作為通過用相對高的能量粒子(例如電子、離子、X射線或伽瑪射線)進行轟擊所促成的原子效應(yīng)的結(jié)果而產(chǎn)生的光子輻射。如果轟擊射束(輸入射束)被切斷，則受激光子輻射的通量將停止。該術(shù)語不應(yīng)與如被應(yīng)用于激光科學(xué)中的受激輻射的概念相混淆。
[0005]-多通道檢測器被認為是可以將光子輻射的入射通量分類到多個能量通道中的檢測器，每個通道代表給定的能量范圍。
[0006]下面更詳細地闡明這些要點。
[0007]例如，開篇段落中所描述類型的方法從能量色散(energy-dispersive) X射線光譜術(shù)(其通常使用首字母縮寫詞EDX或EDS來指代)的領(lǐng)域所獲知。在這種技術(shù)中，用帶電粒子的聚焦輸入射束(例如，在掃描電子顯微鏡中，或在專用的獨立裝置中)轟擊樣品(通常，但不一定，本質(zhì)上是礦物學(xué)的樣品)。通過與這些轟擊粒子之一的碰撞，樣品的原子中的較低殼層電子可以從其軌道被排出，這在同時釋放以X射線光子的形式的能量量子的情況下，創(chuàng)建由正在討論的原子中較高殼層電子的去激發(fā)所迅速填充的電子空穴。以這種方式被發(fā)射的光子的能量特征/分布將是正在討論的原子的特定電子殼層結(jié)構(gòu)的特性，并因此在執(zhí)行樣品的元素/組成分析中可以被用作“指紋”。能量色散光譜檢測器對不同能量的不同光子進行收集、分類和計數(shù)，針對聚焦輸入射束被引導(dǎo)到其上的樣品的位置產(chǎn)生測量光譜；這樣的光譜可以被呈遞為每通道的計數(shù)(縱坐標)對通道號(橫坐標)的圖表，與強度對能量相對應(yīng)，且一般包括各種峰值——其能量可以被用來識別生成的元素(物質(zhì))，以及其高度(原則上)可以被用來估計生成的元素的相對數(shù)量。然后人們自動移動樣品和/或射束，使得射束被引導(dǎo)到樣品上的新位置上，并在所述新位置處自動重復(fù)上面所描述的過程(這種自動動作被指定，例如，借助于控制用來支配光譜裝置的操作(的方面)的處理器/控制器(的方面)的軟件)。這種技術(shù)在礦物學(xué)領(lǐng)域是特別有用的，其中小的樣品可能包含許多不同種類的礦物；然而，其有用性在例如冶金、微生物學(xué)和半導(dǎo)體科學(xué)的領(lǐng)域中也是不證自明的。對于有關(guān)EDX/EDS的更多信息，對以下網(wǎng)頁進行參考:
http://en.wikipedia.0rg/wiki/Energy_Dispersive_Spectroscopy如這里所采用的，術(shù)語EDX/EDS涵蓋了所謂的波長色散X射線光譜術(shù)(WDX或WDS)。該后一種技術(shù)可以被視為EDX/EDS的特定改進，其中對從樣品出現(xiàn)的X射線進行過濾(例如，借助于特定類型的晶體)，使得只有給定波長的X射線在任何給定時刻被計數(shù)。
[0008]另一個此類已知技術(shù)是X射線熒光光譜術(shù)，其通常使用首字母縮寫詞XRF指代。這種技術(shù)與EDX/EDS類似，除了在輸入射束中包括X射線或伽馬射線光子而非帶電粒子。對于有關(guān)XRF的更多信息，對以下網(wǎng)頁進行參考:
http://en.wikipedia.0rg/wiki/X-ray_fluorescence
又一個此類技術(shù)是質(zhì)子誘發(fā)X射線發(fā)射(PIXE)，其中輸入射束包括質(zhì)子。在以下參考中更詳細地描述了這種技術(shù):
http://en.wikipedia.0rg/wiki/PIXE
盡管它們是有用的，但是這些已知技術(shù)確實遭受到某些挫折。例如:
