用于获取电子反向散射衍射图样的方法和系统技术方案

提供了用于获取电子反向散射衍射图样的各种方法和系统。在一个实例中，通过将带电粒子束引向ROI内的多个撞击点并检测从所述多个撞击点散射的粒子来执行第一次扫描。基于检测到的粒子来计算所述多个撞击点中的每个撞击点的信号质量。基于每个撞击点的所述信号质量来计算所述ROI的信号质量。响应于所述ROI的所述信号质量低于阈值信号质量，执行对所述ROI的第二次扫描。可以基于检测到的来自所述第一次扫描和所述第二次扫描两者的粒子来形成样品的结构图像。

【技术实现步骤摘要】
用于获取电子反向散射衍射图样的方法和系统
本说明书总体上涉及用于获取反向散射电子的方法和系统，并且更具体地说，涉及数据驱动的电子反向散射衍射图样获取。
技术介绍
当用如电子束的带电粒子束照射样品时，样品可能产生各种类型的发射。其中，反向散射电子由高能电子组成，这些高能电子通过带电粒子束与样品原子之间的弹性散射相互作用而反射或反向散射出样品的相互作用体积。反向散射电子可以由检测器以二维电子反向散射衍射（EBSD）图样的形式收集。相互作用体积中的结构信息（如晶体取向）可以通过对EBSD图样进行分析和解释来确定。
技术实现思路
在一个实施例中，用于对样品进行成像的方法包括：通过将带电粒子束引向ROI内的多个撞击点并检测从多个撞击点中的每个撞击点散射的粒子来执行第一次扫描；基于从撞击点散射的检测到的粒子，计算多个撞击点中的每个撞击点的信号质量；基于每个撞击点的信号质量，计算ROI的信号质量，其中ROI的信号质量低于阈值信号质量；通过在计算ROI的信号质量之后，将带电粒子束引向ROI内的多个撞击点中的一个或多个并检测从ROI内的多个撞击点中的一个或多个散射的粒子来执行第二次扫描；和基于在第一次扫描和第二次扫描期间检测到的粒子，形成ROI的结构图像。以这种方式，可以减少带电粒子束在每个撞击点的停留时间。此外，可以基于获取的数据的质量来终止EBSD图样获取，从而可以减少总数据获取时间和带电粒子束对样品的损伤。应当理解，提供以上
技术实现思路
以便以简化的形式引入在详细描述中进一步描述的一系列概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出根据示例性实施例的用于电子反向散射衍射（EBSD）图样获取的成像系统。图2图示了基于EBSD图样来形成结构图像的实例程序。图3是用于基于数据驱动的EBSD图样获取来形成结构图像的方法的流程图。图4A、4B、4C、4D、4E和4F是随时间形成的撞击点的EBSD图样。图5A和5B示出了用于对感兴趣区域进行成像的不同扫描模式。图6示出了用于获取EBSD图样的示例性时间线。贯穿附图的若干视图，相似的附图标记指代对应的部分。具体实施方式以下描述涉及用于获取电子反向散射衍射（EBSD）图样并基于EBSD图样生成样品的结构图像的系统和方法。EBSD图样可以通过图1所示的成像系统来获取。在一个实例中，如图2所示，基于响应于带电粒子束撞击样品的撞击点而检测到的散射电子来生成EBSD图样。基于EBSD图样，可以提取撞击点处的结构信息，如晶体取向信息，并在结构图像中形成像素。通过在感兴趣区域（ROI）上扫描带电粒子束，可以生成ROI的结构图像。常规地，可以通过平面磷光体或直接电子检测器来检测EBSD图样。例如，在照射撞击点持续一个停留点之后，从检测器中读出了EBSD图样的一帧作为二维矩阵（即一帧）。用于获取每个EBSD图样的停留时间可以在0.1-100毫秒的范围内。停留时间增加可能会增大EBSD图样的信噪比，从而可以可靠地提取结构信息。但是，高强度信号可能会使检测器饱和。长的停留时间也会增加总数据获取时间，并可能对样品造成辐射损伤。即使以5,000fps的帧速率进行EBSD图样读出，获取ROI的所有EBSD图样也可能需要几分钟。此外，在数据获取过程期间带电粒子束可能会漂移。由于结构图像中不均匀的逐像素偏移，束漂移可能难以补偿。此外，当与EBSD图样获取一起执行能量色散X射线光谱法（EDS）时，长的停留时间可能会使EDS检测器饱和。