用于操作电子束显微镜的方法和电子束显微镜与流程

本发明涉及一种用于操作电子束显微镜的方法以及一种电子束显微镜。

背景技术：

1、电子束显微镜可以用于样品的分析。为了这个目的，例如，记录样品的图像，其中，该图像是通过将电子束依次指向样品的多个不同位置上并且检测电子束与样品的相互作用的相互作用产物来记录的。这样的相互作用产物的示例是二次电子和背散射电子（backscatter electron或backscattered electron）。

2、二次电子在由样品发射时具有低的动能（发射能量）。举例来说，二次电子的发射能量在0 ev至大约100 ev的范围内。本文中，二次电子图像表示通过（几乎排他地或至少主要地）检测二次电子而获得的样品的图像。

3、背散射电子是电子束的、在样品处基本上弹性散射的电子。因此，当被样品发射时，背散射电子具有最多略微偏离着陆能量的动能（发射能量）。着陆能量表示电子束的电子入射在样品上的动能。本文中，背散射电子图像表示通过（几乎排他地或至少主要地）检测背散射电子而获得的样品的图像。

4、同一样品的二次电子图像和背散射电子图像可以表示样品的不同性质。因此，对于样品的分析，同时拥有两种类型的图像可能是有利的。

5、为了能够提供同一样品的二次电子图像和背散射电子图像两者，常规的电子束显微镜包括两个分立的检测器：用于（几乎排他地或至少主要地）检测二次电子的检测器；以及用于（几乎排他地或至少主要地）检测背散射电子的另外的检测器。这样的具有多个检测器的配置是复杂且成本高昂的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供使用更简单且更具成本效益的手段来记录二次电子图像和背散射电子图像的可能性。

2、该目的通过根据下文所述的发明来实现。在下文中还限定了本发明的有利发展。

3、本发明的一个方面涉及用于操作包括电子源和束管的电子束显微镜的方法。该方法包括：当在电子源与样品之间施加加速电压并且根据第一值施加作为束管与样品之间的电压的束管电压时，记录样品的第一图像；以及当在电子源与样品之间施加加速电压并且根据第二值施加束管电压时，记录样品的第二图像。记录第一图像和第二图像在各自情况下包括：将由电子源提供并传播穿过束管的内部的电子束依次指向样品的多个不同位置上，并借助于检测器生成检测信号，该检测器包括闪烁体和光检测器，该闪烁体布置在束管的内部中，用于将由样品发射的电子转换成光，该光检测器用于基于由闪烁体生成的光而生成检测信号。束管电压的第一值和第二值彼此不同，并且被选择成使得在记录第一图像时的背散射电子-二次电子贡献比率的值大于在记录第二图像时的背散射电子-二次电子贡献比率的值。背散射电子-二次电子贡献比率指示在记录特定图像时背散射电子对检测信号的贡献与二次电子对检测信号的贡献的比率。二次电子是由样品发射的、具有至多100ev的能量的电子。背散射电子是由样品发射的、具有与电子元电荷和加速电压的乘积相差至多500 ev的能量的电子。

4、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录该第一图像时的该背散射电子-二次电子贡献比率的值是在记录该第二图像时的该背散射电子-二次电子贡献比率的值的至少1.2倍。

5、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录该第一图像时的转换效率差的值大于在记录该第二图像时的该转换效率差的值；该转换效率差指示该闪烁体在第一能量下的转换效率与该闪烁体在第二能量下的转换效率之间的差异；该第一能量是该电子元电荷和该束管与该电子源之间的电压的乘积，并且该第二能量是该电子元电荷和该束管电压的乘积。

6、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录该第一图像时的该转换效率差的值是在记录该第二图像时的该转换效率差的值的至少1.2倍。

7、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录该第一图像时的转换效率比率的值大于在记录该第二图像时的该转换效率比率的值；该转换效率比率指示该闪烁体在第一能量下的转换效率与该闪烁体在第二能量下的转换效率的比率；该第一能量是该电子元电荷和该束管与该电子源之间的电压的乘积，并且该第二能量是该电子元电荷和该束管电压的乘积。

8、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录该第一图像时的该转换效率比率的值是在记录该第二图像时的该转换效率比率的值的至少1.5倍。

9、在一实施方式中，该束管电压的第一值被选择成使得在记录该第一图像时的转换效率比率的值为至少1；该转换效率比率指示该闪烁体在第一能量下的转换效率与该闪烁体在第二能量下的转换效率的比率；该第一能量是该电子元电荷和该束管与该电子源之间的电压的乘积，并且该第二能量是该电子元电荷和该束管电压的乘积。