(i)一個問題在于所利用的物理過程(束縛電子的排出和去激發(fā))的性質(zhì)，并且該問題是由以下事實所引起的，即關(guān)于經(jīng)由這種機制產(chǎn)生光子，并非所有元素都示范出相同的“亮度”。結(jié)果，假定測量期期間的固定計數(shù)時間(累積時間)，對于樣品中的不同元素，可以積累顯著不同的光子計數(shù)值。即使對于單個元素，發(fā)射光譜通常將包括多個不同高度的峰值一其中一些可能如此之高以至于在光譜中占支配地位，而另一些可能只略高于所獲得的數(shù)據(jù)中的微小凸起。然而，當(dāng)對來自`顯著不同亮度的若干元素的光子同時進行計數(shù)時，最高和最低峰值之間大小上的差異甚至可以更大。除非顯著增加計數(shù)時間，否則這樣的峰值高度的寬范圍可使更小的峰值在背景噪聲中被丟失/忽略；然而，以這種方式增加計數(shù)時間必然招致顯著的吞吐量懲罰，這通常是不期望的。
[0009](ii)另一個問題在于所采用檢測器的工作方法(modus operandi),其根據(jù)光子被感知的能量將光子分類到不同的“通道”中，并在所分配計數(shù)時間內(nèi)對每個通道中的光子數(shù)進行計數(shù)。該分類過程本質(zhì)上是串行的，并且當(dāng)檢測器面臨快速的時間演替中兩個接連光子的到來(傳統(tǒng)上被稱為“堆積(pile-up)”的事件)時，可能陷入混亂。假定這些光子分別具有能量E1和E2,由于光子的時間間隔沒有足夠大到允許將它們之間的轉(zhuǎn)折點確信地區(qū)別于噪聲影響，由檢測器所采用的處理電路可能不確定關(guān)于其只是已“看到”兩個不同的光子還是具有能量EJE2的單個光子。為避免使所積累的數(shù)據(jù)“變壞(spoil)”，這種堆積事件傳統(tǒng)上被所述處理電路丟棄。在涉及來自樣品的受激光子(X射線)輻射的相對高通量的測量情況中，許多潛在有用的數(shù)據(jù)可能不得不以這種方式被丟棄，使得測量質(zhì)量將不可避免地受損。有些諷刺的是，盡管由較高的光子通量，但對于所采用的檢測器而言，可能只有相對很少的有用數(shù)據(jù)，其結(jié)果是:所獲得的光譜可能具有噪聲和相對低的分辨率，并且其一個或多個峰值高度可能不再被可靠地用來估計正在討論的生成一個或多個峰值的一個或多個元素的相對數(shù)量。
[0010](iii)問題(i)和(ii)趨于互相加劇。例如，考慮具有高亮度的元素，如(i)中所提到的。由該元素所產(chǎn)生的高光子通量可以“壓倒(overwhelm)”所采用檢測器的處理電路，由于重現(xiàn)堆積而引起檢測效率上的劇烈下降。由于具有較低亮度的元素，這種下降轉(zhuǎn)而又使其甚至更難以有效地檢測(較弱的)譜峰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]解決這些問題是本發(fā)明的一個目的。更具體而言，本發(fā)明的一個目的是提供一種可以更有效地應(yīng)對具有基本上有差異的亮度的元素在樣品中同時出現(xiàn)的光譜方法。此外，本發(fā)明的一個目的是這樣的方法應(yīng)該能夠以更有效的方式處理數(shù)據(jù)堆積。
[0012]這些和其他目的在如開篇段落中所規(guī)定的方法中被實現(xiàn)，其特征在于下列步驟:
-選擇將影響所述受激光子輻射通量的大小的輸入射束的射束參數(shù)；
-針對樣品上第一組位置內(nèi)的每個位置，使用所述射束參數(shù)的第一值來積累光譜；
-針對樣品上第二組位置內(nèi)的每個位置，使用與所述第一值不同的所述射束參數(shù)的第二值來積累光譜。
