具有拉曼光譜能力的帶電粒子顯微鏡的制作方法【專利摘要】公開了一種具有拉曼光譜能力的帶電粒子顯微鏡。一種使用組合帶電粒子顯微鏡和拉曼光譜儀來檢查樣本的方法，由此：所述顯微鏡用一束帶電粒子來照射樣本，從而對樣本的區(qū)域進行成像；所述光譜儀采用寬度D的光斑來輻射地刺激并光譜地分析樣本的一部分，該方法包括以下步驟：使用帶電粒子顯微鏡來識別所述區(qū)域中的感興趣特征；將由拉曼光譜儀分析的所述部分選擇成包括此特征，其中：所述特征具有小于D的至少一個橫向尺寸；在使用拉曼光譜儀來分析所述特征之前，使用原地表面改性技術來引起來自所述特征的預期拉曼信號相對于來自除所述特征之外的所述部分的預期拉曼信號的積極性差別?！緦＠f明】具有拉曼光譜能力的帶電粒子顯微鏡【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種使用組合帶電粒子顯微鏡和拉曼光譜儀來檢查樣本的方法，由此:一所述顯微鏡用帶電粒子束來照射樣本，從而對樣本的區(qū)域進行成像；一所光譜儀米用寬度D的光斑來以福射方式模擬并以光譜方式分析樣本的一部分；該方法包括以下步驟:一使用帶電粒子顯微鏡來識別所述區(qū)域中的感興趣特征；一將由拉曼光譜儀分析的所述部分選擇成包括此特征。[0002]本發(fā)明還涉及其中能夠執(zhí)行此方法的帶電粒子顯微鏡?！?br>背景技術：
】[0003]如遍及本文所使用的，應符合以下說明來解釋隨后的術語:一短語“帶電粒子”涵蓋電子或離子(一般地，正離子，例如，諸如鎵離子或氦離子，然而負離子也是可能的；討論中的離子可以是帶電原子或分子)。術語還可指的是例如質子。[0004]一術語“顯微鏡”指的是用來創(chuàng)建一般地太小而不能用裸著的人眼以令人滿意的詳細度看到的對象、特征或部件的放大圖像的裝置。在帶電粒子顯微鏡(CPM)中，使用所謂的“粒子光柱”將帶電粒子的成像束指引到樣本上，其包括能夠用來操縱所述射束的靜電和/或磁性透鏡的集合，用于例如為其提供一定的聚焦或偏轉和/或緩解其中的一個或多個像差(aberrat1n)。[0005]一短語“拉曼光譜儀”(RS)指的是利用拉曼散射以便以光譜方式研究樣本的設備，由此，入射的(單色)光束(其可以是可見的，而且是例如紅外的或紫外的)經(jīng)歷樣本中的無彈性散射。針對關于此主題的更多信息，參見例如以下維基百科(Wikipedia)鏈接:http://en.wikipedia.0rg/wiki/Ramanscatteringhttp://en.wikipedia.0rg/wiki/Ramanspectroscopy一如在這里所提及的“組合”CPM和RS的概念可例如涵蓋:°包括原地RS模塊的CPM；□被相互連接從而具有共享樣本保持器的分開的CPM和RS裝置。[0006]在下面，作為示例，常常將在電子顯微鏡的特定背景下闡述本發(fā)明。然而，此簡化僅僅意圖用于清楚/說明性目的，并且不應被解釋為限制性的。[0007]電子顯微術是用于對顯微對象進行成像的眾所周知的技術。電子顯微鏡的基本種類已經(jīng)經(jīng)歷到多個眾所周知的裝置類別的演進，諸如透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及掃描透射電子顯微鏡(STEM)。在傳統(tǒng)電子顯微鏡中，成像射束在給定成像期(sess1n)期間“開啟”達延長的時間段；然而，其中基于電子的相對短的“閃光”或“突發(fā)”而發(fā)生成像的電子顯微鏡也是可用的，此方法例如在嘗試對移動的樣本或輻射敏感樣品進行成像時具有潛在的益處。[0008]當一束微粒輻射(諸如電子束或離子束)撞擊在樣本上時，其一般地以引起不同類型的發(fā)射輻射從樣本發(fā)出的方式與樣本相互作用。此發(fā)射輻射可例如包括二次電子、反向散射(BS)電子、可見/紅外/紫外光(陰極發(fā)光)和X射線。在這些輻射類型中，例如與閃爍器相結合地使用(固態(tài)或抽空)光電倍增管(PMT)，電子檢測起來是相對容易且廉價的。所述可見/紅外/紫外光的檢測也是相對簡單的，并且能夠再次地使用例如PMT(沒有閃爍器)或光電二極管單元來執(zhí)行。另一方面，X射線檢測器一般地傾向于是相對昂貴且緩慢的，但是其在執(zhí)行樣本的組成/元素分析方面是有用的，諸如在例如所謂的EDX(能量分散X射線光譜學)檢測器的情況下。在某些情況下(諸如在TEM中)，微粒輻射的入射束穿透(薄)樣本并從其重新出現(xiàn)，并且可以將此重新出現(xiàn)的射束用于成像目的或用來執(zhí)行元素分析(例如使用電子能量損失光譜學(EELS))。[0009]雖然傳統(tǒng)上某些光譜技術(諸如EDX和EELS)已在CPM中是可用的，但這些一般地具有有限的有用性，例如因為其并未給出關于其中布置所檢測元素的分子配置的(充分)信息。