(57)【要約】本発明は試料（２０）のＳＴＥＭ画像に基づく当該試料の断層撮影分析のため、および、ＥＤＳ検出器によるＸ線検出に基づく試料の化学組成の断層撮影分析のための装置に関する。当該装置は細長い試料保持器と少なくとも２つのＥＤＳ検出器とを備える。細長い試料保持器は、縦軸（１０１）を中心に回転可能であり、その保持器の端部において柱型試料（２０）を保持するように構成されている。縦軸（１０１）がサンプル平面（２２）に配置され、サンプル平面がビーム方向（１００）に対して垂直である。それぞれのＳＤＤは検出表面（１６’、１７’）を有し、検出表面はサンプル平面（２２）に対して垂直であり、サンプル平面と交差し、２つのＥＤＳ検出器（１６、１７）は試料（２０）の横方向の反対側に配置されている。
2019533819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料（２０）のＳＴＥＭ画像に基づく当該試料の断層撮影分析のため、および、ＥＤＳ検出器によるＸ線検出に基づく試料の化学組成の断層撮影分析のための装置であって、
ビーム方向（１００）に伝搬する電子ビームを生成するための電子銃と、
前記電子ビームを前記試料（２０）に集束するためのレンズ構成（１０）と、
前記試料を配置するために、前記ビーム方向（１００）に対して垂直な軸を中心にして回転可能な試料保持器（２１）と、
ＳＴＥＭ画像を撮影するための１つ以上の検出器（１３、１４、１５）と、
１セットのＥＤＳ検出器と、
を備え、
前記試料保持器（２１）は、細長い保持器であり、縦軸（１０１）を中心に回転可能であり、近位端および遠位端を有する柱型試料（２０）を保持するように構成されており、前記近位端が前記保持器の端部に取り付けられており、前記遠位端が前記保持器（２１）から前記縦軸（１０１）の方向に外へ延びており、前記縦軸（１０１）がサンプル平面（２２）に配置されており、前記サンプル平面が前記ビーム方向（１００）に対して実質的に垂直であり、
前記装置は、少なくとも２つのＥＤＳ検出器（１６、１７）を備え、それぞれのＥＤＳ検出器は検出表面（１６’、１７’）を有し、当該検出表面は前記サンプル平面（２２）に対して実質的に垂直であり、前記サンプル平面（２２）と交差しており、
前記２つのＥＤＳ検出器（１６、１７）は、前記検出表面（１６’、１７’）が前記試料の反対側に面するように、前記試料保持器（２１）の前記縦軸（１０１）の反対側に配置されている、装置。
【請求項２】
検出表面（１８’）を有する第３のＥＤＳ検出器（１８）をさらに備え、
当該検出表面（１８’）は、前記サンプル平面（２２）に対して実質的に垂直であり、前記サンプル平面（２２）と交差し、
当該検出表面（１８’）は、前記第３のＥＤＳ検出器（１８）の前記検出表面（１８’）が前記試料の遠位端に面するように、前記検出器の前記縦軸（１０１）に対して実質的に垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＥＤＳ検出器（１６、１７、１８）の前記検出表面（１６’、１７’、１８’）は、当該検出表面の中心に対して、または当該検出表面の中心線に対して対称であり、前記ＥＤＳ検出器は、前記検出表面が前記サンプル平面（２２）に対して対称であるように配置されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
横方向に配置された前記ＥＤＳ検出器（１６、１７）の前記検出表面（１６’、１７’）と、前記試料保持器（２１）の縦軸（１０１）との間の距離は、２ｍｍと５ｍｍとの間である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
１つ以上のＳＴＥＭ検出器（１３、１４、１５）を備え、
ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得を同じ電子衝撃の間に行い、ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得を異なる電子衝撃の間に行わないように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ＳＴＥＭ取得および前記ＥＤＳ取得を同時に行うように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ＥＤＳ検出器（１６、１７、１８）は、シリコンドリフト検出器である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記ＥＤＳ検出器（１６、１７）の前記検出表面（１６’、１７’）の形状は、前記検出表面が円形である場合に比べて、前記ＥＤＳ検出器を前記試料のより近くに設置可能であるように、前記装置の構成に適した形状である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも横方向に配置された前記ＥＤＳ検出器（１６、１７）は、前記保持器の前記縦軸（１０１）により近く、またはより遠く配置可能なように移動可能である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置を用いて、柱型試料の断層撮影分析を行うための方法であって、
