(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子顕微鏡を使用してサンプルを検査する改善された方法を提供する。【解決手段】サンプルからの第１の種類の放射物を、第１の検出器２２を使用して検出するステップを含む。次いで、放射物のスペクトル情報を使用して、試料の走査された区域の少なくとも一部が複数のセグメントに分割される。複数のセグメントのうちの１つにおいて試料の組み合わされたスペクトルを生成するために、複数のセグメントのうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物が組み合わされ得る。第２の検出器が、第２の種類の放射物を検出するために使用され、これは、サンプルの区域を複数の領域に分割するために使用される。第１の検出器は、ＥＤＳであり得、第２の検出器は、ＥＭに基づき得る。このようにして、ＥＤＳデータおよびＥＭデータが、カラー画像を生成するために効果的に組み合わされ得る。【選択図】図１
2020030208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子顕微鏡を使用してサンプルを検査する方法であって、
−前記サンプルの区域にわたって走査されたビームに応答して、前記サンプルからの第１の種類の放射物を、第１の検出器を使用して検出することと、
−前記第１の種類の検出された放射物のスペクトル情報を使用して、前記サンプルの前記走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割することと、
−前記複数のセグメントのうちの前記１つに前記サンプルの組み合わせられたスペクトルを生成するために、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つにおける前記走査に沿って異なる位置で前記第１の種類の放射物を組み合わせることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の種類の検出された放射物のスペクトル情報を使用して、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つを複数のサブセグメントに分割することと、
−前記複数のサブセグメントのうちの前記１つにおける前記サンプルの組み合わせられたサブスペクトルを生成するために、前記複数のサブセグメントのうちの少なくとも１つにおける前記走査に沿って異なる位置で前記第１の種類の放射物を組み合わせることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
−前記サンプルの前記区域にわたって走査された前記ビームに応答して、前記サンプルからの第２の種類の放射物を、第２の検出器を使用して検出することと、
−前記第２の種類の放射物を使用して、前記サンプルの前記走査された区域を複数の領域に分割することと、
−前記領域における前記サンプルの組み合わされたスペクトルを生成するために、前記複数の領域のうちの少なくとも１つにおける前記走査に沿って異なる位置で前記第１の種類の放射物を組み合わせることと、をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプルの前記走査された区域を複数の領域に分割する前記ステップが、前記サンプルの前記走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割する前記ステップの前に実施される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプルの前記走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割する前記ステップが、前記複数の領域のうちの少なくとも１つを分割するために実施される、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の検出器が、荷電粒子、特に電子を検出するように構成されている、請求項３、４、または５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の検出器が、粒子、特にＸ線光子などの光子を検出するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
検査される前記サンプルの少なくとも一部の前記区域を追加的に走査するステップと、前記追加の走査に応答して、前記第１の種類の放射物を、前記第１の検出器を使用して検出するステップと、を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項３に従属するとき、検査される前記サンプルの単一カラー画像を提供するために前記第１の種類の放射物を使用し、かつ前記第２の種類の放射物を使用するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記カラー画像を提供するためにセグメント情報およびサブセグメント情報が使用される、請求項２および９に記載の方法。
【請求項１１】
前記カラー画像の色空間が、色相、明度、および彩度を含み、
−前記第１の種類の放射物が、前記カラー画像の色相および彩度のうちの少なくとも一方を定義するために使用され、
−前記第２の種類の放射物が、前記カラー画像の明度を定義するために使用される、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
色相が、検査される前記サンプルの材料特性を定義するために使用され、彩度が、前記材料特性の信頼度を定義するために使用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のうちの一項以上に記載の方法を使用してサンプルを検査するための荷電粒子顕微鏡であって、
−荷電粒子源、最終プローブ形成レンズ、およびスキャナを含む、前記荷電粒子源から放射された荷電粒子のビームを試料上に集束させるための、光学カラムと、
−前記最終プローブ形成レンズの下流に位置付けられ、かつ前記試料を保持するように構成された、試料ステージと、
−前記荷電粒子源から放射された荷電粒子の入射に応答して、前記試料から生じる第１の種類の放射物を検出するための第１の検出器と、