更有用/多用得多的光譜技術是拉曼光譜學，其使用光學輻射(光)的聚焦束而不是帶電粒子束來探測樣本。拉曼光譜學是相對快速和準確的，并且能夠提供關于參數(shù)的非常詳細的信息，該參數(shù)諸如分子組成、手征性、聚合物鏈長度、晶體結構、鍵形成等。使用組合CPM/RS的樣本分析因此允許用戶獲取形狀/幾何(并且還有某些元素)信息(用CPM)和組成/化學信息(用RS)兩者，并將這些不同類型的信息組合以實現(xiàn)更全面/有用的結果。例如，在礦物學/巖石學領域中，CPM分析能夠提供關于(礦物/晶體)粒度、形狀和位置的信息，并且RS分析能夠提供關于化學組成/濃度和晶體結構的信息，允許從(可能寶貴/稀有/昂貴/脆弱)樣本材料提取多得多信息。[0010]然而，雖然CPM和RS分析在其提供的信息的性質方面相互補充，但其也遭受相當大的不相容性。這與兩個技術使用不同類型的探測射束(帶電粒子對比光子)、具有很大不同的可達到橫向分辨率(約為納米對比微米)的事實有關。這在諸如礦物學/巖石學的領域或半導體工業(yè)中并不是這樣的問題，其中正在研究的結構(例如，礦物/晶體顆?；虬雽w器件)通常是相對大的一即大于CPM或RS的最小可達到的橫向分辨率。然而，在其它領域中一諸如納米技術、微生物學、分子科學、聚合物科學、催化科學、藥理學等一感興趣的結構可能比用RS的最大可達到的分辨率小得多，使得其很難從此結構提取有意義的RS信息?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0011]本發(fā)明的目的是解決這些問題。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種方法，由此能夠將拉曼光譜學更成功地與帶電粒子顯微術相組合，尤其是在具有亞微米尺寸的結構的分析中。更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種允許當與帶電粒子顯微術相組合地使用時相當大地改善拉曼光譜學的有效橫向分辨率的方法。[0012]在如在開頭段落中所闡述的方法中實現(xiàn)了這些及其它目的，其特征在于:一所述特征具有小于D的至少一個橫向尺寸；一在使用拉曼光譜儀來分析所述特征之前，使用原地表面改性技術來引起來自所述特征的預期拉曼信號相對于來自除所述特征之外的所述部分的預期拉曼信號的積極性差別。[0013]為了清楚的目的，應注意的是，語法“拉曼信號”在這里意圖指的是由在正在討論中的樣本處經(jīng)歷無彈性/拉曼散射的光產(chǎn)生的檢測器信號；此信號可包括一個或多個拉曼譜線。將此信號限定為“預期”僅僅是為了將其標記為未來事件,即為還有待于獲得的信號;術語“預期”不一定意味著一個人具有所述信號將看起來像什么的任何先驗知識/預測。關于“面對”CPM中的入射帶電粒子束且將面對RS的入射光束的樣本表面制定(enact)表面改性技術。短語“積極性差別”指示例如通過將諸如非期望“輔助”信號加強和/或使得更可識別和/或濾出的相對增強。[0014]在導致本發(fā)明的實驗中，發(fā)明人使用CPM來識別樣本集合中的感興趣的各種相對小的結構，并且然后嘗試對這些特征執(zhí)行拉曼光譜學。然而，由這樣的事實引起相當大的問題，即相關的特征中的許多具有比由所采用的RS在樣本上產(chǎn)生的探測光斑的尺寸小一個或多個數(shù)量級的橫向尺寸，并且因此明顯地小于RS的視場。例如，假定RS斑點大小/視場具有D=Iμm的直徑,具有特性尺寸d=50nm的特征將占用所述視場的小于1%。[0015]因此，如果從包括一個此特征的樣本的一部分獲得拉曼光譜，則(用理想化術語):一來自所述部分的拉曼信號的小于1%將來自感興趣特征，導致相對差的信噪比；一所述拉曼信號的超過99%將來自未知且本質上無關的材料。[0016]這種情形可能比尋找謗語的“干草堆(haystack)里的針”更壞，因為這種實例中的干草堆一般地將是完全未知的，并且針也可能是(基本上)未知的。此效果可能如此嚴重，以致于基本上致使任何此RS分析本質上是無用的。然而，從其用CPM進行工作的經(jīng)驗引出，發(fā)明人認識到可以在拉曼光譜學的領域中巧妙地使用在CPM中出于完全無關的目的所使用的某些專業(yè)化技術，從而朝著更大的特殊性、準確性和可靠性來對RS結果進行“預先操縱”。這是經(jīng)由通過正在研究中的樣本的適當預處理來改善所采用RS的有效橫向分辨率而實現(xiàn)的。本質上，本發(fā)明方法尋求引起來自感興趣特征的(預期)拉曼信號相對于來自圍繞/鄰接該特征的本質上不感興趣/無關“景觀(landscape)”的(預期)拉曼信號的積極性差另O。此差別可以經(jīng)由原地表面改性技術(SMT)的適當使用來實現(xiàn)，如下面將更詳細地闡明的。