本發(fā)明涉及一種使用帶電粒子顯微術(shù)研究樣本的方法，其包括以下步驟：

（a）在樣本的表面上，選擇在xy平面中延伸并且包括在所述表面的二維掃描期間要被帶電粒子探測(cè)射束撞擊到其上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的虛擬采樣網(wǎng)格；

（b）利用所述表面以下的相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱z穿透深度di來(lái)為所述探測(cè)射束選擇著陸能量ei；

（c）在所述節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)處，利用所述探測(cè)射束照射樣本并且檢測(cè)響應(yīng)于其而從樣本發(fā)出的輸出輻射，由此生成掃描圖像ii；

（d）針對(duì)與相關(guān)聯(lián)的一系列不同穿透深度{di}對(duì)應(yīng)的一系列不同著陸能量{ei}重復(fù)步驟（b）和（c）。

在這里，方向xyz與所選笛卡爾坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明還涉及一種帶電粒子顯微鏡，其包括：

-樣本保持器，用于保持樣本；

-源，用于產(chǎn)生帶電粒子的探測(cè)射束；

-照明器，用于引導(dǎo)所述射束以便照射樣本；

-檢測(cè)器，用于檢測(cè)響應(yīng)于所述照射而從樣本發(fā)出的輸出輻射的通量，

還包括被配置成執(zhí)行此類方法的處理器。

帶電粒子顯微術(shù)是眾所周知的并且對(duì)于對(duì)微觀物體成像（特別地以電子顯微術(shù)的形式）而言是越來(lái)越重要的技術(shù)。從歷史來(lái)看，電子顯微鏡的基本類別已經(jīng)經(jīng)歷到許多眾所周知的裝置種類（諸如透射電子顯微鏡（tem）、掃描電子顯微鏡（sem）、和掃描透射電子顯微鏡（stem））的演化，并且還經(jīng)歷到各種子種類（諸如所謂的“雙射束”工具（例如fib-sem）的演化，其另外采用“加工”聚焦離子束（fib），從而例如允許諸如離子束銑削或離子束誘導(dǎo)沉積（ibid）之類的支持活動(dòng)。更具體地：

-在sem中，通過(guò)掃描電子束來(lái)照射樣本使來(lái)自樣本的“輔助”輸出輻射的發(fā)出物沉淀，例如以二次電子、背散射電子、x射線和光致發(fā)光（紅外、可見(jiàn)和/或紫外光子）的形式；該輸出輻射的一個(gè)或多個(gè)分量然后被檢測(cè)并被用于圖像累積目的。

-在tem中，將被用來(lái)照射樣本的電子束選取為具有用以穿透樣本的足夠高的能量（為此樣本通常將比sem樣本情況下更?。粡臉颖景l(fā)出的透射電子然后可以被用來(lái)創(chuàng)建圖像。當(dāng)以掃描模式操作這樣的tem時(shí)（因此變成stem），討論中的圖像將在照射電子束的掃描運(yùn)動(dòng)期間被累積。

可以例如從下面的維基百科鏈接收集關(guān)于這里闡明的話題中的一些的更多信息：

http://en.wikipedia.org/wiki/electron_microscope

http://en.wikipedia.org/wiki/scanning_electron_microscope

http://en.wikipedia.org/wiki/transmission_electron_microscopy

http://en.wikipedia.org/wiki/scanning_transmission_electron_microscopy。

作為對(duì)將電子用作照射射束的替代，還可以使用其他種類的帶電粒子來(lái)執(zhí)行帶電粒子顯微術(shù)。在這方面，短語(yǔ)“帶電粒子”應(yīng)該被寬泛地解釋為包括例如電子、正離子（例如ga或he離子）、負(fù)離子、質(zhì)子和正電子。關(guān)于基于非電子的帶電粒子顯微術(shù)，可以例如從諸如下面的參考收集一些其他信息：

https://en.wikipedia.org/wiki/focused_ion_beam

http://en.wikipedia.org/wiki/scanning_helium_ion_microscope

-w.h.escovitz,t.r.foxandr.levi-setti,scanningtransmissionionmicroscopewithafieldionsource,proc.nat.acad.sci.usa72(5),1826-1828頁(yè)(1975).