−前記第１の検出器に接続された制御ユニットおよび処理デバイスと、を備え、
前記荷電粒子顕微鏡が、請求項１から１２のうちの一項以上に記載の方法を実行するように構成されている、荷電粒子顕微鏡。
【請求項１４】
前記荷電粒子源から放射された荷電粒子の前記入射に応答して、前記試料から生じる第２の種類の放射物を検出するための第２の検出器をさらに備える、請求項１３に記載の荷電粒子顕微鏡。
【請求項１５】
処理された第１の検出器情報と処理された第２の検出器情報との組み合わせを出力するための出力デバイスをさらに備え、特に、前記出力デバイスが、カラー画像を出力するように構成され、前記カラー画像の色空間が、色相、明度、および彩度を含み、
−前記第１の種類の放射物が、前記カラー画像の色相および彩度のうちの少なくとも一方を定義するために使用され、
−前記第２の種類の放射物が、前記カラー画像の明度を定義するために使用される、請求項１４に記載の荷電粒子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子顕微鏡を使用してサンプルを検査する方法に関し、サンプルの区域にわたって走査された荷電粒子ビームに応答して、サンプルからの第１の種類の放射物を、第１の検出器を使用して検出するステップと、前記サンプルを検査するために第１の種類の検出された放射物のスペクトル情報を使用するステップと、を含む。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子顕微鏡法は、特に電子顕微鏡の形で顕微鏡物体を画像化するための周知の、かつますます重要な技術である。歴史的に、電子顕微鏡の基本的な種数は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、および走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの多くの周知の装置種に、ならびに、例えば、イオンビームミリングまたはイオンビーム誘起蒸着（ＩＢＩＤ）などの支援活動を可能にする、「機械加工」集束イオンビーム（ＦＩＢ）をさらに使用するいわゆる「二重ビーム」装置（例えば、ＦＩＢ−ＳＥＭ）などの様々な副種に進化している。当業者は、異種の荷電粒子顕微鏡に精通しているであろう。
【０００３】
走査電子ビームによる試料の照射は、二次電子、後方散乱電子、Ｘ線およびカソード発光（赤外線、可視、および／または紫外線光子）の形態で、試料からの「補助」放射線の放出を促進する。この放出放射線の１つ以上の成分が、サンプル分析のために検出および使用され得る。
【０００４】
通常、ＳＥＭでは、後方散乱電子が、固体検出器によって検出され、各後方散乱電子が、半導体検出器内に多くの電子−正孔対を作成するように増幅される。後方散乱電子検出器信号は、ビームが走査されるときに画像を形成するために使用され、各画像点の明るさは、一次ビームがサンプルを横切って移動するときにサンプル上の対応する点で検出された後方散乱電子の数によって判定される。画像は、検査されるサンプルのトポロジーに関する情報を提供するのみである。
【０００５】
「エネルギー分散型Ｘ線分析」または「ＥＤＳ」と称されるプロセスでは、電子ビームに応答してサンプルから入ってくるＸ線のエネルギーが測定され、ヒストグラムにプロットされて、材料固有スペクトルを形成する。測定されたスペクトルは、どの元素および鉱物が前記サンプル中に存在するかを判定するために、様々な元素の既知のスペクトルと比較され得る。
【０００６】
ＥＤＳの欠点の１つは、サンプルのＸ線スペクトルを蓄積するためにかなりの時間を要することである。通常、離散分析点を有するグリッドが使用される。ＥＤＳ検出器がＸ線を記録する間に、電子ビームは、各分析点に滞留する。一度、十分なＸ線計数が記録されると、ビームは、次の分析点に移動する。ＥＤＳ検出器からの信号は、各分析点についてＸ線スペクトル曲線を構築する信号処理ユニットに供給され、その分析点に最も一致するものを選択するために、既知の鉱物相の広範なライブラリに照会され得る。
【発明の概要】
【０００７】
それゆえに、本発明の目的は、検出された放射物のスペクトル情報が前記サンプルを検査するために使用される、荷電粒子顕微鏡を使用してサンプルを検査する改善された方法を提供することである。特に、本発明の目的は、サンプルに関する情報をより迅速におよび／またはより正確に取得するための方法および装置を提供することである。
【０００８】
この目的のために、本発明は、請求項１に定義されるように、荷電粒子顕微鏡を使用してサンプルを検査する方法を提供する。方法は、サンプルの区域にわたって走査されたビームに応答して、サンプルからの第１の種類の放射物を、第１の検出器を使用して検出するステップを含む。方法は、前記第１の種類の前記検出された放射物のスペクトル情報を収集することをさらに含む。第１の種類の検出された放射物の前記スペクトル情報は、サンプルの走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割するために使用される。本発明によると、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物が組み合わされて、前記複数のセグメントのうちの前記１つにおいて試料の組み合わされたスペクトルを生成する。
【０００９】
したがって、前記第１の種類の前記検出された放射物のスペクトル情報は、サンプルの区域にわたるビームの走査中に収集される。第１の検出器によって検出された放射物は、特定の走査ビーム位置に関連し得、すなわち、サンプル上の特定の位置に関連し得る。これは、スペクトル情報が、同様に、サンプル上の対応する位置についても収集および／または判定され得ることを意味する。異なる位置についての得られたスペクトル情報は、互いに比較され得る。特に、２つ以上の別個の位置と関連付けられたスペクトル情報が実質的に同一である場合、これは、サンプル上のこれらの点が、例えば、化学組成において類似している可能性があり、したがって互いに関連していることを意味する。したがって、これら２つ以上の別個の、ただし類似の特徴を有する、位置に関する情報は、これらの位置を一緒にグループ化し、かつ検査されるサンプルの第１のセグメントを画定するために使用され得る。同様に、実質的に同一または類似のスペクトル情報を有する２つ以上のさらに別個の位置も、検査されているサンプルの第２のセグメントを画定するために、一緒にグループ化され得る。
