可调整衰减光学单元的制作方法

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可调整衰减光学单元
1.本技术要求于2022年8月17日提交的美国申请第17/404,900号的优先权，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术：

2.需要扫描电子显微镜(sem)以通过照明电子束照射样本来评估样本。照明电子束的强度可以从大范围的值中选择。
3.从样本散射或反射的电子(由于照明)被收集、转换为通过光导传播的光，然后撞击到光电倍增管(pmt)上。
4.pmt具有小于可能撞击到pmt上的光的强度范围的有限的线性响应范围。
5.越来越需要将撞击到pmt上的光的强度限制在pmt的线性响应范围内，尤其是在不过度降低sem处理量的情况下执行此类限制。

技术实现要素：

6.可以提供一种可调整衰减光学单元和一种用于使朝向pmt引导的光可调整地衰减的方法。
7.可以提供一种可调整衰减光学单元，包括光导，所述光导包括芯，其中所述芯可以包括输出、输入和外表面；以及可调整衰减器，所述可调整衰减器被配置为限定与所述外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光。
8.可以提供一种用于设置可调整衰减光学单元的方法，所述方法可以包括设置与所述可调整衰减光学单元相关的介接参数的值；其中所述可调整衰减光学单元包括光导和可调整衰减器；其中所述光导包括芯，其中所述芯包括输出、输入和外表面；并且其中所述可调整衰减器被配置为限定与所述外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光；以及使光传播穿过所述可调整衰减光学单元，同时使所述光经受所述介接参数。
附图说明
9.在说明书的结论部分中特别指出并明确要求保护被视为本公开实施例的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述可以最好地理解本公开的关于操作的组织和方法的实施例及其目的、特征和优点，在附图中：
10.图1是可调整衰减光学单元及其环境的示例；
11.图2是可调整衰减光学单元及其环境的示例；
12.图3是光在芯内的传播的示例；
13.图4是可调整衰减光学单元及其环境的示例；
14.图5是光在芯内的传播的示例；
15.图6是可调整衰减光学单元和芯的示例；
16.图7是sem的示例；以及
17.图8是方法的示例。
具体实施方式
18.在以下详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对本公开的实施例的透彻理解。
19.然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践本公开的当前实施例。在其他实例中，未详细地描述公知的方法、程序和部件，以免混淆本公开的当前实施例。
20.在说明书的结论部分中特别指出并明确要求保护被视为本公开实施例的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下具体实施方式可以最好地理解本公开的关于操作的组织和方法的实施例及其目的、特征和优点。
21.将领会，为了说明的简单和清楚，附图中示出的要素不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，要素中的一些要素的尺寸可能相对于其他要素被放大。此外，在认为适当的地方，在附图间可重复附图标记以指示相应或类似的要素。
22.由于本公开的所示实施例的大部分可使用本领域技术人员已知的电子部件和电路来实现，因此将不会为了理解和领会本公开的当前实施例的基本概念而以比如上说明的认为必要的程度更大的程度来阐释细节，以便不混淆或迷惑本公开的当前实施例的教导。
23.说明书中对方法的任何提及应在经必要修改后应用于能够执行该方法的系统。
24.说明书中对系统的任何提及应在经必要修改后应用于可由该系统执行的方法。
25.术语“和/或”意指附加地或替代地。
26.对电子的任何引用都应比照适用于离子。
27.可以提供可调整衰减光学单元和用于使朝向pmt引导的光可调整地衰减的方法。
28.所述方法和可调整衰减光学单元可用于限制到达pmt的光的强度，以使其具有对应于pmt的线性响应范围的值。当需要最大灵敏度时，所述方法和单元可以提供最大透射率(最小衰减)，并且在进入光导的光具有超过上限强度阈值的强度的情况下可以增加衰减。所述方法和单元可以提高由pmt输出的信号的稳定性，并且可被设置为随时间提供稳定增益。
29.所述方法和系统控制到pmt的输入并且提高系统稳定性和信道增益。
30.所述方法和系统降低了热变化并且减小了pmt的增益变化——以及减小了瞬态效应。
31.所述方法和可调整衰减光学单元可允许扫描电子显微镜(sem)或基于电子的任何其他检查、审查或计量系统以高处理量操作。
32.可调整衰减光学的透射率可以各种方式计算，例如，可以通过将照明电子束的强度、电子产量和所收集的电子的强度相乘来计算。产率可以因变于样本、所收集的电子类型(例如二次或背向散射)等。