[0013]在導(dǎo)致本發(fā)明的研究中，發(fā)明人得到的深刻理解是，在執(zhí)行光譜術(shù)的許多情況中，人們通常(至少最初)對定性分析(即，究竟是否存在某種元素)比對定量分析(即，存在多少該元素)更感興趣；因此，光譜數(shù)據(jù)的一定失真(借此操控峰值的相對高度)在許多情況下，將產(chǎn)生可接受的結(jié)果。此外，發(fā)明人意識到，雖然調(diào)整計數(shù)時間在原則上可以提供“增大”光譜中較弱峰值的手段，但其將不會解決上面所闡述的堆積問題。在解決這些難點的新方法中，發(fā)明人得到兩步(或多步)光譜術(shù)的想法，涉及使用輸入射束的適合射束參數(shù)的不同值(例如，射束電流或射束能量)在不同樣品位置處積累光譜。調(diào)整所選擇的射束參數(shù)不僅允許如上文所提及的弱峰值增大，而且其還允許對從樣品產(chǎn)生的受激光子通量的強度進行調(diào)整，并從而對高通量情況下堆積的發(fā)生進行調(diào)整。理想的情況下，使用不同的射束參數(shù)值在不同樣品位置處獲取不同的光譜，允許為樣品中的低亮度和高亮度元素二者進行數(shù)據(jù)的單獨并且仍并發(fā)的優(yōu)化。例如:
-選擇將產(chǎn)生高光子通量的射束參數(shù)值，人們可以檢查來自低亮度第一元素的相對弱的光譜數(shù)據(jù)。同時存在的高亮度第二元素可以引起堆積的顯著發(fā)生，其將危及對應(yīng)光譜的質(zhì)量。在現(xiàn)有技術(shù)中，人們將僅不得不忍受這種失配。
[0014]-然而，在當(dāng)前發(fā)明中，先前的光譜測量僅僅是第一測量。當(dāng)前發(fā)明引入第二測量，其中此時調(diào)整所選擇的射束參數(shù)，以便使所觀察到的光子通量降低到將減輕上面所提到的堆積問題的水平。此時測量第二光譜，其將產(chǎn)生針對所述第二元素的更可靠的數(shù)據(jù)。
[0015]-作為一個整體，已根據(jù)當(dāng)前發(fā)明進行其光譜分析的一般樣品，可以包括不同位置的“鑲嵌圖案(mosaic)”——一些(最終)使用射束電流的第一值(例如，適用于高亮度元素的光譜術(shù))進行調(diào)查，而其他(最終)使用射束參數(shù)的不同的第二值(例如，適用于低亮度元素的光譜術(shù))進行調(diào)查。這里使用詞語“最終”是因為，在給定位置處，可以使用不同的射束參數(shù)值積累若干不同的光譜，而這些中最優(yōu)的一個(例如，在分辨率/信噪比方面)最終可以評為是用于特定目的(例如定性分析)的“最佳”樣本；當(dāng)然，其他的積累光譜可能更好地適用于其他目的(例如定量分析)。在這種情境中，應(yīng)當(dāng)注意的是，這里所規(guī)定的第一和第二組位置可以重疊，或一個可以是另一個的子集，或它們可以相同。任一子集(或二者)可以(或可以不)對應(yīng)于進行測量的整個系列的位置。[0016]本發(fā)明所主要確認的是，代替試圖使用所述射束參數(shù)的通用(普遍適用(blanket))值在樣品上的所有位置處積累光譜，將射束參數(shù)作為樣品上位置的函數(shù)進行調(diào)整(修整)，并從而獲取每個位置的最為最優(yōu)的光譜，可能是更好的。
[0017]如上文所闡述，由檢測器所分析的受激光子輻射的通量是由輻射的輸入射束與樣品原子中的束縛電子的排出相互作用所生成。在本發(fā)明中，為了控制該通量的大小而被調(diào)整的輸入射束參數(shù)，通過為所述排出相互作用調(diào)整反應(yīng)橫截面來這樣做。例如，這可以按照下列方式來實現(xiàn):
-調(diào)整每單位時間輸入射束中入射粒子的數(shù)量，即調(diào)整射束強度(在帶電粒子束的情況下其相當(dāng)于射束電流)。在用來產(chǎn)生電子的Schottky發(fā)射器(或其他源，例如熱離子槍)的情況下，射束電流調(diào)整可以例如通過在電子束路徑中定位一個或多個聚光器透鏡和光闌，并使用一個或多個聚光器透鏡來改變撞擊在光闌上的射束的直徑來實現(xiàn)；這相應(yīng)地改變光闌下游的射束中的電流。另一方面，在通過減速電子流來產(chǎn)生其輸出(例如，產(chǎn)生軔致輻射(Bremsstrahlung)或同步加速器福射)的X射線源的情況下，射束強度可以通過改變所述電子流的電流來調(diào)整。