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22472444。

應(yīng)該指出，除了成像和執(zhí)行（局部化的）表面改性（例如銑削、蝕刻、沉積等等）之外，帶電粒子顯微鏡還可以具有其他功能，諸如執(zhí)行光譜學(xué)、檢查衍射圖等等。

在所有情況下，帶電粒子顯微鏡（cpm）將包括至少下面的部件：

-輻射源，諸如肖特基電子源或離子槍。

-照明器，其用來(lái)操控來(lái)自源的“原始”輻射射束并且對(duì)其執(zhí)行某些操作（諸如聚焦、畸變減輕、（利用孔徑）裁切、濾波等等）。其通常將包括一個(gè)或多個(gè)（帶電粒子）透鏡，并且還可以包括其他類型的（粒子）光學(xué)部件。如果需要，照明器可以提供有偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)，其可以被調(diào)用來(lái)促使其離開(kāi)射束跨過(guò)被研究中的樣本執(zhí)行掃描運(yùn)動(dòng)。

-樣本保持器，可以在其上保持和定位（例如傾斜、旋轉(zhuǎn)）研究中的樣本。如果需要，該保持器可以被移動(dòng)以便影響射束關(guān)于樣本的掃描運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)講，這樣的樣本保持器將被連接到諸如機(jī)械載臺(tái)的定位系統(tǒng)。

-檢測(cè)器（用于檢測(cè)從被照射的樣本發(fā)出的輸出輻射），其本質(zhì)上可以是單一的或復(fù)合的/分布式的，并且其可以根據(jù)被檢測(cè)中的輸出輻射而采用許多不同形式。示例包括光電二極管、cmos檢測(cè)器、ccd檢測(cè)器、光伏電池、x射線檢測(cè)器（諸如硅漂移檢測(cè)器或si（li）檢測(cè)器）等等。一般來(lái)說(shuō)，cpm可以包括若干種不同類型的檢測(cè)器，可以在不同情況下調(diào)用它們的選擇。

-處理器（電子控制器），其尤其用于管理/控制cpm內(nèi)的某些操作，執(zhí)行軟件/固件，實(shí)行自主運(yùn)行，與用戶界面交換數(shù)據(jù)等等。

在透射類型顯微鏡（例如諸如（s）tem）的情況下，cpm還將包括：

-成像系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)上采用透射通過(guò)樣本（平面）的帶電粒子并且將它們引導(dǎo)（聚焦）在分析裝置（諸如檢測(cè)/成像設(shè)備、分光鏡裝置（諸如eels設(shè)備）等等）上。就上文提到的照明器而言，成像系統(tǒng)還可以執(zhí)行其他功能（諸如畸變減輕、裁切、濾波等等），并且它通常將包括一個(gè)或多個(gè)帶電粒子透鏡和/或其他類型的粒子光學(xué)部件。

在下文中，有時(shí)可以（通過(guò)示例的方式）在電子顯微術(shù)的具體情境中闡述本發(fā)明；然而，這樣的簡(jiǎn)化僅僅意圖用于清楚/說(shuō)明性目的，并且不應(yīng)該被解釋為限制。

例如，如在上文的開(kāi)頭段落中闡述的方法以來(lái)自美國(guó)專利us8,232,523和us8,581,189（通過(guò)參考合并于此）的各種形式已知，這些美國(guó)專利具有與本發(fā)明共同的發(fā)明人。所述專利描述多能量數(shù)據(jù)獲取方案，在其中：

-以不同著陸能量獲取一組“原始”sem圖像；

-這些原始圖像被用作數(shù)學(xué)去卷積算法的輸入，該去卷積算法“解開(kāi)”它們并且產(chǎn)生三維、深度分辨的“超圖像”。

盡管所述專利已產(chǎn)生三維成像中的旋轉(zhuǎn)，但是它們具有歸因于產(chǎn)生最終深度分辨圖像所需的非平凡數(shù)學(xué)去卷積程序的伴隨的計(jì)算開(kāi)銷。當(dāng)前發(fā)明人他們自己已經(jīng)設(shè)定了提供替代方法的目標(biāo)。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在cpm中使用的可替代三維成像技術(shù)。特別地，本發(fā)明的一個(gè)目的是該新穎技術(shù)應(yīng)該包括比現(xiàn)有技術(shù)更小的計(jì)算開(kāi)銷。