[0017]在本發(fā)明的實施例中，所述SMT選自包括電子束致沉積(EBID)、離子束致沉積(IBID)、電子束致蝕刻(EBIE)、離子束致蝕刻(IBIE)、聚焦離子束(FIB)銑削以及其組合的組。可以如下簡要地表征這些技術:一EBID和IBID是加法(additive)技術，其能夠被用來以非常高的(橫向)空間分辨率(約為納米)和可控厚度向樣本表面上沉積各種材料。使用噴嘴(或其它定量設備)來向所述表面給予氣相前體物質，在那里，其經(jīng)歷與聚焦電子束(EDIB)或離子束(IBID)的高度局部化相互作用，該相互作用以這樣的方式使得在相互作用的區(qū)域中引起固體材料到表面上的(最終)沉淀/沉積。針對更多信息，參見例如以下維基百科鏈接:http://en.wikiDedia.0rg/wiki/Electronbeam-1nduceddeposit1n一EBIE和IBIE分別地類似于EBID和IBID，不同的是所采用前體物質與電子/離子束之間的局部化相互作用在這種情況下引起相互作用區(qū)域中的表面蝕刻；這些技術因此是減法的(subtractive)而非加法的。為此，一個人一般地將采用與在EBID/IBID的情況下不同的前體物質。[0018]-FIB銑削是另一種減法技術，其能夠用來再次地以非常高的(橫向)空間分辨率引起來自樣本表面的材料的局部化切除/濺射。在這里，材料去除機制本質上在性質方面是物理而非化學的。針對更多信息，參見例如以下維基百科鏈接:http://en.wikiDedia.0rg/wiki/Focused1nbeam在所有這些技術中，在樣本表面上適當?shù)貟呙?光柵化所采用的電子/離子束將允許根據(jù)期望的圖案來沉積/去除材料。另外，在給定區(qū)域上使用多遍(pluralpasses)將允許在該區(qū)域中沉積/去除更大的材料深度(與單遍相比)。[0019]參考上文所使用的術語，并且如下面將更詳細地闡述的，這些技術能夠尤其用來實現(xiàn)以下效果中的一個或多個:一來自感興趣特征的(預期)拉曼信號的放大；一來自所述特征位于其中的“景觀”的(預期)拉曼信號的衰減；一來自所述“景觀”的(預期)拉曼信號到更加可識別(且因此更容易可減法的(subtractable))簽名(與來自所述感興趣特征的那個不同)的轉換。[0020]在本發(fā)明的特定實施例中，通過在除所述特征之外的所述部分的至少一部分上(即在所述“景觀”的至少一部分上)沉積覆蓋材料來實現(xiàn)上述積極性差別，由此，將所述覆蓋材料選擇成使得顯示選自包括以下各項的組的效果:一產(chǎn)生零拉曼信號；一產(chǎn)生相對弱的拉曼信號；一產(chǎn)生已知參考拉曼信號，以及其組合。在這種方法中，一個人基本上沉積改變所述特征位于其中的感知背景(perceivedsetting)的適當成形“掩膜”。在特定示例中,所采用的覆蓋材料可包括使用EBID/IBID沉積至例如10nm的厚度的碳基質(carboneousmatrix)中的鉬顆粒的分布。此覆蓋層將產(chǎn)生不同于來自所述特征的拉曼信號的已知/參考拉曼信號；所獲得光譜的適當操縱(例如，減法/過濾操作)允許從組合拉曼信號導出所述特征的光譜。[0021]在本發(fā)明的不同實施例中，通過在所述特征附近沉積增強結構來引起上述積極性差別，其結構用于將來自所述特征的拉曼信號放大。此結構可采取不同的形式，諸如在以下示例中所闡述的:(i)鄰近于特征，諸如所謂的“蝶形領結”結構的波導結構/納米天線。此結構充當?shù)入x子體諧振放大器。在蝶形領結天線的情況下，例如可以將蝶形領結的相對段/翼設置成使得跨騎感興趣特征。此結構可例如包括從Au(CO)Cl前體材料沉積(使用EBID或IBID)的(圖案化/成形)金層(其中“CO”表示羰基，C=O)一然而其它層材料，諸如Ag或Pd也是可設想的。在特定示例中:°此圖案化層的厚度(其是容易定義/控制的)近似為約50nm；°其被用來創(chuàng)建具有60nm(長度)X20nm(高度)的橫向段/翼尺寸且在其段/翼之間具有寬度15nm的中心間隙的蝶形領結。[0022]□寬度d=13nm的特征位于所述間隙中。注意到，如果該特征寬于間隙尺寸(即在當前情況下d>15nm)，那么將僅針對在該間隙內(nèi)的特征區(qū)域發(fā)生放大。理想地，該特征確切地與間隙一樣寬。[0023](ii)可以在特征的頂部上沉積非連續(xù)“網(wǎng)格”。此網(wǎng)格可例如包括給定尺寸和平均間距的金屬顆粒/納米點，由此，顆粒的尺寸應明顯低于在RS中所使用的光的波長。顆粒的材料應是使得產(chǎn)生等離子體波的相對低的阻尼。再次地，可使用金(例如)作為網(wǎng)格材料，并且可使用EDIB/IBID在Au(CO)Cl前體材料之外沉積。通過適當?shù)?