33.可以将透射率设置为超过预定义值。可调整衰减光学单元可被配置为符合所需的透射率函数值。
34.图1示出了光导20、可调整衰减器30和pmt 40。可调整衰减器30被定位在光导20与pmt之间。图1(从上到下)示出了：
o处于无衰减状态的可调整衰减器30，其中离开光导的光可以不间断地向pmt 40传播。o处于衰减状态的可调整衰减器30，其中可调整衰减器的透明度改变以使从光导20向pmt行进的光衰减。o处于衰减状态的可调整衰减器30，其中透明孔径31由可调整衰减器30限定——并且穿过孔径的光可以从光导20向pmt行进。孔径外的光被可调整衰减器30的阻挡部分32阻挡。
35.可调整衰减器可以包括液晶(lc)玻璃、悬浮粒子器件(spd)玻璃、spd智能玻璃、电致变玻璃、热致变玻璃和光致变玻璃等。
36.应当注意，可调整衰减器30可以应用阻挡面积和透明度变化的组合。例如，透明孔径31可以是任何透明度级别等。
37.传播信号的总方向用99表示。
38.图2-图5示出了光导20、pmt 40和不位于pmt 40与光导20之间的可调整衰减器(30或32)。在这种配置中，当可调整衰减器30处于无衰减状态时，可调整衰减器30不会影响光通过。
39.在不存在可调整衰减器的情况下，光可以以全内反射(tir)模式在光导内传播。
40.在图2-图5中，光导包括芯，所述芯包括输入22、输出23和外表面24。可调整衰减器(31、33)被配置为限定与外表面的区域相关的介接(interfacing)参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光。
41.介接参数可以是可调整衰减器的与芯的区域接触的部分的折射率、可以是在芯的区域与可调整衰减器之间形成的边界处的光的临界角。
42.介接元件可被设置为使得撞击到芯的区域上的光可以离开光导，并且一旦离开，光可以在返回光导之前进一步衰减(参见图3的光92)，或者可以不返回光导(参见图3和图5的光93)。
43.在图2-图3中，可调整衰减器32是与流体控制单元35流体耦合的腔室。腔室具有与区域21介接的内部部分34，并且流体控制单元35被配置为控制折射率超过进入腔室的空气的折射率的流体的流动。流体可以是气体或者液体或者气体和液体两者。
44.图3示出了光91在光导20中的传播。光92和光93离开光导并进入可调整衰减器32。光93不返回光导。光92在腔室32内进一步衰减并返回光导20。
45.在图4-图5中，可调整衰减器是被配置为选择性接触区域的光吸收元件33或其他光接收元件。光吸收元件33可以相对于光导(例如在(a)光接收元件接触所述区域的第一位置与(b)光接收元件与所述区域间隔开的第二位置之间)移动。
46.图5示出了光91在光导20中的传播。光92和光93离开光导、进入光吸收元件可调整衰减器32并且不返回光导。
47.图6示出了光吸收元件可以接触光导的一个区域33或光导的两个区域(33和33')或光导的任何其他数量的区域(未显示)。
48.光导与上文提及的可调整衰减器中的任何一种可调整衰减器介接的区域可以是任何形状和尺寸。可调整衰减器可以接触任何形状和尺寸的任何数量的区域。
49.图7示出了sem 50和样本100。sem柱52用照明电子束61照射样本100，散射或反射
电子62进入收集路径70，在收集路径70中散射或反射的电子62撞击到电子-光转换器18上，来自光转换器的光进入光导20并且可以被衰减单元(诸如腔室32)选择性地衰减，然后传播到pmt 40并由转换器42转换为数字信号。
50.处理器80可以以任何方式处理数字信号和/或控制sem。
51.当使用腔室和可移动光吸收元件时，期望更高(相对于电致变玻璃和lc或spd玻璃更高)的最大t％值。预期lc或spd玻璃具有最低的转变时间和最低的最小t％值。
52.图8示出了用于设置可调整衰减光学单元的方法200的示例。
53.方法200可以开始于步骤210，其中设置与可调整衰减光学单元相关的介接参数的值。可调整衰减光学单元可以包括光导和可调整衰减器。光导具有芯，芯具有输入、输出和外表面。可调整衰减器可以被配置为限定与外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光。
54.步骤210之后是步骤220，在步骤220中穿过可调整衰减光学单元传播光，同时使光经受介接参数。
55.步骤210可以包括基于对样本的评估的处理量来设置介接参数的值。对样本的评估可以包括利用电子束照射样本，收集从样本反射或散射的发射电子，并将发射电子转换为穿过可调整衰减光学单元传播的光。
56.步骤210可以包括确定可调整衰减光学单元的透射率超过透射率阈值，其中透射率阈值可以因变于电子束的强度、电子产量、指示所收集的发射电子的量的收集参数、样本偏压、对检测器的电子能量影响、电子le。
57.例如：t％＝(ip
×
产量(样本、le、信号类型)
×
收集)/预定义_值。其中：o产量(样本、le、信号类型)-意指产量因变于样本的材料(样本的照射点处的材料)。o着陆能量(le)和信号类型
–
检测到的粒子的类型
–