[0018]-調(diào)整入射射束中各個粒子的能量，其將影響排出相互作用的量子效率。例如，在帶電粒子束的情況下，這可以通過調(diào)整用來加速射束的電位的大小來實現(xiàn)。相應(yīng)地，在如上文所提到的X射線源的情況下，射束能量可以通過改變所述電子流的能量來調(diào)整。
[0019]-調(diào)整(有效的)射束橫截面，例如使用光闌，或通過改變樣品上射束的入射角。
[0020]在EDX/EDS的情況下，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)射束電流尤其適用于本發(fā)明的情境中的調(diào)難
iF.0
[0021]在當(dāng)前發(fā)明的一個方法中，人們可能嘗試在繼續(xù)移動到下一個位置之前，在給定位置處(以其相應(yīng)的射束參數(shù)值)來積累(至少)兩個不同的光譜；這樣的方法可以被稱為伴有射束參數(shù)的“運行中(on-the-fly)”調(diào)整。然而，典型地，射束參數(shù)的調(diào)整是相對緩慢的過程，使得其運行中調(diào)整將會趨于伴有顯著的吞吐量懲罰。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法的替代實施例包括以下步驟:_選擇射束參數(shù)的所述第一值；
-在第一測量運行中，在針對所述第一組位置中的每個位置獲取光譜的同時，維持射束參數(shù)的所述第一值；
-選擇射束參數(shù)的所述第二值；
-在第二測量運行中，在針對所述第二組位置中的每個位置獲取光譜的同時，維持射束參數(shù)的所述第二值。
[0022]這種方法只調(diào)整射束參數(shù)一次，而不是運行中調(diào)整?，F(xiàn)在將討論這種方法的特定實施例。
[0023]如上文所闡述，當(dāng)堆積數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，現(xiàn)有技術(shù)的光譜方法僅將其丟棄。當(dāng)前發(fā)明人認為這是浪費且低效率的，并已設(shè)計出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例，其中堆積被更有效地處理。這樣的實施例包括下列步驟:
-在所述第一測量運行期間，如果檢測器遇到由低于給定接受值的時間間隔所分離的兩個連續(xù)光子，則生成事件信號；
-如果在給定位置Lf處，所生成的事件信號的數(shù)量超過特定閾值，則生成標志信號，并將位置Lf存儲在存儲器中； -響應(yīng)于標志信號的生成，選擇射束參數(shù)的所述第二值，以便降低受激光子輻射的所述通量的大??；
-選擇第二組位置以至少包括位置Lf的子集。
[0024]該實施例利用當(dāng)前發(fā)明的固有的兩步方法，以便標記和重新訪問樣品上的顯著堆積位置。如果堆積數(shù)據(jù)被盲目地丟棄(如在現(xiàn)有技術(shù)中)則這導(dǎo)致本征地具有降低質(zhì)量的光譜(如上文所闡述)。然而，發(fā)生顯著堆積行為的樣品上的標記位置將向分光鏡用戶通知來自正在討論的位置的光譜受到危及，并且將給予其使用調(diào)整的射束參數(shù)值在那些位置重新積累光譜的機會，該調(diào)整的射束參數(shù)值將使來自樣品的受激光子通量降低到使堆積事件減少到較不顯著水平的值。在此實施例的情境下，應(yīng)當(dāng)注意以下內(nèi)容:
-如這里所提到的事件信號的生成是一種統(tǒng)計效應(yīng)，其可以在任何時間發(fā)生，即使對于相對低水平的受激光子通量而言；這是為何僅當(dāng)在特定位置處的事件信號的數(shù)量超過預(yù)先選定(酌情決定)的閾值時生成標志信號的原因，其定義什么被認為是在統(tǒng)計上重要的。例如，這樣的閾值可能大約為50。