【００１０】
別個の分析点について完全なスペクトル情報を収集し、次いで、次の分析点に移動するのではなく、本発明による方法では、ビームが、サンプルを走査し、かつ同時に複数の分析点についてのスペクトル情報を収集するために使用される。ビームの走査は、比較的速く、また、検査されるサンプルの区域にわたって連続的または半連続的に走査され得る。１回以上の走査後、得られるスペクトル情報は、希薄であり得、すなわち、これは、いくつかの分析点が実際に情報を提供し得るが、一方で他の分析点が提供しないことを意味する。しかしながら、類似の分析点を一緒にセグメントにグループ化し、かつ前記セグメント内の組み合わせられたスペクトルを生成するためにそれぞれのセグメント内の分析点で第１の種類の放射物を組み合わせることによって、本発明による方法は、サンプル全体についての定性的情報をより迅速に提供することができる。加えて、本発明による方法の精度は、収集されたデータの希薄性が減少する場合のように、サンプルが複数回走査される場合に、さらに改善される。したがって、上記から、本発明の目的が達成されることになる。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態は、従属請求項を対象とする。これらのさらなる実施形態の詳細は、以下に説明されることになる。
【００１２】
実施形態では、方法は、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つを複数のサブセグメントに分割する追加のステップを含む。特に、第１の種類の検出された放射物のスペクトル情報は、前記複数のセグメントのうちの１つを、複数のサブセグメントに分割するために使用される。このようにして、例えば、ビームで繰り返し走査している間に得られた情報は、セグメントをさらに小さいサブセグメントにさらに精密化するために使用される。これらのより小さいサブセグメントについて、走査に沿った異なる位置での第１の種類の放射物が、組み合わされて、前記複数のサブセグメントのうちの前記１つにおいてサンプルの組み合わされたサブスペクトルを生成し得る。このようにして、サンプルに関するより正確かつより詳細な情報を得ることができる。
【００１３】
実施形態では、方法は、
−前記サンプルの前記区域にわたって走査された前記ビームに応答して、サンプルからの第２の種類の放射物を、第２の検出器を使用して検出するステップと、
−第２の種類の放射物を使用して、サンプルの走査された区域を複数の領域に分割するステップと、
−前記複数の領域のうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物を組み合わせて、領域内のサンプルの組み合わされたスペクトルを生成するステップと、をさらに含む。
【００１４】
この実施形態では、追加の検出器が、第２の種類の放射物を検出するために使用される。第２の種類のこれらの放射物は、第１の種類の放射物とは異なる。第２の種類のこれらの放射物に関する情報は、サンプルの領域を画定するために使用される。これらの領域は、次いで、第１の種類の放射物を使用して、領域内のサンプルの組み合わせられたスペクトルを生成するために使用される。
【００１５】
実施形態では、サンプルの走査された区域を複数の領域に分割する前記ステップが、サンプルの走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割する前記ステップの前に実施される。特に、第２の種類の放射物は、第１の種類の放射物と比較してより高い情報速度を提供し得る。言い換えると、第２の種類の放射物に関する有意信号を検出するプロセスは、第１の種類の放射物に関する有意信号を検出するプロセスよりも非常に高速である。したがって、追加の検出器が、類似の特性を有する可能性がある領域へのサンプルの初期分割を提供するために使用されてもよく、第１の種類の放射物が、次いで、これらの領域に対してグループ化される。これは、本明細書に説明される方法の質および速度を増加させる。
【００１６】
実施形態では、サンプルの走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割する前記ステップは、複数の領域のうちの少なくとも１つを分割するために実施される。したがって、第２の種類の放射物に関する情報は、領域を作成するために使用され、第１の種類の放射物に関する情報は、それらの領域のうちの少なくとも１つを複数のセグメントに細分するために使用される。
【００１７】
実施形態では、前記第２の検出器は、荷電粒子、特に後方散乱電子などの電子を検出するために構成される。前記第１の検出器が、粒子、特にＸ線光子などの光子を検出するように構成されていることもさらに考えられる。
【００１８】
電子の後方散乱は、表面の元素の原子数、および表面と一次ビームと検出器との間の幾何学的関係に依存する。それゆえに、後方散乱電子画像は、輪郭情報、すなわち、異なる組成の領域間の境界、および断層情報を示す。後方散乱電子画像を得ることは、異なる特性を有する点の間に妥当なコントラストを生成するために各点で十分な数の電子のみを収集することを必要とするため、各点で完全なスペクトルを集めるために十分な数のＸ線を得ることよりも非常に高速である。また、電子が後方散乱される確率は、特定の周波数の特性Ｘ線の放射物を生じる電子の確率よりも高い。単一の滞留点で十分な後方散乱電子画像データを得ることは、通常、１マイクロ秒未満を要するが、単一の滞留点で分析可能なスペクトルを得るために十分なＸ線を取得することは、通常、１ミリ秒超を要する。
【００１９】
本発明の実施形態では、画像は、後方散乱電子検出器を使用して最初に取得され、画像は、次いで、同一元素組成を有するようにコントラストから現出する領域を識別するために処理される。ビームは、次いで、領域を表すＸ線スペクトルを収集し、かつ前記領域を複数のセグメント、続いて複数のサブ領域に分割するために、サンプルにわたって、少なくとも識別された領域のうちの１つ以上にわたって、好ましくは複数回走査される。後方散乱電子検出器の走査中に発生したＸ線は、後続のセグメント化に使用され得る情報を事前に取得するために有利に使用され得る。
【００２０】