10、在一实施方式中，在特定能量下的该转换效率表示当具有该特定能量的电子入射在该闪烁体上时由该闪烁体生成的光子的数量的平均值。

11、在一实施方式中，在该样品与该闪烁体之间，不生成使由该样品发射的这些电子从该闪烁体排斥开的电场或磁场。

12、在一实施方式中，记录该第一图像和记录该第二图像直接相继执行。

13、在一实施方式中，记录该第一图像和记录该第二图像是重复执行的序列的一部分。

14、在一实施方式中，所述方法还包括：基于该束管电压的当前值来自动设定供应给该电子束显微镜的物镜的电流。

15、在一实施方式中，该加速电压被选择成使得该电子束被加速至该样品，并且该束管电压的第一值和第二值被选择成使得由该样品发射的这些电子从该样品加速至该束管。

16、在一实施方式中，该束管电压的第一值和第二值大于500 v。

17、在一实施方式中，该加速电压大于500 v且小于10 kv。

18、在一实施方式中，所述方法，还包括：借助于显示装置，使该第一图像和该第二图像彼此并排地同时显示。

19、本发明的另一方面涉及一种用于记录样品的图像的电子束显微镜，该电子束显微镜包括：电子源，该电子源被配置成提供电子束；束管，该束管围绕内部，电子束在操作期间在该内部中传播；偏转系统，该偏转系统被配置成使电子束相对于电子束的传播方向横向地偏转；检测器，该检测器包括闪烁体和光检测器，其中，闪烁体布置在束管的内部中并且被配置成将由样品发射并入射在闪烁体上的电子转换成光，并且其中，光检测器被配置成检测由闪烁体生成的光；驱动器系统，该驱动器系统被配置成在电子源与样品之间施加加速电压，并且在束管与样品之间施加可变地调整的电压；以及控制器，该控制器被配置成执行根据本发明的方法。

20、电子源与样品之间的加速电压使由电子源提供给样品的电子束加速。

21、束管电压使由样品发射的电子在样品与束管之间加速，这些电子包括二次电子和背散射电子两者（加速至不同程度）。因此，由样品发射的电子在闪烁体上的入射能量（即，这些电子入射在闪烁体上的动能）是作为以下两者之和而获得的：发射能量（即，电子由样品发射的动能）；以及作为由样品与束管之间的束管电压所生成的电场中的加速的结果而被吸收的能量。这意味着入射能量直接受到样品与束管之间的电压的影响。

22、闪烁体具有能量依赖性的转换效率。这意味着闪烁体将入射电子转换成光的效率根据入射能量而变化。

23、因此，通过改变束管电压，可以调适由样品发射的电子在闪烁体上的入射能量，其方式为使得所述电子由闪烁体以期望转换效率转换成光。特别地，通过改变束管电压，可以调适闪烁体转换背散射电子的转换效率和闪烁体转换二次电子的转换效率。

24、光检测器检测由闪烁体生成的光并且基于检测到的光而生成检测信号。检测信号表示例如由闪烁体生成的光的强度。举例来说，检测信号可以表示在记录单独图像期间由光检测器检测到的光的总强度。检测信号取决于闪烁体的转换效率和光检测器的检测效率。

25、在记录第一图像和第二图像时由检测器生成的检测信号基本上由两个贡献组成：由背散射电子生成的第一贡献；以及由二次电子生成的第二贡献。背散射电子对检测信号的贡献在于由背散射电子在闪烁体中生成并由光检测器检测的光。二次电子对检测信号的贡献在于由二次电子在闪烁体中生成并由光检测器检测的光。背散射电子-二次电子贡献比率指示在记录特定图像时背散射电子对检测信号的贡献与二次电子对检测信号的贡献的比率。

26、束管电压的第一值和第二值被选择成使得在记录第一图像时的背散射电子-二次电子贡献比率的值大于在记录第二图像时的背散射电子-二次电子贡献比率的值。这意味着，与第二图像相比，第一图像在更高程度上基于对背散射电子的检测。

27、举例来说，束管电压的第一值被选择成使得第一图像是背散射电子图像。背散射电子图像的区别之处在于以下事实：它主要基于对背散射电子的检测，而不是主要基于对二次电子的检测。

28、举例来说，束管电压的第二值被选择成使得第二图像是二次电子图像。二次电子图像的区别之处在于以下事实：它主要基于对二次电子的检测，而不是主要基于对背散射电子的检测。