[0025]-所述接受值(用在觸發(fā)事件信號中)(對于許多通常可獲得的檢測器而言)也是可調(diào)整的。然而，在如當(dāng)前發(fā)明中所使用的檢測器中的配準時間和配準精度(能量分辨率)之間一般存在權(quán)衡:選擇更短的配準時間(以便減少堆積的機會)將產(chǎn)生可以用其測量配準光子的能量的確定性上的隨之而來的下降，反之亦然。
[0026]-至于針對其積累第二光譜的位置Lf的所述子集，這是酌情決定的，并且通常將取決于特定樣品調(diào)查的情況，例如可用時間、樣品的重要性、調(diào)查的性質(zhì)、分光鏡用戶的個人偏好等。該子集可以包括所有的位置Lf，或僅其中一些。例如，還可以針對除標志位置Lf之外的位置積累第二光譜。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這些要點，并將能夠在這些問題上視需要/要求來做出適當(dāng)?shù)倪x擇。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，當(dāng)前發(fā)明的方法中所采用的射束參數(shù)的特定的第一和第二值的選擇是酌情決定的，并且一般將取決于給定測量/樣品/用戶的特定情況。例如，取射束電流作為所采用射束參數(shù)的具體示例，如果第一射束電流值I1被用來在給定位置處積累第一光譜并且在該位置處生成堆積標志，則被用來在該位置處積累第二光譜的第二射束電流值I2可以是(例如):
-任意選擇，作為迭代的“試錯(tr i a 1-and-error ) ”方法的一部分。例如，人們可以選擇I2 = 0.75 I1，且如果仍然觀察到堆積行為，則采用更小的值，例如I2 = 0.5 I1等。
[0029]-使用包含受激光子通量的生成及其檢測的物理性質(zhì)的模型進行估計，并且，例如，在先前測量的基礎(chǔ)上進行校準/改進。
[0030]-基于具有類似情形的以往經(jīng)驗來進行選擇。
[0031]類似地，如果所采用的第一射束電流值I1在特定的位置處沒有引起堆積標志的生成，則在該位置處積累第二光譜時，存在潛在的余地以用于人們來選擇更大的射束電流值I2O用來執(zhí)行本發(fā)明的分光鏡可以具備用戶界面，用戶可以在該用戶界面上預(yù)先選擇將被用在第一和第二(以及可能另外的)測量運行中的射束參數(shù)的值，和/或具備可以自行決定適當(dāng)?shù)纳涫鴧?shù)值的(半)自主處理器。
[0032]如上文已闡述的，當(dāng)積累光譜時，現(xiàn)有技術(shù)的光譜技術(shù)趨于丟棄堆積數(shù)據(jù)，因為這種數(shù)據(jù)由于其特殊性質(zhì)而趨于是不可靠的。如先前所談?wù)摰?，這是浪費且低效率的，并且本發(fā)明人尋求更實際的替代方案。為此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的進一步的實施例中:
-如果在位置Le處生成事件信號，則與該事件信號相關(guān)聯(lián)的檢測器數(shù)據(jù)被存儲在緩沖器中；
-來自該緩沖器的數(shù)據(jù)被包括在針對位置Le所積累的光譜中，但被標記為與事件信號相關(guān)聯(lián)。
[0033]實踐中，這樣的緩沖器數(shù)據(jù)將自身表現(xiàn)為在可疑能量值(由于檢測器的處理電路已將具有能量E1和E2的兩個順序光子誤解為是具有能量EfE2的單個光子的事實)處的一個或多個額外的峰值。雖然這樣的偽峰值不能在解釋得到的光譜時被“字面上采用”，但對專家來說它們?nèi)钥梢允怯袃r值的信息源，該專家一般將能夠做出關(guān)于作為偽峰值基礎(chǔ)的單獨的能量EpE2的有根據(jù)的猜測；然后，以這種方式從偽峰值所預(yù)言的數(shù)據(jù)可以與光譜中的真峰值一起被使用，以執(zhí)行例如正在討論的生成光譜的元素的數(shù)量的更準確的分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]現(xiàn)在將在示例性實施例和示意性附圖的基礎(chǔ)上更詳細地闡明本發(fā)明，其中:
圖1呈遞了用其可以執(zhí)行根據(jù)當(dāng)前發(fā)明的方法的帶電粒子顯微鏡(在SEM的情況下)的方面的縱向截面圖。
[0035]圖2示出了針對特定冶金樣品所獲得的EDX/EDS光譜的示例。
[0036]圖3示出了以不同的測量設(shè)定謝束電流、計數(shù)(累積)時間、配準時間)所積累的，針對鑰的三個EDX/EDS光譜的集合。
[0037]在圖中，在相關(guān)的地方，使用對應(yīng)的參考符號來指示對應(yīng)的部分。
【具體實施方式】
[0038]實施例1
圖1示出了帶電粒子顯微鏡400，其在這種情況下是SEM。顯微鏡400包括粒子光學(xué)鏡柱402，其產(chǎn)生帶電粒子束404 (在這種情況下是電子束)。粒子光學(xué)鏡柱402被安裝在真空腔406上，其包括用于保持樣品410的樣品架/臺408。使用真空泵(未示出)來將真空腔406抽空。借助于電壓源422，可以將樣品架408或至少樣品410偏置(浮置)到相對于接地的電位。
[0039]粒子光學(xué)鏡柱402包括電子源412、用以將電子束404聚焦到樣品410上的復(fù)合透鏡系統(tǒng)414、416以及偏轉(zhuǎn)單元418。關(guān)于檢測器，該裝置配備有:
-第一檢測器420，用于檢測響應(yīng)于由射束404進行的輻照而從樣品410放射的受激光子輻射的通量。在本示例中，檢測器420是X射線檢測器，例如EDX/EDS檢測器。
[0040]-第二檢測器100，用于檢測響應(yīng)于由射束404進行的輻照而從樣品410所發(fā)射的不同類型的受激輻射。在本示例中，檢測器100是分段的電子檢測器，其可以被用來檢測例如反向散射電子/次級電子。
[0041]如這里所描繪的，該裝置使用這兩種檢測器類型；但是，這純粹是一種設(shè)計/實現(xiàn)方式選擇，并且如果需要，也有可能只使用這些檢測器類型之一。該裝置進一步包括計算機處理裝置(控制器)424，尤其是用于控制偏轉(zhuǎn)單元418、透鏡414和檢測器420、100，以及將從檢測器420、100所收集到的信息顯示在顯示單元426上。
[0042]通過使射束404在樣品410上掃描，受激輻射(包括，例如，X射線、紅外/可見/紫外光、次級電子以及反向散射(BS)電子)從樣品410放射。由于所發(fā)射的輻射是位置敏感的(由于所述掃描運動)，因此從檢測器420、100所獲得的信息也將是位置相關(guān)的。來自檢測器420、100的信號由處理裝置424進行處理，并被顯示在顯示單元426上。這種處理可以包括多種操作，例如合并、積分、相減、偽著色、邊緣增強以及對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他處理。此外，例如，如被用于粒子分析的自動識別過程可以被包括在這種處理中。
[0043]應(yīng)當(dāng)注意的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解這樣的結(jié)構(gòu)的許多改進和替代方式，包括，但不限于，對從樣品410放射的(紅外/可見/紫外)光的檢測、雙射束(例如用于成像的電子束404和用于加工(或在某些情況下用于成像)樣品410的離子束)的使用、在樣品410處受控制的環(huán)境(例如，維持幾個mbar的壓力(如被用在所謂的環(huán)境SEM中)或通過導(dǎo)入氣體，諸如蝕刻或前驅(qū)氣體)的使用，等等。
[0044]所描繪的顯微鏡400可以被用來積累EDX/EDS光譜，如下:
-通過移動樣品架408和/或射束404，來相對于射束404的光軸(未描繪)對樣品410進行定位。這種運動被實現(xiàn)，以便將樣品410的特定位置放置在射束404的路徑中；