從給予該前體材料的噴嘴)選擇前體材料的通量(流率(flowrate))，一個人能夠控制沉積觸發(fā)(電子或離子)束散射離開前體分子的程度；這樣，一個人能夠故意地增加主射束散射效應，使得在沉積的材料(在當前示例中的金)中自然地產(chǎn)生粒狀結構。其它候選網(wǎng)格材料包括例如Al。在特定示例中:D顆粒/納米點大小是3—15nm；D顆粒的平均間距是3—15nm；□用來產(chǎn)生此顆粒的Au(CO)Cl前體材料的通量為114分子/cm2(在樣本表面處)，在5nA的束電流下與EBID相組合。[0024]如在這里間接提到的網(wǎng)格本質上在納米點之間的空間中產(chǎn)生等離子體波的耦合。[0025](iii)一個人還可以設想在感興趣的特征附近沉積光子放大器結構，諸如光學諧振腔。[0026]針對關于結合EBID而使用Au(CO)Cl前體材料的金納米結構沉積的更多信息，參考以下(由本發(fā)明人的)期刊文章:J.J.L.Mulders等，J.Phys.D:Appl.Phys.45(2012),pp.475301及以下的。[0027]先前的兩個實施例以加法SMT為特征，但是如果期望的話，還可以使用減法SMT來執(zhí)行本發(fā)明；在這種實例中，通過從除所述特征之外的所述部分中(即從所述“景觀”的至少一部分中)去除材料來引起前述積極性差別。例如，可以使用FIB銑削(或EBIE/IBIE)來準確地從感興趣特征周圍去除材料，使得特征在被樣本表面中的“坑”圍繞的“柱”上留下來(remainbehind)。此坑的深度使得其底部本質上在探測RS束的焦點范圍(focalreach)外面，并且其寬度優(yōu)選地與RS視場/光斑的直徑D—樣大(或比其更大)。在特定示例中，此坑的深度可例如近似為約2—3Mm(使用諸如FIB銑削之類的技術在微小物質中通常能夠實現(xiàn)的深度)。[0028]在可以被看作涉及混合減法/加法技術的本發(fā)明的實施例中，如在前面段落中間接提到的被用來產(chǎn)生坑的SMT也引起在所述坑的底部中的某原子/分子物種的包含/注入。例如，使用Ga離子執(zhí)行的FIB銑削可以在坑底部中留下一層Ga摻雜劑。這樣，即使坑并未深到足以落在探測RS束的聚焦范圍外面，其底部也將用可識別Ga簽名產(chǎn)生拉曼光譜，可以將其從總拉曼光譜減去以顯示感興趣特征的光譜。[0029]如上文所討論的，本發(fā)明提供了一種其中當在先前已經(jīng)使用CPM研究的樣本上執(zhí)行時有效地改善拉曼光譜學可達到的分辨率的方式，由此，使用巧妙的SMT來允許RS對很好地在CPM的分辨能力內(nèi)但在RS的標稱分辨能力以下的特征“縮小”。為了以這種方式促進CPM和RS的共同使用，本發(fā)明的實施例為在研究中的樣本提供能夠被所采用的CPM和RS兩者檢測的對準標記。此標記應優(yōu)選地具有以下屬性:一其應具有能夠被CPM成像的形狀/大小；一其應具有能夠被RS“辨認”的化學簽名。[0030]根據(jù)本發(fā)明，例如，可以使用諸如EBID/IBID之類的SMT來提供正在討論中的對準標記。原則上，一個人還可能使用例如FIB銑削來實現(xiàn)此標記，由此，由FIB注入樣本中的Ga離子(例如)提供能夠在RS中辨認的化學簽名。該對準標記優(yōu)選地是相對小的，使得將對準準確度最大化，但是其必須大到足以在RS中是令人滿意地可檢測的。由于拉曼信號的強度將取決于生成其的材料的量，所以如果其具有相對大的厚度的話(作為對相對小的橫向面積的補償)，則具有相對小的橫向尺寸的標記仍能夠生成可接受的拉曼信號。在特定示例中，對準標記大約為RS的視場的大小。其可例如具有十字或光柵的形狀。[0031]參考先前段落的主題，技術人員將理解如何使用此對準標記。例如，可以為根據(jù)本發(fā)明的組合CPM/RS提供光學位置測量系統(tǒng)(包括例如干涉儀和/或編碼器)，其允許相對于(固定)參考點(例如關于計量框架)確定基板保持器(基板被安裝在其上)的位置坐標。使用此位置測量系統(tǒng)，一個人能夠相對于所選對準標記確定樣本表面上的感興趣的給定特征的坐標(例如通過記錄標記的坐標和特征的坐標，并且然后作減法)。如果然后將樣本從一個“站位(stat1n)”移動至另一個(例如從CPM至RS)，則可以在新站位處執(zhí)行“捕捉掃描”，使得對所述對準標記進行定位；一旦這個被定位，可以使用上文提及的坐標自動地對所述特征進行定位。此類型的對準/位置測量系統(tǒng)允許緩解潛在定位誤差一諸如移位、傾斜和旋轉誤差。作為對光學位置測量系統(tǒng)的替代，一個人還可以設想基于其它原理的位置測量系統(tǒng)，例如，諸如電容測量；技術人員將熟悉此可能的替代?！