上記のように、方法は、検査されるサンプルの少なくとも一部の区域を追加的に走査するステップと、前記追加の走査に応答して、前記第１の種類の放射物を、前記第１の検出器を使用して検出するステップと、を含み得る。連続的または半連続的な方式で繰り返し走査することによって、前記第１の種類の放射物に関するより多くの情報を得ることができ、取得された情報をさらに改善することができる。
【００２１】
有利には、第１の種類の放射物を使用するステップおよび第２の種類の放射物を使用するステップは、検査される前記サンプルの単一カラー画像を提供するために使用され得る。特に、カラー画像は、第１の種類および第２の種類の放射物を表現するデータを含有し得る。これは、後方散乱電子画像データがＥＤＳデータと組み合わせて使用されるとき、通常グレースケールの後方散乱電子画像がＥＤＳデータから結果として得られる色情報と組み合わされることを可能にするため、特に有利である。
【００２２】
特に、カラー画像を提供するためのセグメント情報およびサブセグメント情報が使用されるとき、速成方法は、検査されるサンプルのカラー画像を提供するために得られ、同時に、前記カラー画像は、前記サンプルの有意義な情報を提供し得る。特に、カラー画像は、リアルタイムで提示され得、すなわち、数秒以内に生成され得る。このようにして、ユーザは、例えば、サンプル上の関心領域をより迅速に識別することができるため、より迅速にサンプルを検査することができる。
【００２３】
色情報は、色相、明度、および彩度を含む、色空間でコード化され得る。第１の種類の放射物は、カラー画像の色相および彩度のうちの少なくとも一方を定義するために使用され、第２の種類の放射物は、カラー画像の明度を定義するために使用される。したがって実施形態では、ＥＤＳデータは、画像の色および色強度を定義するために使用され、一方でＥＭデータは、グレースケールデータとして使用される。
【００２４】
実施形態では、色相は、検査されるサンプルの材料特性を定義するために使用される。例えば、前記複数のセグメントのうちの前記１つにおけるサンプルの組み合わされたスペクトルは、赤、青、黄、緑などの色相値に変換され得、前記色相値は、前記セグメントの化学組成の表現として使用され得る。このようにして、例えば、各原子が異なる色に対応するように事前設定され得るため、例えば、Ｃ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、およびＡｇ原子を有する領域を識別することが可能である。この意味で、彩度、すなわち、色の飽和度は、前記材料特性の信頼度を定義するために使用されることが考えられる。例えば、信頼度が低いとき、提示される画像は、完全なグレースケール画像（彩度なし）であり得る。第１の種類の放射物に関するデータが増加するにつれて、信頼度も同様に増加し、したがってより薄い色の画像が提示され得る。しばらくすると、信頼度が最大になり、したがって、フルカラーの完全に飽和した画像が提示され得る。このようにして、利用可能な色空間（色相、明度、彩度）は、貴重な情報をユーザに表すために完全に使用される。
【００２５】
本発明によると、第１の種類の放射物は、複数のセグメントを識別するために使用され、それらの複数のセグメントについて、第１の種類の放射物が、それぞれのセグメントの組み合わされたスペクトルを確立するために組み合わされる。加えて、実施形態では、それらの複数のセグメントは、第１の種類の放射物に関するより多くのデータが利用可能であるとき、サブセグメントにさらに分割される。これは、走査中により多くの情報が得られ、この情報がセグメントをより小さいサブセグメントにさらに細分するために使用されることを意味する。言い換えると、粒度が増加する。これは、カラー画像をユーザに提示するために使用され得、第１の種類の放射物は、色相および／または彩度（すなわち、色情報）を表すために使用され、第２の種類の放射物は、値（すなわち、グレースケールの正常なＥＭ画像）を表すために使用される。第２の種類の放射物は、比較的高速な情報速度を有し、これは、グレースケール画像をほぼ瞬時にユーザに提示することが可能であることを意味する。第１の種類の放射物は、比較的低速な情報速度を有し、これは、サンプルの走査された区域全体に対する情報を得るためにより多くの時間を要することを意味する。類似の情報を一緒にグループ化し、ＥＭデータによって得られたグレースケール画像の上に色相および彩度としてこのグループ化された情報を提示することによって、ユーザは、関連情報（すなわち、ＥＭデータ）を即座に提示され、時間が経つにつれて（すなわち、数秒単位）より多くの情報が徐々にそれに追加される。さらに、セグメントがサブセグメントに細分化され、かつ情報が一緒にグループ化されるという事実に起因して、データの品質もまた、経時的に徐々に増加される。概して、徐々に変化するカラー画像がユーザに提示され、これは、非常にユーザフレンドリな体験を提供する。
【００２６】
本発明の態様によると、上記の方法を使用してサンプルを検査するための荷電粒子顕微鏡が提供される。本発明による装置は、
−荷電粒子源、最終プローブ形成レンズ、およびスキャナを含む、前記荷電粒子源から放射された荷電粒子のビームを試料上に集束させるための、光学カラムと、
−前記最終プローブ形成レンズの下流に位置付けられ、かつ前記試料を保持するように構成された、試料ステージと、
−前記荷電粒子源から放射された荷電粒子の入射に応答して、前記試料から生じる第１の種類の放射物を検出するための第１の検出器と、
−前記第１の検出器に接続された制御ユニットおよび処理デバイスと、を備える。
【００２７】
本発明によると、前記荷電粒子顕微鏡は、本発明による方法を実行するために構成される。したがって、特に、装置は、荷電粒子のビームがサンプルの区域にわたって走査されることに応答して、サンプルからの第１の種類の放射物を、前記第１の検出器を使用して検出するために構成される。第１の種類の検出された放射物は、例えば、処理デバイスによってスペクトル情報に収集され、このスペクトル情報は、サンプルの走査された区域の少なくとも一部を複数のセグメントに分割するために使用される。加えて、装置は、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物を組み合わせて、前記複数のセグメントのうちの前記１つにおいてサンプルの組み合わされたスペクトルを生成するために構成される。特に、処理デバイスは、それぞれのセグメント内のサンプルの組み合わされたスペクトルを生成するために前記放射物を組み合わせるように構成される。したがって、装置によると、比較的高速な方式、すなわち、別個の分析点について完全なスペクトル情報を収集し、次いで、次の分析点に移動することよりも高速な方式で、関連情報を提供する関連セグメントのスペクトル情報を収集および組み合わせることが可能である。したがって、サンプルに関する情報がより迅速および／またはより正確な方式で取得され得る、装置が得られる。したがって、本発明の目的が達成される。