在如上面的開(kāi)頭段落中闡述的方法中實(shí)現(xiàn)這些和其他目的，該方法的特征在于以下步驟：

（e）預(yù)先選擇ei要在步驟（b）和（c）的第一迭代之后改變的初始能量增量?ei；

（f）將能量增量?ei與值di中的對(duì)應(yīng)深度增量?d相關(guān)聯(lián)；

（g）將所述采樣網(wǎng)格選擇為在x和y上具有基本上相等的節(jié)點(diǎn)節(jié)距p，該節(jié)距p與?d的值相匹配以便產(chǎn)生基本上立方的采樣體素；

（h）在系列{ei}中選擇后續(xù)能量值，以便在所選擇的最小和最大著陸能量emin和emax的界限內(nèi)分別保持系列{di}的連續(xù)成員之間基本上恒定的深度增量?d。

在如這里提出的本發(fā)明的情境中，下面的考慮值得一提：

-基本上可以自由選取初始能量增量?ei（以及由此相關(guān)聯(lián)的深度增量?d），但實(shí)際上諸如期望吞吐量、檢測(cè)器靈敏度、期望分辨率等等之類的因素將趨向于在給定情況下關(guān)于?ei（以及因此?d）放置上限/下限（見(jiàn)下文）。

-基本上可以自由選取最小著陸能量emin。然而，在給定情況下將常常存在關(guān)于emin的實(shí)際下限，例如與最小可接受檢測(cè)器對(duì)比度噪聲比（cnr）相關(guān)聯(lián)（樣本響應(yīng)于被探測(cè)射束的照射而發(fā)出的輸出輻射（例如背向散射的電子）的能量將具有≤所采用的著陸能量的能量）。

-基本上可以自由選取最大著陸能量emax。然而，在給定情況下將常常存在關(guān)于emax的實(shí)際上限，例如與針對(duì)樣本的期望累積輻射劑量相關(guān)聯(lián)（見(jiàn)下文）。

-探測(cè)射束的著陸能量ei以及其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱z穿透深度di之間的關(guān)系通常是冪定律的形式：di~kei^a，

在其中比例因子k的值和冪a的值尤其取決于樣本材料和所使用的探測(cè)帶電粒子的種類（例如見(jiàn)圖3）。在許多實(shí)際情況下，該冪定律將基本上采取（準(zhǔn)）線性關(guān)系的形式：.

di~kei，

-適當(dāng)考慮前面的項(xiàng)目，例如可以基于以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)選取能量系列{ei}中的合適的值（以便實(shí)現(xiàn)集合{di}中基本上相等的深度增量?d）：

?使用di和ei之間的（具體）函數(shù)關(guān)系從而允許計(jì)算{ei}的成員的值的物理模型；

?其中憑經(jīng)驗(yàn)確定ei和di之間的（近似）關(guān)系的在先校準(zhǔn)，

由此，在任一/這兩種情況下，可以例如使用（某一數(shù)量的）外推/內(nèi)插和/或求平均。

熟練的技術(shù)人員將能夠選擇/確定適合于給定情況的細(xì)節(jié)的這些各種參數(shù)/變量（諸如樣本類型、探測(cè)射束中的帶電粒子的種類、檢測(cè)到的從樣本發(fā)出的輸出輻射的種類等等）的值。