緦＠綀D】【附圖說明】[0032]現(xiàn)在將基于示例性實施例和所附示意圖來更詳細地闡述本發(fā)明，在所述附圖中:圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例的正視圖，其中能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。[0033]圖2描繪在使用中時的圖1的裝置的一部分的方面的平面圖，更特別地圖1的拉曼光譜儀的視場。[0034]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的在獲得拉曼光譜之前的特定表面改性技術的執(zhí)行之后的圖2的主題。[0035]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的獲得拉曼光譜之前的不同表面改性技術的執(zhí)行之后的圖2的主題。[0036]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的獲得拉曼光譜之前的另一表面改性技術的執(zhí)行之后的圖2的主題。[0037]在圖中，在相關的情況下，使用對應的參考符號來指示對應的部分?！揪唧w實施方式】[0038]實施例1圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置Δ的實施例的高度示意性描述，其中能夠制定根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。在圖中，帶電粒子顯微鏡(CPM)4和拉曼光譜儀(RS)6都位于共享真空外殼2中，RS6被相對于CPM4“離軸”設置(參見下文)。所述CPM4是所謂的“FIB-SEM”，如下面將更詳細地闡述的；然而，這不一定必須是該情況，并且所采用的CPM4可能替代地包括例如TEM。此外，在原則上可以將所采用的RS6布置成使得相對于CPM4是“同軸的”。技術人員將理解在這些方面能夠作出的各種選擇。[0039]在所述CPM4中，電子源8(例如，諸如肖特基槍)產(chǎn)生一束電子，其穿過用于使其聚焦到基板S的所選區(qū)域上的粒子光柱10。此粒子光柱10具有粒子光軸12，并且一般地將包括各種靜電/磁性透鏡、偏轉器、修正器(諸如消象散器)等。此聚焦電子束將與樣本S相互作用，其以這樣的方式使得引起從樣本S發(fā)射各種類型的“刺激”輻射一包括(例如)二次電子、反向散射電子、X射線和光輻射(陰極發(fā)光)一并且能夠借助于檢測器14、16來檢測這些輻射類型中的一個或多個。例如，檢測器14可以是組合閃爍器/PMT，并且檢測器16可以是例如EDX檢測器。[0040]除基于電子的功能之外，在這里所述的CPM4還具有基于離子的功能。為此，離子槍18產(chǎn)生一束離子(例如Ga離子)，其穿過用于使其聚焦到基板S上(在電子粒子光柱10的視場內(nèi))的粒子光柱20。此離子粒子光柱20具有粒子光軸22。離子粒子光柱20能夠用來執(zhí)行樣本S的基于離子的成像(例如，借助于檢測器14、16)和/或其能夠用來對樣本S執(zhí)行基于離子的表面改性技術(SMT)，如下面將解釋的。[0041]在圖1中還描述了給氣噴嘴24，其被連接到包含閥/調節(jié)器28的供氣導管26;借助于這些特征24、26、28，能夠以受控方式向光軸12、22的交叉點附近給予適當?shù)臍庀嗲绑w物質，在那里，其能夠與沿著軸12行進的電子束(以執(zhí)行EBID/EBIE)和/或沿著軸22行進的離子束(以執(zhí)行IBIB/IBIE)相互作用以便在基板S的暴露表面處引起高度局部化沉積/蝕刻(取決于所給予的前體物質的類型)。替換地或補充地，沿著軸22行進的離子束能夠用來執(zhí)行基板S的暴露表面的局部化FIB銑削(和其中的離子注入)，在其情況下不一定必須從噴嘴24給予前體物質。[0042]基板S被保持在能夠被定位設備(臺)32定位于多個自由度上的基板保持器30上。例如，基板保持器30可包括卡盤，其能夠例如通過借助于插入軸承使其在平坦基準表面34上滑動而在XY平面中平滑地移動(參見所描述笛卡爾坐標系)。此移動允許對基板S的不同區(qū)域進行成像和/或使其經(jīng)受CPM4內(nèi)的SMT。然而，其還允許使基板S移動至其中能夠使用RS6對其進行分析的位置，如下面將更詳細地闡述的。[0043]應注意，CPM4由控制器(計算機處理器)36控制，其經(jīng)由控制線(總線)36’被連接到CPM4的各種部件。此控制器36可以提供各種功能，諸如使動作同步、提供設定點、處理信號、執(zhí)行計算和在例如，諸如平板顯示器的顯示設備(未描述)上顯示消息/信息。[0044]如上文已間接提到的，裝置A包括RS6。這包括光源(例如激光器)38，其能夠用來產(chǎn)生例如具有諸如514nm或785nm的波長λ的(非離子化)單色光。此光穿過光柱40，其用于使來自源38的光聚焦到與基板S的Z位置(在這里由短劃線S’指示)匹配的焦平面。