【００２８】
実施形態では、装置は、前記荷電粒子源から放射された荷電粒子の入射に応答して、前記試料から生じる第２の種類の放射物を検出するための第２の検出器をさらに備える。特に、前記第２の種類のデータ取得速度は、前記第１の種類のデータ取得速度よりも大きい場合がある。言い換えると、第２の検出器は、第１の検出器よりも迅速に情報を提供し得、前記プロセッサは、第１の検出器のデータを処理するために第２の検出器の前記データを使用するために構成され得る。方法に関して既に説明されたように、第２の種類のデータに関する情報がサンプルの領域を提供するために使用されると考えられ、領域は、次いで、それぞれの領域内のサンプルの第１の種類の放射物の組み合わせられたスペクトルを生成するために使用される。本発明の方法によると、前記領域は、次いで、複数のセグメントに細分され得、組み合わされたスペクトルは、前記複数のセグメントの各々について生成され得る。
【００２９】
実施形態では、装置が、処理された第１の検出器情報と処理された第２の検出器情報との組み合わせを出力するための出力デバイスをさらに備え、特に、出力デバイスが、カラー画像を出力するように構成され、前記カラー画像の色空間が、色相、明度、および彩度を含む。ここで、第１の種類の放射物は、カラー画像の色相および彩度のうちの少なくとも一方を定義するために使用され得、第２の種類の放射物は、カラー画像の明度を定義するために使用され得る。
【００３０】
前記第２の検出器は、実施形態では、後方散乱電子検出器とすることができる。前記第１の検出器は、実施形態では、ＥＤＳ検出器とすることができる。ＥＤＳ検出器との組み合わせにおける後方散乱電子検出器は、ＥＭ情報および化学組成情報の両方を含有するサンプルのカラー画像などの、検査されるサンプルの有益な画像を迅速に提供することができる。当然のことながら、他の検出器が同様に使用されてもよく、それらの検出器の使用が同様に特定の利点を提供し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明は、ここで、例示的な実施形態および添付の概略図面に基づいてより詳細に説明される。
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態による、荷電粒子顕微鏡の縦断面図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態による、荷電粒子顕微鏡の縦断面図を示す。
【図３】本発明による方法の実施形態の概略図を示す。
【図４】本発明による方法のさらなる実施形態の概略図を示す。
【図５】本発明による方法の別の実施形態の概略図を示す。
【図６】本発明による方法のさらに別の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１（正確な縮尺ではない）は、本発明の実施形態による、荷電粒子顕微鏡Ｍの実施形態の非常に概略的な描写である。より具体的には、この場合において、ＴＥＭ／ＳＴＥＭである透過型顕微鏡Ｍの実施形態を示す（ただし、本発明の文脈では、例えば、ＳＥＭ（図２参照）、またはイオンベース顕微鏡も同様に有効であり得る）。図１において、真空筐体２内では、電子源４は、電子−光軸Ｂ’に沿って伝搬し、電子光学照明器６を横断する電子ビームＢを生成して、電子を試料Ｓの選択部分に方向付ける／集束させるように機能する（それは、例えば（局所的に）薄くする／平板状にすることができる）。また、偏向器８が図示されており、これは（とりわけ）、ビームＢの走査運動をするために使用することができる。
【００３４】
試料Ｓは、ホルダＨが（取り外し可能に）固定されているクレードルＡ’を移動させる、位置決めデバイス／ステージＡによって複数の自由度で位置決めすることができる試料ホルダＨに保持されており、例えば、試料ホルダＨは、（とりわけ）Ｘ−Ｙ平面内で移動することができるフィンガを備えることができる（示されたデカルト座標系を参照されたい。通常は、Ｚに平行およびＸ／Ｙを中心に傾く移動も可能である）。このような移動により、試料Ｓの異なる部分が、軸線Ｂ’に沿って進む（Ｚ方向に）電子ビームＢによって、照明／撮像／検査されることを可能にする（および／または走査運動が、ビーム走査の代替として、行われることを可能にする）。所望される場合、随意の冷却デバイス（図示せず）を、試料ホルダＨと密に熱的に接触させて、試料ホルダＨ（および、試料ホルダ上の試料Ｓ）を、例えば極低温に維持することができる。
【００３５】
電子ビームＢは、（例えば）二次電子、後方散乱電子、Ｘ線、および光放射線（カソード発光）を含む様々な種類の「励起（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ）」放射線を試料Ｓから放出させるような様式で、試料Ｓと相互作用するだろう。所望される場合、例えば、シンチレータ／光電子増倍管またはＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光）モジュールを組み合わせた分析デバイス２２の助けを借りて、これらの放射線の種類のうちの１つ以上を検出することができ、このような場合には、ＳＥＭと基本的に同じ原理を使用して画像を構築することができる。しかしながら、試料Ｓを横断（通過）し、試料から放射／放出され軸線Ｂ’に沿って（実質的には、一般的に、ある程度偏向／散乱しながら）伝搬し続ける電子を代替的に、または補足的に調査することができる。このような透過電子束は、撮像システム（投影レンズ）２４に入射し、撮像システム２４は一般的に、多種多様な静電レンズ／磁気レンズ、偏向器、補正器（例えばスティグメータのような）などを備えている。通常の（非走査）ＴＥＭモードでは、この撮像システム２４は、透過電子束を蛍光スクリーン２６に集束させることができ、蛍光スクリーン２６は、所望される場合、それを軸Ｂ’の邪魔にならないように後退／回収する（矢印２６’で概略に示すように）ことができる。試料Ｓの（一部の）画像（または、フーリエ変換図形）は、撮像システム２４によりスクリーン２６上に形成され、この画像は、筐体２の壁の好適な部分に位置する視認ポート２８を介して視認することができる。スクリーン２６の後退機構は、例えば、本質的に機械的および／また電気的な機構であり得、ここには図示されていない。