本發(fā)明開(kāi)拓了新穎的見(jiàn)解在于，如果以某一方式完成多能量數(shù)據(jù)獲取，則可以在不需要在數(shù)學(xué)上對(duì)所獲取的掃描圖像系列去卷積的情況下執(zhí)行樣本的粒子光學(xué)深度分段。當(dāng)帶電粒子的探測(cè)射束碰撞在樣本表面上時(shí)，其產(chǎn)生描述初始射束“擴(kuò)散通過(guò)”樣品塊（與樣品塊相互作用）的方式的子表面點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（psf）；該psf在形式上常常有點(diǎn)“淚珠狀”或準(zhǔn)圓錐，其具有在樣本表面處隨著向下進(jìn)入樣本而變寬的頂端。與psf相關(guān)聯(lián)的是基本上鐘形的強(qiáng)度曲線，其具有在每一側(cè)上逐漸變窄的高中央峰和周邊側(cè)面。因?yàn)樘綔y(cè)射束在按照矩陣樣/網(wǎng)圖案（其通過(guò)在所采用的采樣網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)處采樣產(chǎn)生）的連續(xù)點(diǎn)處撞擊到樣本表面上，所以在采樣運(yùn)行期間生成子表面psf的對(duì)應(yīng)（二維）陣列。根據(jù)各采樣節(jié)點(diǎn)之間的距離，相鄰psf將或多或少地互相重疊，并且它們相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度曲線的側(cè)面也將重疊到相應(yīng)程度（在這里將被稱為“串?dāng)_”的現(xiàn)象（例如見(jiàn)圖2））。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：此類串?dāng)_位于上述去卷積任務(wù)的根源處，并且如果串?dāng)_可以被適當(dāng)?shù)刈钚』?優(yōu)化，則基本上消除隨后的去卷積程序。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這有利于：

-以大小?d的連續(xù)深度步長(zhǎng)對(duì)樣本輻射性地“鉆孔”；

-使用具有側(cè)長(zhǎng)度（節(jié)點(diǎn)節(jié)距）為p~?d的基本上成方形單元的采樣網(wǎng)格，產(chǎn)生用于各種測(cè)量會(huì)話（session）（步長(zhǎng)）的基本上立體的采樣體素。在這樣做時(shí)，有效地使x、y和z上的采樣分辨率相等。重要地是，使關(guān)于彼此擠壓上述強(qiáng)度曲線（使得它們不太鈍頭/側(cè)面更陡峭），由此降低/最小化與相鄰曲線的側(cè)面的相對(duì)重疊；該串?dāng)_降低基本上降低了模糊，必須另外在去卷積程序中在計(jì)算上移除該模糊?？梢酝ㄟ^(guò)類比于所謂的瑞利分辨率判據(jù)來(lái)進(jìn)一步理解這點(diǎn)，其中當(dāng)減小探測(cè)射束的“光斑大小”（角度范圍）時(shí)改進(jìn)可達(dá)分辨率。在基本上各向同性的樣品中最佳地滿足該創(chuàng)新情形。

值得注意的是，如果與本發(fā)明所提倡的采樣體素立方體顯著偏離，則可以預(yù)期下面的影響：

-如果采樣體素的x/y尺寸顯著大于它們的z尺寸?d（“蹲坐的”或“變平的”立方體[瓦片]），則將趨向于橫向分辨率的嚴(yán)重?fù)p失（過(guò)度粗糙的采樣）。

-如果采樣體素的x/y尺寸顯著小于它們的z尺寸?d（“高的”或“拉長(zhǎng)的”立方體[柱]），則這將趨向于導(dǎo)致抑制/毀滅相關(guān)聯(lián)的傅立葉頻譜中的較高頻率。

在每種情況下，將需要某一形式的獲取后數(shù)學(xué)處理（去卷積）來(lái)嘗試校正丟失的圖像信息的影響。

在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，在完成步驟之后(h)/(d)之后，物理切片過(guò)程被用來(lái)從原始表面sl移除具有標(biāo)稱厚度l的材料層，由此暴露新表面sm?？梢栽谠撉榫持惺褂玫奈锢砬衅^(guò)程的示例包括超薄切片機(jī)切片、銑削、蝕刻（包括化學(xué)蝕刻）、磨削等等，由此如這里所采用的形容詞“物理的”旨在區(qū)別于“輻射”深度分段。該實(shí)施例的本質(zhì)是認(rèn)識(shí)到對(duì)emax通常存在實(shí)際限制，因?yàn)槿绻噲D將樣本輻射性地深度分段成太大的深度，則這通常將需要將太大的輻射劑量用于覆蓋的樣本材料（這可能損壞樣本，并且改變關(guān)于遍及其的帶電粒子射束的其行為）。為了防止這點(diǎn)，反而可以執(zhí)行到“安全”級(jí)別dmax的輻射深度分段，之后是物理材料移除以便暴露新鮮表面sm。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，有利場(chǎng)景是其中：