为了解决上述问题，图3示出了用于基于数据驱动的EBSD图样获取来生成样品的结构图像的方法。代替常规的单帧读出，响应于电子撞击在检测器上而立即读出与每个电子有关的数据。以短的停留时间重复地扫描样品的ROI，直到ROI的信号质量达到阈值水平。以这种方式，与单帧读出方法相比，在单次扫描期间带电粒子束在ROI的每个撞击点处的停留时间可以减少两个数量级。此外，总数据获取时间取决于样品，这可以进一步减少对样品的辐射损伤。图4A-4F示出了基于在ROI的重复扫描期间从单个撞击点散射的粒子而生成的实例EBSD图样。撞击点的信号质量（在这种情况下为EBSD的质量）随着时间的推移而提高。可以基于每个撞击点的信号质量来调整成像参数，如针对ROI的每个单次扫描的扫描模式。图5A和5B示出了针对相同ROI的不同单次扫描的ROI的实例扫描模式。图6示出了用于获取EBSD图样的实例时间线。转到图1，实例带电粒子成像系统10，如扫描电子显微镜（SEM），可以用于获取EBSD图样。成像系统10可以包括放置在样品室120上的电子束柱110。电子束柱110包括电子源102，用于产生沿着发射轴线104的可选择的能量例如在500eV和30keV之间的高能电子束。电子束可以由透镜（106、108、118）、偏转器（112、114）和束限制孔（116）操纵以在样品126上形成精细聚焦的点。样品室120可以任选地包含气闸122，用于将样品引入其中并且将样品放置在样品保持器124上。样品保持器124可以使样品旋转或平移/偏移，使得样品表面上的ROI可以在可选择的倾斜角度下被精细聚焦的电子束照射。样品室120进一步包括一个或多个检测器，用于接收从样品发射的粒子。检测器可以包括用于检测X射线的EDS检测器140、用于检测反向散射电子的EBSD检测器（128或138）以及用于检测二次电子的Everhart-Thornley检测器130。EBSD检测器可以是位置敏感检测器。例如，响应于单个电子撞击检测器的事件，与该事件有关的数据，如撞击时间、在检测器上的相对撞击位置以及电子的能量可以从检测器传输到控制器132。在一个实例中，EBSD检测器是像素化检测器。电子束柱110和样品室120都可以与高真空泵连接以排空封闭的体积。样品可以相对于发射轴线104以不同的角度定位以获取样品的不同图像。例如，可以通过将样品126表面面向入射束定位而经由检测器130获取SEM图像。即，样品轴线与发射轴线104对准。可以通过将样品以相对于发射轴线104约70度的角度定位来经由EBSD检测器128获取EBSD图样。可以通过将样品以相对于发射轴线104小于45度的角度定位来经由EBSD检测器138获取EBSD图样。在一些实施例中，还可以通过将样品以相对于发射轴线成一定角度定位来获取SEM图像。在一些实施例中，（磁性或静电）透镜和电子源的工作所需的电压和/或电流由柱控制器134产生/控制，而控制器132为偏转器产生偏转信号并对检测器的信号进行采样。控制器132可以连接到显示单元136，用于显示信息，如样品的图像。控制器132还可以接收来自输入设备141的操作员输入。输入设备可以是鼠标、键盘或触摸板。控制器可以通过移动样品保持器124来相对于入射束平移、偏移或倾斜样品。控制器132可以通过经由偏转器112和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对样品进行成像的方法，其包含：/n通过将带电粒子束引向ROI内的多个撞击点，并检测从所述多个撞击点中的每个撞击点散射的粒子来执行第一次扫描；/n基于从所述撞击点散射的所述检测到的粒子，计算所述多个撞击点中的每个撞击点的信号质量；/n基于每个撞击点的所述信号质量，计算所述ROI的信号质量，其中所述ROI的所述信号质量低于阈值信号质量；/n通过在计算所述ROI的所述信号质量之后，将所述带电粒子束引向所述ROI内的所述多个撞击点中的一个或多个，并检测从所述ROI内的所述多个撞击点中的所述一个或多个散射的粒子来执行第二次扫描；和/n基于在所述第一次扫描和所述第二次扫描期间所述检测到的粒子，形成所述ROI的结构图像。/n