【００３６】
スクリーン２６上の画像を視認することの代替として、撮像システム２４から出ていく電子束の焦点深度が一般的に、極めて深い（例えば、約１メートル）という事実を代わりに利用することができる。その結果、以下のような様々な他の種類の分析装置をスクリーン２６の下流で使用することができる。
−ＴＥＭカメラ３０。カメラ３０の位置に、電子束は、静止画像（または、フーリエ変換図形）を形成することができ、静止画像は、コントローラ／プロセッサ２０により処理することができ、例えばフラットパネルディスプレイのような表示装置（図示せず）に表示することができる。必要ではない場合、カメラ３０は、後退／回収（矢印３０’で概略に示すように）されて、カメラを軸線Ｂ’から外れるようにすることができる。
−ＳＴＥＭカメラ３２。カメラ３２からの出力は、試料Ｓ上のビームＢの（Ｘ、Ｙ）走査位置の関数として記録することができ、カメラ３２からの出力の「マップ（ｍａｐ）」である画像は、Ｘ、Ｙの関数として構築することができる。カメラ３２は、カメラ３０に特徴的に存在する画素行列とは異なり、例えば直径が２０ｍｍの１個の画素を含むことができる。さらに、カメラ３２は、一般的に、カメラ３０（例えば、１０２画像／秒）よりも非常に高い取得速度（例えば、１０６ポイント／秒）を有することになる。この場合も同じく、必要でない場合、カメラ３２は、（矢印３２’で概略に示すように）後退／回収されて、カメラを軸線Ｂ’から外れるようにすることができる（このような後退は、例えばドーナツ形の環状暗視野カメラ３２の場合には必要とされないが、このようなカメラでは、中心孔により、カメラが使用されていなかった場合に電子束を通過させることができる）。
−カメラ３０または３２を使用して撮像を行うことの代替として、例えば、ＥＥＬＳモジュールとすることができる分光装置３４を呼び出すこともできる。
【００３７】
部品３０、３２、および３４の順序／位置は厳密ではなく、多くの可能な変形が考えられることに留意されたい。例えば、分光装置３４は、撮像システム２４と一体化することもできる。
【００３８】
示される実施形態では、顕微鏡Ｍは、符号４０で概して示される、後退可能なＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）モジュールをさらに備える。コンピュータ断層撮影（断層撮像とも称される）では、源および（互いに対向する）検出器が、様々な視点から試料の透過観察を取得するように、異なる視線に沿って試料を調べるために使用される。
【００３９】
コントローラ（コンピュータプロセッサ）２０は、図示される様々な構成要素に、制御線（バス）２０’を介して接続されることに留意されたい。このコントローラ２０は、作用を同期させる、設定値を提供する、信号を処理する、計算を実行する、およびメッセージ／情報を表示デバイス（図示せず）に表示するといった様々な機能を提供することができる。言うまでもなく、（模式的に描かれる）コントローラ２０は、筐体２の内側または外側に（部分的に）位置させることができ、所望に応じて、単体構造または複合構造を有することができる。
【００４０】
当業者であれば、筐体２の内部が気密な真空状態に保持される必要はないことを理解できるであろう。例えば、いわゆる「環境制御型ＴＥＭ／ＳＴＥＭ」では、所与のガスの背景雰囲気が、筐体２内に意図的に導入／維持される。当業者はまた、実際には、筐体２の容積を閉じ込めて、可能であれば、筐体２が、軸線Ｂ’を本質的に包み込むようになって、採用する電子ビームが小径管内を通過し、しかも広がって源４、試料ホルダＨ、スクリーン２６、カメラ３０、カメラ３２、分光装置３４などのような構造を収容する小径管（例えば、直径約１ｃｍ）の形態を採ると有利となり得ることを理解するであろう。
【００４１】
本発明による、実施形態が図１に示される、荷電粒子顕微鏡Ｍは、したがって、荷電粒子源４、最終プローブ形成レンズ６、およびスキャナ８を含み、前記荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢを試料上に集束させるための、光学カラムＯを備える。装置は、前記最終プローブ形成レンズ６の下流に位置付けられ、かつ前記試料Ｓを保持するように構成された、試料ステージＡ、Ｈをさらに備える。装置は、前記荷電粒子源４から放射された荷電粒子Ｂの入射に応答して前記試料から生じる第１の種類の放射物を検出するための第１の検出器２２をさらに備える。示される実施形態では、第１の検出器２２は、上述のように、シンチレータ／光電子増倍管またはＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）モジュールを組み合わせた分析デバイス２２である。好ましい実施形態では、前記第１の検出器は、ＥＤＳである。さらに、本発明による装置は、前記第１の検出器２２（概略的に示されている）に接続されている（線２０’によって）制御デバイス２０を備える。本発明によると、前記荷電粒子顕微鏡Ｍは、本発明による方法を実行するように構成されており、方法は、図３〜図５によって後述されることになる。
【００４２】
ここでまず、図２を参照すると、本発明による装置の別の実施形態が示されている。図２（正確な縮尺ではない）は、本発明による荷電粒子顕微鏡Ｍの非常に概略的な描写であり、より具体的には、この場合では、ＳＥＭである、非透過型顕微鏡Ｍの実施形態を示す（ただし、本発明の文脈では、例えば、イオンベース顕微鏡も同様に有効であり得る）。図では、図１の部品に対応する部分は、同一の参照符号を使用して示され、ここでは別個に説明されない。（とりわけ）以下の部分が図１に加えられる。
−２ａ：真空チャンバ２の内部に／内部から、部品（構成要素、試料）を導入／除去するように開放され得るか、またはその上に、例えば、補助デバイス／モジュールが装着され得る、真空ポート。顕微鏡Ｍは、必要に応じて、複数のそのようなポート２ａを備え得る。