-最大穿透深度dmax與emax相關(guān)聯(lián)；

-l≤dmax；

-在所述新表面sm上重復(fù)步驟（a）-（h），

如果需要的話，可以在若干次迭代中再次重復(fù)該過(guò)程。理論上，可以將l=dmax視為理想場(chǎng)景，但是實(shí)際上這可能是達(dá)不到的，因?yàn)椋ɡ纾┍砻娲植诙扔绊懞投ㄎ徊粶?zhǔn)確。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，反而可以選取稍稍比dmax更?。ɡ缧?-10%）的l值，以便避免材料的過(guò)移除。熟練的技術(shù)人員將能夠選取適合于給定情況的需要和細(xì)節(jié)的emax/dmax和l（諸如所采用的樣本類型、其先前照射歷史、吞吐量考慮等等）的值。

關(guān)于所采用的最大著陸能量emax，其例如可以被選取為處于以下范圍內(nèi)：

?5-8kev，對(duì)于包括生物組織的樣本（本質(zhì)上通常是含水的）；

?30-60kev，對(duì)于基本上非生物的樣本（諸如礦物/巖石、冶金、結(jié)晶的和/或半導(dǎo)體樣本等等）。

當(dāng)選取emax時(shí)需要考慮的注意事項(xiàng)包括以下各項(xiàng)：

-將（尤其）通過(guò)樣本的（被照射上層）可以經(jīng)得起的累積輻射劑量來(lái)確定關(guān)于emax的上界。

-使用emax的次優(yōu)小值將使得未有效地充分利用本發(fā)明，并且增加物理切片到輻射切片的相對(duì)重量。

關(guān)于?d的值，其可以例如被選擇成處于1-10nm的范圍內(nèi)?；旧细鶕?jù)期望自由選取?d的值，但是不過(guò)應(yīng)該估量以下注意事項(xiàng)：

-如果?d是次優(yōu)小的，則將引起吞吐量處罰，因?yàn)檫_(dá)到dmax所需的深度增量/測(cè)量會(huì)話的數(shù)目將增加。類似地，如果?d（或者更特別地相關(guān)聯(lián)的（一個(gè)或多個(gè)）能量增量?ei）太小，則這可能與所采用的檢測(cè)器清楚地登記連續(xù)測(cè)量會(huì)話之間的差的能力相沖突（尤其歸因于噪聲影響）。此外，小的?d將趨向于增加相鄰深度分段之間的串?dāng)_。

-如果?d是次優(yōu)大的，則這可能使可達(dá)到的成像分辨率變得過(guò)于粗糙。另一方面，?d（和相關(guān)聯(lián)的（一個(gè)或多個(gè)）能量增量?ei）的相對(duì)大的值將趨向于增加上面提到的強(qiáng)度峰值相對(duì)于背景信號(hào)電平的突出性。

為了給出關(guān)于前面兩段的主題的一些不具約束力的指導(dǎo)，可以注意以下示例：

-對(duì)于大塊生物樣本，在0.5-5.0kev范圍中的ei值通常將趨向于分別產(chǎn)生在大約5-150nm范圍中的di值。

-對(duì)于薄分段生物樣本（例如具有在20-300nm范圍中的厚度），7kev的emax值通常將趨向于產(chǎn)生大約300nm的dmax值。

-對(duì)于硅樣本，25kev的ei值通?？梢员挥脕?lái)實(shí)現(xiàn)大約2μm的di值（bse檢測(cè)）。

-對(duì)于si襯底中的銅/金屬結(jié)構(gòu)，25kev的ei值通?？梢员挥脕?lái)實(shí)現(xiàn)大約500nm的di值（bse檢測(cè)）。

-對(duì)于cu顆粒被嵌入其中的al樣品，20kev的ei值通常可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)大約500nm的di值。