-當(dāng)射束404撞擊樣品的所述位置時，如上文所闡述的，其將生成(尤其是)X射線(受激光子輻射)的通量。該通量將包括(典型地)各種能量的X射線光子流。部分該通量撞擊檢測器420的檢測孔徑，其包括光電轉(zhuǎn)換器。響應(yīng)于X射線光子的配準，該轉(zhuǎn)換器生成電子簇射，以及然后該電子簇射可以由與檢測器420相關(guān)聯(lián)的處理電路進行處理。這種電路可以位于檢測器內(nèi)/上，和/或在其外部；
-檢測器420 (與其相關(guān)聯(lián)的處理電路一起)是所謂的多通道檢測器，因為其能夠根據(jù)能量(通道)對配準的X射線光子進行分類，并對每個通道的配準事件的數(shù)量進行計數(shù)。例如(在后面更詳細地討論)，當(dāng)這種信息被被圖形呈遞(在給定的計數(shù)時間/累積時間內(nèi))時，其產(chǎn)生測量的光譜，如圖2中所圖示的。
[0045]-在已經(jīng)以這種方式針對所述位置獲得光譜之后，通過引起樣品架408和射束404的適當(dāng)?shù)南鄬\動，人們可以繼續(xù)移動到樣品410上隨后的位置。
[0046]在本發(fā)明的情境中，不是所有這種光譜(最終)都使用射束404的相同的射束參數(shù)來積累。而是，將射束參數(shù)(例如射束電流)使用復(fù)合透鏡系統(tǒng)414的某些組件(例如聚光器透鏡)來進行調(diào)整，并且人們可以使用該射束參數(shù)的不同值(在相同或不同的位置處)積累相應(yīng)的第一和第二光譜。在數(shù)據(jù)堆積發(fā)生在第一光譜的累積期間的情形中，這種方法可能具有特定的有用性；在這種情況下，對所選擇的射束參數(shù)值進行調(diào)整以便(顯著地)降低來自樣品410的(X射線的)受激光子通量，由此在第二光譜的積累期間堆積的發(fā)生將被避免，或至少被減少。
[0047]實施例2
圖2示出了從冶金樣品所積累的EDX/EDS光譜。光譜是沿縱坐標的測量強度(與每個通道的光子計數(shù)成比例)對沿橫坐標以keV為單位的光子能量(由光子被與檢測器相關(guān)聯(lián)的處理電路分類到其中的通道所確定)的曲線圖。光譜示出了被疊加在較低背景上的多個不同的峰值。
[0048]這些峰值的特定集合的位置和相對高度是生成它們的元素的特性。例如，在所描繪的光譜中，釩(V)在大約0.5、4.9和5.4 keV的能量處生成三個一組的(可區(qū)分的)峰值。另一方面，鉻(Cr)是造成在大約0.5、5.4和5.95 keV處的峰值的原因(其中兩個顯然與釩的對應(yīng)峰值在沿水平軸所采用的能量分辨率上一致)。
[0049]現(xiàn)在繼續(xù)移動到圖3，這示出了針對另一個樣品，在包括相對高濃度的鑰(Mo)的位置處所積累的三個EDX/EDS光譜的集合。縱坐標示出每個通道的計數(shù)，而橫坐標示出以eV為單位的能量。在所描繪的能量范圍中，理想情況下Mo展示出兩個特征峰值——所謂的La和Li3 1峰。對以下內(nèi)容進行更詳細地描繪:
-圖3A:該光譜是使用相對低的輸入射束電流、相對長的計數(shù)(累積)時間、以及相對較長的配準時間(低計數(shù)率)所積累的。其是相對“理想的”光譜，其中La特征作為在約2.29keV處的高峰是清晰可見的，而Li31特征自身表現(xiàn)為在約2.37 keV處的較低的“肩”。但是，該光譜的良好細節(jié)和分辨率是以吞吐量為代價的。
[0050]-圖3B:在致力于增加吞吐量時，該光譜使用較高的輸入射束電流和較短的計數(shù)(累積)時間來進行積累。與圖3A相比，存在大幅降低的計數(shù)的數(shù)量，而光譜相應(yīng)地有更多噪聲。La和LP I特征仍然是可見的,但增加的噪聲水平使LP I肩更加難以辨別。降低的光譜質(zhì)量是由于堆積的大發(fā)生率，大部分堆積被所采用的檢測器的處理電路所丟棄，但其中的少數(shù)“通過”(例如，由于兩個光子完全同時到達)，具有的結(jié)果是在約4.6和4.7 keV處的小的偽峰值。