−１０ａ、１０ｂ：概略的に図示された照明器６内のレンズ／光学素子。
−１２：必要に応じて、試料ホルダＨまたは少なくとも試料Ｓが、接地に対してある電位にバイアス（浮遊）されることを可能にする電圧源。
−１４：ＦＰＤまたはＣＲＴなどのディスプレイ。
−２２ａ、２２ｂ：中央開口２２ｂ（ビームＢの通過を可能にする）の周囲に配設された複数の独立検出セグメント（例えば、四分円）を含む、セグメント化された電子検出器２２ａ。そのような検出器は、例えば、試料Ｓから発せられる出力（二次または後方散乱）電子束（の角度依存性）を調査するために使用され得る。
【００４３】
したがって、図２に示される荷電粒子顕微鏡Ｍは、荷電粒子源４、最終プローブ形成レンズ６、１０ａ、１０ｂ、およびスキャナ８を含み、前記荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢを試料Ｓ上に集束させる、光学カラムＯを備える。装置は、前記最終プローブ形成レンズ６の下流に位置付けられ、かつ前記試料Ｓを保持するように構成された試料ステージＡ、Ｈをさらに備える。装置は、前記荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢの入射に応答して、前記試料から生じる第１の種類の放射物を検出するための第１の検出器２２をさらに備える。示される実施形態では、第１の検出器２２は、上述のように、シンチレータ／光電子増倍管またはＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）モジュールを組み合わせた前記分析デバイス２２である。代替実施形態では、第１の検出器２２は、セグメント化された検出器２２ａ、２２ｂとすることができる。好ましい実施形態では、前記第１の検出器は、ＥＤＳである。さらに、本発明による装置は、前記第１の検出器２２に接続されている（線２０’によって）前記制御デバイス２０を備える。
【００４４】
図１および図２に示される装置は、本発明による方法を使用してサンプルを検査することに使用され得る。本発明による方法のいくつかの実施形態が、図３〜図５に示されている。一般に、これらの方法は全て、
−サンプルＳの区域５０にわたって走査されたビームＢに応答して、サンプルからの第１の種類の第１の検出器２２放射物を使用して検出するステップと、
−第１の種類の検出された放射物のスペクトル情報Ｇを使用して、サンプルの走査された区域５０の少なくとも一部を複数のセグメント５１、６１、６２、８１〜８７に分割するステップと、
−前記複数のセグメント５１、６１、６２、８１〜８７のうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物を組み合わせて、前記複数のセグメントのうちの前記１つにおいてサンプルの組み合わされたスペクトルを生成するステップと、を含む。
【００４５】
ここで図３を参照すると、本発明による方法の第１の実施形態が概略的に示されている。図３は、左側に、取得されたデータ５４ａ、５４ｂによって検査されるサンプルの区域５０、右側に、取得されたデータの表現１５０を概略的に示す。
【００４６】
サンプルの区域５０は、荷電粒子のビームを用いて走査される。第１の検出器、例えば、図１および図２を参照して説明されたＥＤＳ検出器は、サンプルの区域５０にわたって走査されたビームに応答して、サンプルから第１の種類の放射物を検出するために使用される。これらの放射物は、図３でデータ点５４ａ（白色のドット）および５４ｂ（黒色のドット）によって概略的に示されている。データ点５４ａは、データ点５４ｂとは異なる放射物を表し、すなわち、検出器が、これらの異なる位置で異なる信号を検出することを意味する。例えば、これは、第１の材料を表す白色点５４ａ、および第２の材料（前記第１の材料とは異なる）を表す黒色点５４ｂの結果であり得る。左側の順序に示されるように、上から下に向かって、データ情報５４ａ、５４ｂは、開始時に比較的希薄であり、走査が続くにつれて増加する。最上部のステップでは、第１の種類の検出された放射物５４ａ、５４ｂのスペクトル情報が、サンプルの走査された区域５０を複数のセグメント５１に分割するために使用される。ここで、走査された区域５０は、４つの規則的な長方形セグメント５１に分割されているが、図４〜６を参照して後述されるように、この形状およびこの規則性は、必須ではない。
【００４７】
次に、図３の右側を参照すると、取得されたデータの表現１５０を示しており、各セグメント５１について、セグメント５１の各々における走査に沿った異なる位置での第１の種類の放射物が組み合わせられて、そのセグメント５１の組み合わせられたスペクトルを生成することが分かり得る。示された実施形態では、これは、セグメント５１内に実質的に黒色点のみが存在する場合、そのセグメントが、黒色セグメント１５４ｂとして表されることを意味する。実質的に白色点のみが存在する場合、そのセグメントは、白色セグメント１５４ａとして表される。言い換えると、サンプルの区域１５０は、セグメント５１に分割され、各セグメントは、それぞれのセグメント５１に割り当てられたデータ点に応じて表現値１５４ａ、１５４ｂが与えられる。当業者であれば、取得データ５４ａ、５４ｂが、原則として多くの値（黒色または白色のみではなく）を有し得、表現値が、所望される用途に応じて任意に選択され得ることを理解するであろう。示された例は、単一の可能性の単なる例示であり、限定されることを意図しない。
【００４８】
次に、データポイント５４ａ、５４ｂの数が増加するにつれて（図３のシーケンスにおける、上から下に向かって）、セグメント５１は、複数のサブセグメント５２に、そしてさらにより小さいサブセグメント５３に細分化され得る。これには、それぞれ、セグメント５１およびサブセグメント５２のスペクトル情報が使用される。実施形態では、これは、データポイントの総数が１つ以上のサブセグメントに細分するために使用され、一度、データポイントの総数が一定の閾値を超えると、セグメント、サブセグメントまたはさらなるサブセグメントへの分割が行われることを意味する。
【００４９】