本發(fā)明趨向于針對(duì)典型生物樣本的相對(duì)縮短的dmax值（例如大約60nm）產(chǎn)生其最佳結(jié)果（在不必依靠去卷積的情況下）。盡管對(duì)于較大的di值（接近dmax）結(jié)果的質(zhì)量則可能開(kāi)始示出某一程度的惡化，但沒(méi)有縮短太多的值（更大的最終穿透深度）仍是可能的。熟練的技術(shù)人員將能夠著眼于實(shí)現(xiàn)給定的成像質(zhì)量而自己決定使用什么dmax值。

在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，對(duì)于所述系列{ei}中的每個(gè)連續(xù)著陸能量，用以下方式中的至少一個(gè)來(lái)選擇性地檢測(cè)從樣本發(fā)出的輸出輻射：

-通過(guò)僅檢測(cè)所述輸出輻射的總能量頻譜的給定能量范圍?εⁱ，在這種情況下?εⁱ取決于ei（經(jīng)過(guò)能量濾波的檢測(cè)）；

-通過(guò)僅檢測(cè)所述輸出輻射的總角頻譜的給定角度范圍?θⁱ，在這種情況下?θⁱ取決于ei（經(jīng)過(guò)角度濾波的檢測(cè)）。

以這種方式執(zhí)行經(jīng)過(guò)濾波的檢測(cè)提供一種集中于來(lái)自樣本中的特定深度水平的輸出能量發(fā)射的方式；以這種方式，來(lái)自樣品中的其他深度水平的并存信號(hào)被壓縮，因此降低了所檢測(cè)到的信號(hào)的退化。例如可以根據(jù)以下各項(xiàng)來(lái)確定對(duì)于每個(gè)ei的?εⁱ和/或?θⁱ的特定（優(yōu)化）選擇：

-事先校準(zhǔn)運(yùn)行；和/或

-描述通過(guò)樣本的輸出輻射的發(fā)射的模型。

就這一點(diǎn)而言，參見(jiàn)例如美國(guó)專利us8,704,176和us8,586,921（通過(guò)參考結(jié)合于此），它們具有與本發(fā)明共同的發(fā)明人，并且分別描述從被照射樣本發(fā)出的能量的角度濾波/能量濾波可如何被用來(lái)在特定子表面深度水平“放大”（盡管仍從其他深度水平捕獲信息），因此要求數(shù)學(xué)去卷積程序解開(kāi)各種層貢獻(xiàn)（與本發(fā)明不同）。

應(yīng)該明確指出，在本發(fā)明中步進(jìn)通過(guò)的子表面深度增量根據(jù)選擇可以在“自上而下”（增加穿透）或“自底向上”（降低穿透）的方向上運(yùn)行。還應(yīng)該指出，在自上而下的方法中，首先采用的ei值（或類似地在自底向上的方法中最后采用的ei值）可以產(chǎn)生小于?d的穿透深度di。

現(xiàn)在將基于示例性實(shí)施例以及所附示意性附圖來(lái)更詳細(xì)地闡明本發(fā)明，在其中：

圖1呈遞了在其中實(shí)施本發(fā)明的cpm的縱向橫截面視圖。

圖2呈遞了構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施例的基礎(chǔ)的原理的圖示。

圖3示出本發(fā)明的實(shí)施例中的著陸能量和穿透深度之間的函數(shù)關(guān)系的示例。

在圖中，在相關(guān)的情況下，可以使用對(duì)應(yīng)的參考符號(hào)來(lái)指示對(duì)應(yīng)的部分。

實(shí)施例1。

圖1是在其中實(shí)施本發(fā)明的cpm的實(shí)施例的高度示意性描繪；更具體地，其示出顯微鏡m的實(shí)施例，在這種情況下該顯微鏡m是sem（盡管在當(dāng)前發(fā)明的情境中它可以有效地是例如（s）tem或者基于離子的顯微鏡可以同樣有效）。顯微鏡m包括照明器（粒子光學(xué)柱）1，其產(chǎn)生沿著粒子光學(xué)軸3’傳播的輸入帶電粒子的探測(cè)射束3（在這種情況下是電子射束）。照明器1被安裝在真空腔5上，該真空腔5包括樣本保持器7以及用于保持/定位樣本s的相關(guān)聯(lián)的載臺(tái)/致動(dòng)器7’。使用真空泵（未描繪）在真空腔5中產(chǎn)生真空。在電壓源17的幫助下，樣本保持器7或至少樣本s（如果需要的話）可以被偏置到（浮動(dòng)到）關(guān)于地的電勢(shì)。