此光柱40具有光軸42，并且一般地將包括多種透鏡/反射鏡，并且可能還有其它光學部件，諸如濾波器、偏振器、光圈擋板等。由光柱40聚焦的光將在基板S的暴露表面上產(chǎn)生直徑D的光斑(例如，參見圖2)，并且此斑中的光將經(jīng)歷由基板S中的被照射分子的無彈性(拉曼)散射；因此，散射光將包含除λ之外的(略微移位)波長。光譜光學檢測器44能夠用來收集此散射光(的一部分)，并產(chǎn)生用于基板S的被照射部分的拉曼光譜。[0045]請注意，RS6由控制器(計算機處理器)46控制，其經(jīng)由控制線(總線)46’被連接到RS6的各種部件。此控制器46可以提供各種功能，諸如使動作同步、提供設定點、處理信號、執(zhí)行計算和在例如，諸如平板顯示器的顯示設備(未描述)上顯示消息/信息。控制器46還經(jīng)由控制線(總線)50被連接到控制器36。[0046]應注意的是，不同于CPM4，RS6不一定必須位于真空環(huán)境中以便適當?shù)剡\行。因此，如果一個人這樣期望，則RS6可以位于真空外殼2外面,并且可以使用氣鎖系統(tǒng)(未描述)來允許基板保持器30在CPM4與RS6之間來回往復運動。替換地，透明窗可以位于真空外殼2的壁中，從而允許RS6在光學上訪問真空外殼2的內(nèi)部。所有此變體是如在本發(fā)明的背景下間接提到的“組合CPM和RS”的示例。[0047]如上面已經(jīng)提到的，RS6被相對于CPM4“離軸”設置，因為RS6的光軸42和CPM4的粒子光軸12、22不具有公共交叉點。在這種情況下，此特定配置被選擇成從而防止CPM4中的樣本S周圍的空間的過度混亂；然而，這不一定必須是該情況，并且一個人可以替代地選擇“同軸”配置，由此，CPM4和RS6兩者“著眼于”公共點(S卩，朝著其對準)。[0048]在圖1中還示意性地描述了能夠用其測量基板保持器30的位置的位置測量系統(tǒng)(PMS)。此PMS包括(激光)光源60，其產(chǎn)生指向基板保持器30的(準直)光束62。被安裝在基板保持器30上的反射元件64(例如，干涉儀回射器或反射編碼器標尺(scale))將射束62反射回到檢測器66，其被固定于參考系(未描述)。根據(jù)對被反射束的分析，檢測器66能夠確定基板保持器30的(瞬時)位置，并且經(jīng)由控制線(總線)68與定位設備32共享此信息(在反饋環(huán)中)。項目62、64、66、68共同地形成測量“分支”，其用于沿著單一方向/軸測量位置(例如如果分支60、62、64、66基于干涉測量的話則Y位置，或者如果其基于編碼器的話則X位置)。雖然在這里僅描述了一個此分支，但典型PMS將包含沿著互補軸的多個此分支，從而能夠以多個坐標(例如Y和X)來測量位置。[0049]CPM4和RS6每個將具有對準功能，借助于該對準功能，其能夠將對準標記定位于基板S上(并且可能還在基板保持器30上)。此對準功能與在前面段落中所述的PMS—起工作以允許相對于可以由CPM4和RS6兩者使用的參考而確定基板S上的特征位置。技術人員將非常熟悉此對準系統(tǒng)的結構和操作，其在這里不需要更詳細地討論。根據(jù)本發(fā)明，可在其頂側上為基板S提供對準標記(未描述)，其能夠被CPM4成像(“看到”)，并且能夠被RS6以化學方式檢測(“嗅出”)一因此允許此標記被CPM4和RS6兩者聯(lián)合地利用。[0050]技術人員將理解的是如果CPM4包括TEM而不是SEM，那么(特別地):一基板保持器30將不同地體現(xiàn)，從而允許來自粒子光柱10的電子無阻礙地通過樣本S(例如通過夾持樣本的側面)；一一個或多個檢測器(和/或僅僅簡單熒光屏)將沿著粒子光軸12(的延伸)位于樣本S的“下游”。[0051]技術人員還將理解的是外殼2的內(nèi)部不一定被保持在嚴格的真空下；例如在所謂的“環(huán)境SEM”中，在外殼2內(nèi)故意地引入/保持給定氣體的背景氣氛。[0052]已描述了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例，現(xiàn)在將給出其中能夠使用此裝置來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法實施例的方式的示例。[0053]實施例2圖2描繪當在使用中時的圖1的裝置A的部分的方面的平面圖，更特別地圖1的RS6的(示意性)視場V。在此特定情況下，視場V是直徑D的圓。在此視場V內(nèi)，樣本S的部分P是可見的，包括能夠相對于“背景”3被識別的各種特征I。[0054]例如:一特征I可以是生物細胞的部分，并且背景3可以是細胞液的主體；一特征I可以是特定礦物類型的顆粒，并且背景3可以是將其嵌入其中的巖石基質；一特征I可以是半導體材料的塊(mass)3中的污染物/摻雜劑主體等。