如何測量管徑更準(zhǔn)確？— SE 和 BSE 圖像的測量對(duì)比

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發(fā)表時(shí)間：2020-01-22 11:16

在使用掃描電鏡進(jìn)行形貌觀察的時(shí)候，有時(shí)為了能同時(shí)獲取形貌和成分襯度的圖像，會(huì)采取多通道探測器同時(shí)進(jìn)行 SE 和 BSE 的信號(hào)采集的方式。SE 和 BSE 圖像雖然都可以滿足形貌觀察的要求，但是它們對(duì)形貌的表現(xiàn)卻并不完全一致，尤其是需要對(duì)樣品進(jìn)行精確測量的時(shí)候。兩者的測量結(jié)果可能會(huì)存在很大誤差，哪一個(gè)結(jié)果才是正確的？是什么導(dǎo)致了誤差的出現(xiàn)？如何解決這一問題？...這就是我們今天準(zhǔn)備深入探討的話題。

SE 和 BSE 管徑測量的數(shù)據(jù)差異

我們以一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的試樣為例進(jìn)行說明，根據(jù)樣品特性，我們首先使用較常用的 5kV 的加速電壓，同時(shí)進(jìn)行 SE 和 BSE 的信號(hào)采集，得到了 In-Beam SE 高角二次電子、In-Beam BSE 高角背散射電子以及 LE-BSE 低角背散射電子三個(gè)信號(hào)的圖像。

圖1：管狀結(jié)構(gòu)的試樣，左圖：In-Beam SE像；中圖：LE-BSE像；右圖：In-Beam BSE像

乍一看三張圖片的差別并不大，我們?cè)趫D片上進(jìn)行了精確的測量，卻發(fā)現(xiàn)二次電子圖像測得的管徑數(shù)據(jù)明顯大于兩個(gè)背散射電子圖像上測得的數(shù)據(jù)。SE 圖像上測得的管徑為40nm，而高角和低角 BSE 圖像上測得的管徑相當(dāng)，約為 32nm。兩者的差異有8nm，相對(duì)誤差竟然高達(dá)20-25%！

相信看到這組數(shù)據(jù)，很多人都會(huì)提出疑問，這究竟是一個(gè)個(gè)案還是普遍存在的現(xiàn)象呢？是否可能是因?yàn)槭謩?dòng)測量導(dǎo)致的誤差？畢竟在高倍數(shù)下，每個(gè)像素可能就是一兩個(gè)納米，每個(gè)人對(duì)邊界的判斷也不一樣，很有可能由此導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。

為了驗(yàn)證這些問題，接下來我們使用了管徑較粗的管狀試樣做了同樣的實(shí)驗(yàn)，仍采用相同的 5kV 加速電壓，同時(shí)進(jìn)行 In-Beam SE 和 In-Beam BSE 的信號(hào)采集。

圖2：管徑較粗的管狀試樣，左圖：In-Beam SE像；右圖：In-Beam BSE像

為了避免在測量過程中由于對(duì)邊界判斷標(biāo)準(zhǔn)不一致引起的人為誤差，我們利用 TESCAN 操作軟件中標(biāo)配的“ Canny Edge Detector ”功能，對(duì)邊界進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，勾勒出邊界區(qū)域，然后再對(duì)識(shí)別的邊界進(jìn)行測量。這樣就可以有效避免人為因素對(duì) SEM 灰度圖像邊界判斷的標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致出現(xiàn)的測量誤差。