照明器1（在目前情況下）包括電子源9（諸如例如肖特基槍）、用以將電子射束3聚焦在樣本s上的透鏡11、13、以及偏轉(zhuǎn)單元15（用以執(zhí)行射束3的射束轉(zhuǎn)向/掃描）。裝置m還包括控制器/計(jì)算機(jī)處理裝置25，以用于尤其控制偏轉(zhuǎn)單元15、透鏡11、13和檢測(cè)器19、21，以及將從檢測(cè)器19、21收集的信息顯示到顯示單元27上。

從可以被用來(lái)檢查響應(yīng)于輸入射束3的照射從樣本s發(fā)出的不同類型的輸出輻射e的各種各樣可能的檢測(cè)器類型選取檢測(cè)器19、21。在這里描繪的裝置中，已經(jīng)作出以下（非限制）檢測(cè)器選擇：

-檢測(cè)器19是被用來(lái)檢測(cè)從樣本s發(fā)出的光致發(fā)光的固態(tài)檢測(cè)器（諸如光電二極管）。它可以可替代地是例如x射線檢測(cè)器（諸如硅漂移檢測(cè)器（sdd）或硅鋰（si（li））檢測(cè)器）或電子傳感器（例如（硅/抽真空）光電倍增管）。如果需要的話它可以是可移動(dòng)的（例如以便允許它捕獲具體角度范圍的通量e），和/或利用能量濾波器提供的（例如以便允許它檢查具體能量范圍的通量e）。

-檢測(cè)器21是分段式硅電子檢測(cè)器，其包括在中心孔徑23（其允許初級(jí)射束3通過(guò)）周圍以角度配置設(shè)置的多個(gè)獨(dú)立檢測(cè)段（例如四分體）。此類檢測(cè)器可以例如被用來(lái)研究從樣本s發(fā)出的輸出背向散射電子的通量的角度依賴性。它通常將被偏置到正電勢(shì)，以便吸引從樣本s發(fā)射的電子。

熟練技術(shù)人員將理解可以在諸如所描繪的機(jī)構(gòu)中選取許多不同類型的檢測(cè)器。

通過(guò)使輸入射束3在樣本s上掃描，從樣本s發(fā)出輸出輻射（包括例如x射線、紅外/可見(jiàn)/紫外光、二次電子（se）和/或背向散射電子（bse））。因?yàn)榇祟愝敵鲚椛涫俏恢妹舾械模w因于所述掃描運(yùn)動(dòng)），從檢測(cè)器19、21獲得的信息也將是依賴于位置的。該事實(shí)允許（例如）來(lái)自檢測(cè)器21的信號(hào)被用于產(chǎn)生樣本（的一部分）的bse圖像，該圖像基本上是作為樣本s上的掃描路徑位置的函數(shù)的所述信號(hào)的映射。

來(lái)自檢測(cè)器19、21的信號(hào)沿著控制線（總線）25’通過(guò)，被控制器25處理，并且可以被顯示在顯示單元27上。此類處理可以包括諸如組合、整合、減法、偽著色、邊緣增強(qiáng)之類的操作和熟練技術(shù)人員已知的其他處理。此外，自動(dòng)識(shí)別過(guò)程（例如如被用于粒子分析）可以被包括在此類處理中。

應(yīng)該注意，此類機(jī)構(gòu)的許多改進(jìn)和替代對(duì)熟練技術(shù)人員將是已知的，其包括但不限于：

-雙射束的使用，例如用于對(duì)樣本s成像的電子束3和用于加工樣本s（或者在某些情況下對(duì)樣本s成像）的離子束；

-在樣本s處使用受控環(huán)境，例如維持幾個(gè)毫巴的壓力（如在所謂的環(huán)境sem中所使用的）或者通過(guò)讓氣體（諸如蝕刻或前驅(qū)氣體等等）進(jìn)入。