例如二次电子、背向散射电子或离子。o收集
–
发射信号和检测信号之间的比率(强度或能量)。
58.如果根据等式t％小于透射率阈值，则可以选择将不低于透射率阈值的t％，以避免检测效率下降。
59.可调整衰减器可以是光吸收元件，并且方法可以包括通过光吸收元件选择性地接触区域。
60.可调整衰减器可以是光导管，并且方法可以包括通过光导管选择性地接触区域。
61.可调整衰减器可以是光接收元件，并且方法可以包括在(a)光接收元件接触区域的第一位置与(b)光接收元件与该区域间隔开的第二位置之间移动光接收元件。
62.可调整衰减器可以是光接收元件，并且方法可以包括在(a)光接收元件接触区域的第一位置、(b)光接收元件与该区域间隔开的第二位置以及(c)光接收元件接触外表面的该区域和另一区域的第三位置之间移动光接收元件。
63.可调整衰减器可以包括腔室和流体控制单元，其中腔室具有与区域介接的内部部分，并且方法可以包括通过流体控制单元控制折射率超过进入腔室的空气的折射率的流体的流动。
64.方法和系统可被配置为使ac型器件(lc玻璃、spd玻璃)与sem扫描同步，从而在给定帧内不发生调制。设备的调制频率将被设置为使得仅在获取整数个sem帧之后发生转变。
65.在前述说明书中，已经参考本公开的实施例的具体示例描述了本公开的实施例。然而，将显而易见的是，可在不脱离如所附权利要求书中阐述的本公开的实施例的更广泛精神和范围的情况下在其中进行各种修改和改变。
66.此外，本说明书和权利要求书中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等(如果有)用于描述目的而不一定用于描述永久的相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文中描述的本公开的实施例例如能够以不同于本文中所示或以其他方式描述的取向之外的其他取向操作。
67.如本文中所讨论的连接可以是适合于例如经由中间设备从相应节点、单元或设备或向相应节点、单元或设备传送信号的任何类型的连接。因此，除非另有暗示或说明，否则连接可以例如是直接连接或间接连接。可以参考单个连接、多个连接、单向连接或双向连接来说明或描述连接。然而，不同实施例可以改变连接的实现方式。例如，可以使用分开的单向连接而不是双向连接，反之亦然。此外，多个连接可以用以串行方式或以时间复用方式传送多个信号的单个连接来替代。类似地，携载多个信号的单个连接可以分离成携载这些信号的子集的各种不同连接。因此，存在用于传送信号的许多选项。
68.用于实现相同功能的任何部件布置都有效地“相关联”从而实现期望的功能。因此，本文中组合用于实现特定功能的任何两个部件可被视为彼此“相关联”从而实现期望的功能，而不管架构或中间部件如何。类似地，如此相关联的任何两个部件也可被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现期望的功能。
69.此外，本领域技术人员将认识到，上述操作之间的边界仅是示意性的。多个操作可被组合成单个操作，单个操作可分布在附加的操作中并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。此外，替代实施例可包括特定操作的多个实例，并且可以在各种其他实施例中改变操作的顺序。
70.此外，例如，在一个实施例中，所示示例可以实现为位于单个集成电路上或在同一设备中的电路系统。替代地，示例可以实现为以合适方式彼此互连的任意数量的单独集成电路或单独设备。
71.然而，其他修改、变化和替代也是可能的。因此，说明书和附图应被认为是说明性而非限制性意义的。
72.在权利要求中，置于括号之间的任何参考标记不应被解释为限制权利要求。“包括”一词不排除权利要求中列出的要素或步骤之外的其他要素或步骤的存在。如本文中所使用的术语“一(a)”或“一个(an)”被定义为一个或多于一个。此外，权利要求中使用诸如“至少一个”和“一个或多个”之类的介绍性短语不应被解释为暗示通过不定冠词“一”或“一个”引入另一个权利要求要素将包含此类引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制到仅包含一个此类要素的本公开的实施例，即使当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”与诸如“一”或“一个”之类的不定冠词时也是如此。对于定冠词的使用也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意地区分此类术语描述的要素。因此，这些术语不一定旨在指示此类要素的时间或其他优先顺序。在相互不同的权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
73.尽管本文中已经说明和描述了本公开的实施例的某些特征，但本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等效物。因此，应理解，所附权利要求书旨在覆盖落入本公开的实施例的真正精神内的所有此类修改和改变。