[0051]-圖3C:該光譜使用較短的配準時間進行積累，以便降低堆積的發(fā)生率。結(jié)果，計數(shù)被增加而噪聲被降低。但是，如上文已經(jīng)解釋的，較短的配準時間帶來了能量分辨率上隨之而來的降低。因此，Li3 I肩現(xiàn)此時在不再是(清晰)可見的。
[0052]在此示例中，清楚的是，至少在正在討論的Mo富集的位置處，與圖3B或3C的光譜相比，人們可以更好地使用圖3A的光譜。因此，在該Mo富集的位置處，相對低的輸入射束電流給出最令人滿意的結(jié)果。另一方面，在不同的元素(濃度)具有過肩(overhand)的另一個位置處，不同的射束電流值可能是值得推薦的。從而，產(chǎn)生了對積累光譜的特定的樣品位置所修正的射束電流(或其他射束參數(shù))的想法。
【權(quán)利要求】
1.一種使用光譜裝置檢查樣品的方法，包括以下步驟: -將所述樣品安裝在樣品架上； -將輻射的聚焦輸入射束引導(dǎo)到所述樣品上的位置上，從而產(chǎn)生使受激光子輻射的通量從所述位置放射的相互作用； -使用多通道光子計數(shù)檢測器檢查所述通量，從而針對所述位置積累測量光譜； -針對所述樣品上的一系列連續(xù)位置，自動重復(fù)所述引導(dǎo)和檢查步驟， 其特征在于下列步驟: -選擇將影響所述受激光子輻射通量的大小的輸入射束的射束參數(shù)； -針對所述樣品上第一組位置內(nèi)的每個位置，使用所述射束參數(shù)的第一值來積累光譜； -針對所述樣品上第二組位置內(nèi)的每個位置，使用與所述第一值不同的所述射束參數(shù)的第二值來積累光譜。
2.如權(quán)利要求1中所要求保護的方法，包括以下步驟: -選擇所述射束參數(shù)的所述第一值； -在第一測量運行中，在針對所述第一組位置中的每個位置獲取光譜的同時，維持所述射束參數(shù)的所述第一值； -選擇所述射束參數(shù)的所述第二值；` -在第二測量運行中，在針對所述第二組位置中的每個位置獲取光譜的同時，維持所述射束參數(shù)的所述第二值。
3.如權(quán)利要求2中所要求保護的方法，包括以下步驟: -在所述第一測量運行期間，如果所述檢測器遇到被低于給定接受值的時間間隔所分離的兩個連續(xù)光子，則生成事件信號； -如果在給定位置Lf處，所生成的事件信號的數(shù)量超過特定的閾值，則生成標志信號，并將位置Lf存儲在存儲器中； -響應(yīng)于標志信號的生成，選擇所述射束參數(shù)的所述第二值，以便降低所述受激光子輻射通量的大??； -選擇所述第二組位置以至少包括位置Lf的子集。
4.如權(quán)利要求3中所要求保護的方法，其中: -如果在位置Le處生成事件信號，則將與該事件信號相關(guān)聯(lián)的檢測器數(shù)據(jù)存儲在緩沖器中； -來自該緩沖器的數(shù)據(jù)被包括在針對位置Le所積累的光譜中，但被標記為與事件信號相關(guān)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項中所要求保護的方法，其中 -所述輸入射束包括從包括電子、X射線、伽馬射線、質(zhì)子、正電子或離子的組中所選擇的福射； -所述受激光子輻射的通量包括X射線； -所述射束參數(shù)是從包括電流和強度的組中選擇的。
6.如權(quán)利要求5中所要求保護的方法，其中 -所述輸入射束包括電子；-將所述受激光子輻射的通量使用能量色散X射線光譜術(shù)進行檢查。
7.一種被構(gòu)建和布置成執(zhí)行如權(quán)利要求1-6中的任一項中所要求保護的方法的帶電粒子顯微鏡。`
【文檔編號】G01N23/22GK103575755SQ201310310310
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】S.R.M.斯托克斯 申請人:Fei公司