これらのサブセグメントについて、前記サブセグメント（またはより小さいサブセグメント）の各々における第１の種類の検出された放射物５４ａ、５４ｂのスペクトル情報は、表現値として使用され得るサンプルの組み合わせられたサブスペクトル１５５ａ、１５５ｂ、またはさらなるサブスペクトル１５６ａ、１５６ｂを提供するために使用される（図３の右側参照）。したがって、より多くのデータ点が取得されるにつれて、表現されたデータの粒度および精度（右側）が増加し、画像がより詳細になり、より多くの情報を含有することが分かり得る。
【００５０】
図４は、実施形態では、サブセグメントへの分割が、各セグメント５１に対して同時に行われる必要がないことを示す。図４が示すように、セグメント５１’は、一度、十分なデータポイント５４ａ’、５４ｂ’がそのセグメント５１’内に含有されると、サブセグメント５２’に分割され得る。十分なデータポイントが存在しない場合、そのセグメントは、サブセグメントに分割されない。さらなるサブセグメント５３’へのサブセグメント５２’の分割についても同様である。図４に示される実施形態では、白色データ点が多数存在し、互いに比較的近くに位置しているため、サブセグメント５２’およびさらなるサブセグメント５３’への局所的分割は、非常に好都合である。一方で、右上のセグメントでは、単一黒色データ点のみが存在するため、細分は、このセグメントに対して行われない。
【００５１】
図５は、セグメントおよびサブセグメントが、規則的な形状を有する必要がないことを示す。開始時に、サンプルの区域５０が走査され、スペクトル情報Ｇｓ６１、Ｇｓ６２が区域５０をセグメント６１、６２に分割するために使用される。ここで、セグメント６１、６２の形状は不規則であり、すなわち、正方形または長方形ではない。さらなる走査中により多くの情報が得られると、さらなるスペクトル情報Ｇｓ６３が、セグメント６１、６２の形状を調整されたセグメント６１’、６２’に調整して、さらなるセグメント６３を作成するために使用される。追加のセグメント６４、６５、６６もまた、導入される。これらのセグメント６１〜６６（調整されたセグメント６１’〜６２’を含む）は、次いで、例えば、図５に示されるように、サブセグメント６１’ａ、６１’ｂ、６２’ａ、６２’ｂに分割され得る。さらなるサブセグメント（図示せず）へのさらなる分割もまた、同様に可能である。
【００５２】
図６に示される実施形態では、領域への初期分割を提供するために第２の検出器の使用がなされる。したがって、第２の検出器を使用して、前記サンプルの前記区域にわたって走査された前記ビームに応答して、サンプル５０からの第２の種類の放射物が検出され、サンプルの走査された区域５０が、複数の領域７１〜７８に分割される。次いで、前記複数の領域７１〜７８のうちの少なくとも１つにおける走査に沿って異なる位置で第１の種類の放射物（すなわち、第１の検出器によって得られた）が組み合わされて、領域７１〜７８内のサンプルの組み合わされたスペクトル９３を生成する。
【００５３】
第２の検出器は、荷電粒子、特に電子を検出するように構成され得る。前記第１の検出器は、粒子、特にＸ線光子（例えば、ＥＤＳによる）などの光子を検出するように構成され得る。例えば、ＥＭデータ９１は、領域７１〜７８への初期分割を行うために使用され得、これらの領域は、次いで、その領域の組み合わされたスペクトルにグループ化されるＥＤＳデータ９２の境界として少なくとも部分的に使用される。特にＥＭデータ９１は、輪郭情報を提供するために非常に優れており、輪郭情報は、類似のＥＤＳデータが特定の輪郭に対して予想されるという指標を提供し得る。
【００５４】
図６は、第１のプロセス（上部）で領域７１〜７８が、第２の検出器によって検出された第２の種類の放射物を使用して識別されることを示す。第２のプロセス（底部）では、第１の種類の放射物が第１の検出器によって検出され、これらは、セグメント８１〜８７を画定するために使用される（図３〜５に関して説明されたものと同等）。より多くの放射物が検出されるにつれて、セグメント８１〜８７が精密化され得、セグメントの積み重ねられたセット９２をもたらす。積み重ねられたセット９２の全ての情報、または単一の情報のみ、例えば、最新の情報のみを使用することが可能である。第１のプロセスで得られたデータ９１は、次いで、第２のプロセスで得られたデータ９２と組み合わされて（９９）、例えば、カラー画像９３の形態の組み合わされたデータセット９３を生成する。組み合わされた画像では、少なくとも１つの領域７７が、第２の種類の放射物を使用して識別され、その領域７７では、組み合わされたスペクトル９７が、第１の種類の放射物を使用して提供される。このようにして、例えば、精度が向上した単一の画像を得ることができる。上述のように、この単一の画像は、色情報を含有し得る。
【００５５】
図６の実施形態では、領域への分割を含む第１のプロセス（上部）が、走査された区域のセグメントへの分割前に実施される場合に有利である。一例として、ＥＭデータは、輪郭に基づいて領域を画定するために使用され得、ＥＤＳデータ（または同等のデータ）は、それらの領域をセグメントに（適用可能な場合、サブセグメントに）分割するために使用される。一般に、比較的高速なデータは、領域への第１の分割を行うために使用され得、比較的低速なデータは、それらの領域をセグメントおよびサブセグメントに分割するために使用される。
【００５６】
走査される区域５０は、所望されるデータ量を得るために複数回、走査されることが考えられる。複数回、走査することは、サンプルの区域５０の一部のみを走査することを含み得る。例えば、第１の走査（または第１の走査セット）に基づいて、関心領域および非関心領域が画定され、関心領域のみが第２の走査（または第２の走査セット）で走査されることが考えられる。これは、方法の効率を増加させる。特に、関心領域は、第２の種類の放射物から得られたデータを使用して画定され得、すなわち、ＥＭデータは、特にＥＤＳデータを取得するために走査される関心領域を画定するために使用され得る。
【００５７】
本発明を、いくつかの実施形態によって上に説明してきた。所望される保護は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
2020030208.tif 000003
【図２】
2020030208.tif 000004
【図３】
2020030208.tif 000005
【図４】
2020030208.tif 000006
【図５】
2020030208.tif 000007
【図６】
2020030208.tif 000008
【外国語明細書】
2020030208000001.pdf