技术特征：

1.一种可调整衰减光学单元，包括：光导，所述光导包括芯，其中所述芯包括输出、输入和外表面；以及可调整衰减器，所述可调整衰减器被配置为限定与所述外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光。2.如权利要求1所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述可调整衰减器是被配置为选择性地接触所述区域的光吸收元件。3.如权利要求1所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述可调整衰减器是被配置为选择性地接触所述区域的光导管。4.如权利要求1所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述可调整衰减器是光接收元件，所述光接收元件被配置为在(a)所述光接收元件接触所述区域的第一位置与(b)所述光接收元件与所述区域间隔开的第二位置之间移动。5.如权利要求1所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述可调整衰减器是光接收元件，所述光接收元件被配置为在(a)所述光接收元件接触所述区域的第一位置、(b)所述光接收元件与所述区域间隔开的第二位置、以及(c)所述光接收元件接触所述外表面的所述区域和另一区域的第三位置之间移动。6.如权利要求1所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述可调整衰减器包括腔室和流体控制单元，其中所述腔室具有与所述区域介接的内部部分，并且其中所述流体控制单元被配置为控制折射率超过进入所述腔室的空气的折射率的流体的流动。7.如权利要求6所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述流体是液体。8.如权利要求6所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述流体是气体。9.如权利要求1-8中任一项所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述区域是环形的。10.如权利要求1-8中任一项所述的可调整衰减光学单元，进一步包括光学地耦合到所述光导的光电倍增管。11.如权利要求10所述的可调整衰减光学单元，其特征在于，所述区域位于所述输入与所述光电倍增管之间的光学路径之外。12.一种用于设置可调整衰减光学单元的方法，所述方法包括：设置与所述可调整衰减光学单元相关的介接参数的值；其中所述可调整衰减光学单元包括光导和可调整衰减器；其中所述光导包括芯，其中所述芯包括输出、输入和外表面；并且其中所述可调整衰减器被配置为限定与所述外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光；以及使光传播穿过所述可调整衰减光学单元，同时使所述光经受所述介接参数。13.如权利要求12所述的方法，包括基于对样本的评估的处理量来设置所述介接参数的所述值；其中对所述样本的所述评估包括：利用电子束照射所述样本；收集从所述样本反射或散射的发射电子，以及将所述发射电子转换为穿过所述可调整衰减光学单元传播的所述光。14.如权利要求13所述的方法，包括确定所述可调整衰减器的透射率超过透射率阈值，
其中所述透射率阈值因变于所述电子束的强度、电子产量、影响检测器的电子能量以及指示所收集的发射电子的量的收集参数。15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可调整衰减器是光吸收元件，并且所述方法包括通过所述光吸收元件选择性地接触所述区域。16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可调整衰减器是光导管，并且所述方法包括通过所述光导管选择性地接触所述区域。17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可调整衰减器是光接收元件，并且所述方法包括在(a)所述光接收元件接触所述区域的第一位置与(b)所述光接收元件与所述区域间隔开的第二位置之间移动所述光接收元件。18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可调整衰减器是光接收元件，并且所述方法包括在(a)所述光接收元件接触所述区域的第一位置、(b)所述光接收元件与所述区域间隔开的第二位置以及(c)所述光接收元件接触所述外表面的所述区域和另一区域的第三位置之间移动所述光接收元件。19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可调整衰减器包括腔室和流体控制单元，其中所述腔室具有与所述区域介接的内部部分，并且所述方法包括通过所述流体控制单元控制折射率超过进入所述腔室的空气的折射率的流体的流动。20.如权利要求12-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述区域是环形的。

技术总结

本申请公开了可调整衰减光学单元。一种可调整衰减光学单元，包括光导，所述光导包括芯，其中所述芯包括输出、输入和外表面；以及可调整衰减器，所述可调整衰减器被配置为限定与所述外表面的区域相关的介接参数，从而接收撞击在所述区域上的光中的至少一些光。在所述区域上的光中的至少一些光。在所述区域上的光中的至少一些光。