[0055]如從圖中是顯然的，特征I中的某些(在此特定情況下，其全部)具有(遠遠)小于D的橫向尺寸(在XY平面中)。在特定示例中，D近似為約Iμm且特征I具有從約20nm變動至約200nm的(示例性)橫向尺寸。使用圖1的CPM4可以容易地分辨此特征大小，并且在使用該CPM4的樣本S的先前研究中，已將特征I之中的特定特征F識別為是感興趣的。然而，雖然CPM4可以提供關于特征F的形狀/幾何結構的良好信息并且還有關于其組成的某些信息(例如，經(jīng)由EDX)，但期望例如經(jīng)由使用RS6獲得的拉曼光譜的關于特征F的更詳細組成信息。[0056]遺憾的是，一個人現(xiàn)在面臨CPM4與RS6之間的分辨率的顯著差異，并且這引起相當大的問題，亦即RS6將著眼于從視場V散射的所有光一無論其來自視場V的什么部分。來自所有特征I和背景3(在視場V內(nèi))的散射光將與源自于特征F的散射光混合，并且所得到的拉曼光譜將是來自所有這些源的譜線的“混雜(jumble)”。換言之，來自特征F的譜信息將僅被獲得為來自整個視場V的卷積光譜的(未知)分量。在這種情況下，這明顯地大大地限制了拉曼光譜學的有用性。[0057]本發(fā)明通過在由CPM4研究之后且在由RS6的分析之前使用原地SMT來準備樣本S而解決此問題，其以這樣的方式以便引起來自特征F的預期拉曼信號相對于來自不包括F的視場V的其余部分、即來自圍繞F的“景觀”L的預期拉曼信號的積極性差別(在本示例中，此景觀L包括背景3和除F之外的所有特征I)?，F(xiàn)在將給出使用不同SMT的發(fā)明方法的示例。[0058]實施例3在圖3中，除特征F周圍的小排除區(qū)7之外，已在樣本S上沉積覆蓋材料(諸如Au、Al或Ag)的“掩膜”5，從而覆蓋視場V中的景觀L。在這里，排除區(qū)7被示意性地描述為特征F周圍的相對“寬敞的”圓，但是如果這樣期望的話，則其可采取其它形狀，并且特別地，可以被更緊密地配合/匹配到特征F的外形?？墒褂美?如上文所闡述的)諸如圖1中的CPM4處的EBID或IBID之類的技術來沉積掩膜5。在這種情況下，視場V的拉曼光譜將是以下各項的和:(i)來自排除區(qū)7內(nèi)部的(未知)拉曼光譜；(ii)來自掩膜5的覆蓋材料的(已知)拉曼光譜。[0059]光譜(ii)可以是:一如果覆蓋材料是來自源38的所采用光的強大吸收體或者包括未證明強大的拉曼散射的材料的話，則是零(或者非常弱)。此后面材料的示例包括純金屬，例如，諸如Au、Al和/或Ag;或者一例如，諸如掩膜5包括在碳基質中的小Pt顆粒的情況下,容易可辨認的參考光譜。[0060]在任一種情況下，使用掩膜5的效果本質上將由受控鄰域(neighborhood)5來“替換”未知景觀L，因此有效地將RS6的分辨率縮小至排除區(qū)7的大小。一個人然后能夠區(qū)別以下兩個情況:一如果排除區(qū)7被很好地配合/匹配到特征F的輪廓，則光譜(i)將對應于特征F的追求光譜。[0061]一如果排除區(qū)7是特征F周圍的相對“松配合”一使得其也涵蓋背景3的小片一則光譜(i)將是來自特征F的拉曼光譜加背景3的小片的和。如果排除區(qū)7內(nèi)的背景3的組成是已知的(或者能夠猜測到)，則可以通過從背景3的所述小片減去(已知/猜測)拉曼貢獻而從光譜(i)提取特征F的拉曼光譜。[0062]剛剛提出的實施例是其中通過在本質上按照原狀留下特征F的同時將來自景觀L的拉曼光譜抑制/標準化而實現(xiàn)來自于特征F的拉曼信號相對于景觀L的積極性差別(根據(jù)本發(fā)明)的實施例?，F(xiàn)在將給出其中采取相反方法的示例，即在本質上按照原狀留下景觀L的同時將來自特征F的信號放大。通過在特征F附近沉積適當增強結構來實現(xiàn)此放大。[0063]實施例4在圖4中，上文間接提到的增強結構E采取局部化“補丁”9的形式，其包括(金屬)材料的非連續(xù)層11，該補丁9被設置在特征F的頂部上(即從而沿著Z方向將其覆蓋)。這里的術語“非連續(xù)”指的是未完全“閉合”的層，但是替代地包括分布式開口，例如，如在網(wǎng)格結構的情況下一樣。此網(wǎng)格的示例是大小約1nm且處于10—10nm的平均間距的金屬(例如Au、Ag或Al)納米點陣列，其可由例如，諸如Au(CO)Cl或Me2AuAcAc(二甲基乙酰乙酸金(dimethylgoldacetylacetate))的前體材料沉積(例如，使用圖1中的CPM4的EBID/IBID功能)。在當前圖示中，將補丁9示意性地描述為特征F周圍的相對“寬敞的”橢圓，但是如果這樣期望的話，其可采取其它形狀，并且特別地，可以更緊密地配合/匹配到特征F的外形(從而覆蓋較少的背景3)。[0064]如上文所解釋的，此結構E可以用于顯著地放大來自特征F(和在補丁9下面的背景3的任何片)的拉曼信號，例如多達至100—10，000倍。