【技术特征摘要】
20190702 US 16/4607491.一种用于对样品进行成像的方法，其包含：
通过将带电粒子束引向ROI内的多个撞击点，并检测从所述多个撞击点中的每个撞击点散射的粒子来执行第一次扫描；
基于从所述撞击点散射的所述检测到的粒子，计算所述多个撞击点中的每个撞击点的信号质量；
基于每个撞击点的所述信号质量，计算所述ROI的信号质量，其中所述ROI的所述信号质量低于阈值信号质量；
通过在计算所述ROI的所述信号质量之后，将所述带电粒子束引向所述ROI内的所述多个撞击点中的一个或多个，并检测从所述ROI内的所述多个撞击点中的所述一个或多个散射的粒子来执行第二次扫描；和
基于在所述第一次扫描和所述第二次扫描期间所述检测到的粒子，形成所述ROI的结构图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：基于在所述第二次扫描期间从所述多个撞击点中的所述一个或多个散射的所述检测到的粒子，更新所述多个撞击点中的所述一个或多个的所述信号质量；和基于所述多个撞击点中的所述一个或多个的所述信号质量，更新所述ROI的所述信号质量，其中所述ROI的更新后的信号质量高于所述阈值信号质量。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中基于从所述撞击点散射的所述检测到的粒子计算所述多个撞击点中的每个撞击点的所述信号质量包括：基于从所述撞击点散射的所述检测到的粒子，形成每个撞击点的衍射图样，和基于每个撞击点的对应衍射图样，计算每个撞击点的所述信号质量。


4.根据权利要求3所述的方法，其中通过检测器检测从所述多个撞击点中的每个撞击点散射的所述粒子，并且基于从所述撞击点散射的所述检测到的粒子形成每个撞击点的所述衍射图样包括：记录所述检测到的粒子中的每一个在所述检测器上的位置；和基于所述检测到的粒子中的每一个的所述位置，形成所述衍射图样。


5.根据权利要求4所述的方法，其中基于每个撞击点的对应衍射图样计算每个撞击点的所述信号质量包括：基于每个撞击点的对应衍射图样的质量，计算每个撞击点的所述信号质量。


6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其进一步包含校正所述第一次扫描和所述第二次扫描之间的带电粒子束漂移。


7.根据权利要求1所述的方法，其中检测从所述多个撞击点中的每个撞击点散射的粒子包括：响应于每个散射粒子撞击检测器，记录所述撞击的散射粒子的能量或时间戳，以及所述撞击的散射粒子在所述检测器上的位置。


8.一种用于对样品进行成像的方法，其包含：
通过将带电粒子束引向感兴趣区域（ROI）的多个撞击点并检测从所述多个撞击点散射的粒子，重复地扫描所述样品的所述ROI；
在重复扫描期间，计算所述多个撞击点中的每个撞击点的信号质量，并在所述ROI的每个单次扫描之后，基于每个撞击点的所述信号质量，更新所述ROI的信号质量，其中基于从特定撞击点散射的所述检测到的粒子，计算所述特定撞击点的所述信号质量；
响应于所述ROI的所述信号质量高于阈值信号质量，终止所述重复扫描；和
基于在所述重复扫描期间的所述检测到的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯特斯卡尔，C·J·斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US