在當(dāng)前發(fā)明的具體情境中，照明器1/電子源9可以被調(diào)整以便改變探測(cè)射束3的著陸能量ei；更具體地，ei可以被遞增地增加（或減?。┮员愦偈股涫?穿透到樣本s中的連續(xù)更大（或更?。┥疃萪i。使用ei和di之間的已知關(guān)系（例如參見(jiàn)實(shí)施例3），可以以使得遞增改變的相關(guān)聯(lián)深度值系列{di}具有互相相差基本上恒定深度增量?d的連續(xù)成員的這種方式來(lái)（預(yù)先）選擇一系列遞增改變的能量值{ei}，由此確保被射束3探測(cè)的連續(xù)子表面能級(jí)/頻帶基本上在z上等間隔。此外，可以預(yù)先匹配樣本s的呈現(xiàn)表面上的掃描網(wǎng)格的x/y尺寸，以使得所述網(wǎng)格的（重復(fù)）單元基本上是方形的（具有基本上等于?d的側(cè)邊長(zhǎng)度）；此掃描網(wǎng)格然后被控制器25用來(lái)例如通過(guò)向載臺(tái)7’或/和偏轉(zhuǎn)器15’發(fā)送適當(dāng)?shù)脑O(shè)置點(diǎn)來(lái)執(zhí)行射束3相對(duì)于樣本s的xy（例如蛇形、柵格或螺旋）掃描運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)該注意，可以根據(jù)需要完全自動(dòng)執(zhí)行（例如在由控制器25執(zhí)行的軟件/固件的幫助下），或者完全手動(dòng)執(zhí)行，或者使用混合自動(dòng)/手動(dòng)方法執(zhí)行諸如確定關(guān)系[或執(zhí)行等價(jià)校準(zhǔn)]，確定{ei}等等之類的動(dòng)作。

實(shí)施例2。

圖2呈遞了構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的原理的示意性圖示。該圖以圖表方式描繪連續(xù)增加（或降低）碰撞在樣本s的呈現(xiàn)表面sl上的著陸能量的探測(cè)射束的子表面強(qiáng)度曲線，由此：

-部分（a）中的曲線對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)方法；

-部分（b）中的曲線對(duì)應(yīng)于當(dāng)前發(fā)明的實(shí)施例。

要注意，各個(gè)曲線基本上是鐘形的，并且它們?cè)谶@里是在減去背景信號(hào)電平sb之后描繪的。特別地，要注意，與現(xiàn)有技術(shù)曲線（a）相比，部分（b）中的曲線更尖利，具有更z受限的峰值和更陡峭的側(cè)面。結(jié)果，部分（b）中的相鄰曲線的“肩部”的重疊點(diǎn)比情況（a）中的從峰值進(jìn)一步下降，導(dǎo)致上面闡述的串?dāng)_降低。與曲線（b）相關(guān)聯(lián)的任何艾里斑也比對(duì)于曲線（a）更受限制。

實(shí)施例3。

本實(shí)施例提出了一種使用校準(zhǔn)例程確定函數(shù)關(guān)系的可能方式，由此使用物理切割和多能量（me）輻射切片的組合來(lái)分析bse信息深度。應(yīng)該注意，局部化信息主要對(duì)應(yīng)于發(fā)射層中的峰值位置，盡管總的bse信號(hào)傳播遍及更寬的范圍。該校準(zhǔn)的可能實(shí)施例包括使mebse成像與同一體積的串行物理切割交替進(jìn)行。為了獲得最優(yōu)準(zhǔn)確校準(zhǔn)，在理想情況下利用可能的最高分辨率（最小深度步長(zhǎng)）來(lái)執(zhí)行物理和me輻射切片二者。在獲得足夠大的數(shù)據(jù)集之后，子表面me圖像與物理切片數(shù)據(jù)集中的最相似的me圖像匹配，由此可以例如基于數(shù)學(xué)測(cè)量（諸如例如差方和（ssd）、絕對(duì)差和（sad）或結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)（ssi）度量）來(lái)評(píng)估相似性。假定物理切片堆疊中的每個(gè)層與已知深度值相關(guān)聯(lián)，則該比較將導(dǎo)致使著陸能量和所檢測(cè)到的bse深度互相關(guān)連的深度信息曲線。圖3示出此類曲線的一個(gè)示例。