這樣，來自特征F的拉曼光譜被擴大至這樣的程度，即其有效地從景觀L“淹沒”(未知)拉曼光譜。類似于實施例3中的情形:一如果補丁9被很好地配合/匹配到特征F的輪廓，則來自補丁9(“補丁光譜”)的光譜將對應于特征F的追求光譜。[0065]如果補丁9是特征F周圍的相對“松配合使得其也涵蓋背景3的小片一則所述補丁光譜將是來自特征F的拉曼光譜加背景3的小片的和。如果補丁9下面的背景3的組成是已知的(或者能夠猜測到)，則可以通過從背景3的所述小片中減去(已知/猜測)拉曼貢獻而從所述補丁光譜提取特征F的拉曼光譜。[0066]本實施例有效地表示局部化表面增強拉曼光譜學(SERS)的一種形式，由此,使相關表面增強局限于感興趣特征(及其緊鄰地區(qū)(immediatevicinity))。[0067]實施例5圖5描述了替代的增強結構E，其現(xiàn)在采取所謂“蝶形領結”天線B的形式，具有兩個(基本上三角形的)段/翼B1、B2，其被對稱地定位，從而跨騎特征F。蝶形領結B充當經(jīng)由等離子體諧振效應將來自特征F的拉曼光譜大大地放大的納米天線。如在這里所描述的，蝶形領結具有長度dl=135nm(平行于Y)和高度d2=20nm(平行于X)，在段/翼B1、B2之間具有寬度g=15nm的間隙(平行于Y)和50nm的膜厚度(沿著Z方向)。在當前情況下，蝶形領結B沿著Y方向對準，但是這不一定必須是該情況，并且其還可以在XY平面中具有其它取向。段/翼B1、B2例如包括諸如Au之類的金屬，并且使用例如圖1中的CPM4處的EBID和/或IBID功能而相對于特征F被沉積在期望/所需位置處?！緳嗬蟆?.一種使用組合帶電粒子顯微鏡和拉曼光譜儀來檢查樣本的方法，由此:一所述顯微鏡用一束帶電粒子來照射樣本，從而對樣本的區(qū)域進行成像；一所述光譜儀采用寬度D的光斑來輻射地刺激并光譜地分析樣本的一部分，該方法包括以下步驟:一使用帶電粒子顯微鏡來識別所述區(qū)域中的感興趣特征；一將由拉曼光譜儀分析的所述部分選擇成包括此特征，其特征在于:一所述特征具有小于D的至少一個橫向尺寸；一在使用拉曼光譜儀來分析所述特征之前，使用原地表面改性技術來引起來自所述特征的預期拉曼信號相對于來自除所述特征之外的所述部分的預期拉曼信號的積極性差別。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述表面改性技術選自包括電子束致沉積、離子束致沉積、電子束致蝕刻、離子束致蝕刻、聚焦離子束銑削以及其組合的組。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，通過在除所述特征之外的所述部分的至少一部分上沉積覆蓋材料來引起所述差別，由此將所述覆蓋材料選擇成使得顯示選自包括以下各項的組的效果:一產(chǎn)生零拉曼信號；一產(chǎn)生相對弱的拉曼信號；一產(chǎn)生已知參考拉曼信號，以及其組合。4.根據(jù)權利要求1一3中的任一項所述的方法，其中，通過在所述特征附近沉積增強結構來引起所述差別，該結構用于將來自所述特征的拉曼信號放大。5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述增強結構選自包括以下各項的組:一等離子體放大器結構，鄰近于所述特征提供；一非連續(xù)網(wǎng)格結構，在所述特征的頂部上提供；一光子放大器結構，在所述特征附近提供；以及其組合。6.根據(jù)任何前述權利要求所述的方法，其中，通過從除所述特征之外的所述部分去除材料來引起所述差別。7.根據(jù)任何前述權利要求所述的方法，其中，所述樣本提供有可以在所述顯微鏡中被成像且可以在所述拉曼光譜儀中在化學上檢測的對準標記。8.一種帶電粒子顯微鏡，包括:一樣本保持器，用于保持樣本；一粒子光柱，用于將微粒輻射的至少一個射束指引到樣本的表面上；一第一檢測器，用于檢測由于由微粒輻射的所述射束的照射而從樣本顯現(xiàn)的輻射，該顯微鏡還包括拉曼光譜模塊，包括:一光柱，用于將光斑指引到樣本上；一第二檢測器，用于檢測在所述光斑中被無彈性地散射的光，其特征在于所述顯微鏡還包括用于在樣本上執(zhí)行表面改性技術的至少一個裝置，該技術包括以下動作中的至少一個:一材料到樣本的局部化添加；一材料從樣本的局部化去除。9.根據(jù)權利要求8所述的帶電粒子顯微鏡，其中，所述表面改性技術選自包括以下各項的組:一電子束致沉積；一離子束致沉積；一電子束致蝕刻；一離子束致蝕刻；一聚焦離子束銑削，以及其組合?！疚臋n編號】G01N21/65GK104280377SQ201410321370【公開日】2015年1月14日申請日期:2014年7月8日優(yōu)先權日:2013年7月8日【發(fā)明者】J.J.L.穆伯圖斯,L.奎佩斯申請人:Fei公司