前記試料保持器（２１）の前記縦軸を中心にして一連の角度位置において試料（２０）を配置するステップと、
それぞれの角度位置において、電子ビームを前記試料上の後に続くラスターポイントに指向させるステップと、
様々な角度位置において前記試料の２次元画像および組成マップを得るように、それぞれのラスターポイントに対して、少なくとも１つのＳＴＥＭ検出器からＳＴＥＭ信号を取得し、ＥＤＳ検出器からＥＤＳ信号を取得するステップと、
逆投影アルゴリズムを使用し、前記試料の組織および化学組成に関する前記試料の３次元ボリュームを再構築するステップと、
を備え、
それぞれのラスターポイントに対して、前記ＳＴＥＭ信号および前記ＥＤＳ信号が同じ電子衝撃の間に取得される、方法。
【請求項１１】
前記ＳＴＥＭ信号および前記ＥＤＳ信号が同時に取得される、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscopy、ＳＴＥＭ）による試料（specimen）の断層撮影分析、並びにエネルギー分散型Ｘ線分光技術（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy、ＥＤＳ）による試料の組成ベースの断層撮影に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscopy、ＴＥＭ）および走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscopy、ＳＴＥＭ）のためのツールは当分野においては周知である。これらのツールの大半は、試料を電子ビームに露光させることによって試料の断層撮影分析を可能とし、試料の一連の２次元画像を得ることを可能とするように、当該試料は、ある範囲の傾斜角度を通じて、ビーム方向に垂直な軸に対して傾斜している。画像は透過電子に基づいて得られる。ＴＥＭにおいて、大口径の電子スポット（electron spot）が試料上に使用され、画像は、電磁レンズシステム（electro-magnetic lens system）を通して投影され、ＣＣＤカメラと組み合わされた蛍光スクリーン（fluorescent screen）上に捕捉される。ＳＴＥＭにおいて、試料は細く集束されたビームにより走査され、画像は、ある程度の角度範囲にわたって拡散し、専用の検出器によって異なる角度範囲で捕捉された透過電子に基づいて同期的に生成される。一連の傾斜において取得された２次元画像のセットは、次に逆投影アルゴリズムによって処理され、当該逆投影アルゴリズムは、対応する傾斜角度を考慮し、試料の３次元ボリュームを再構築する。２次元スライスは、そのボリュームを通して任意の方向に抽出可能であり、若しくはサンプルにおける異なる特徴の３次元輪郭を得ることができる。
【０００３】
ＴＥＭベースの断層撮影については、半導体産業において製造された材料およびマイクロ電子構造に特に興味を持っている。数種類のＳＴＥＭ検出器は異なる角度範囲において拡散する電子を収集するものとして知られており、例えば、高角度環状暗視野法ＳＴＥＭ（High Angle Annular Dark Field ＳＴＥＭ、ＨＡＡＤＦ-ＳＴＥＭ）、暗視野法ＳＴＥＭ（Dark Field ＳＴＥＭ、ＤＦ-ＳＴＥＭ）、環状明視野法ＳＴＥＭ（Annular Bright Field ＳＴＥＭ、ＡＢＦ-ＳＴＥＭ）、または明視野法ＳＴＥＭ（Bright Field ＳＴＥＭ、ＢＦ-ＳＴＥＭ）が知られている。最先端のＳＴＥＭツールにおいては、相関する方法で同じ試料の互いに異なる相補的な画像を取得することができる様々な検出器の組み合わせが可能である。
【０００４】
エネルギー分散Ｘ線分光技術（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy、ＥＤＳまたはＥＤＸと略称される）は、電子ビームによって衝撃が与えられた試料によって放出されたX線の検出に基づく化学組成分析技術である。放出されたＸ線のスペクトルの分析によって、試料の化学組成が検出可能であり、かつ定量化可能である。専用のＥＤＳ検出器は、放出されたＸ線を捕捉するために、試料の周囲に配置される。ＥＤＳ検出器の一例はシリコンドリフト検出器（Silicon Drift Detector、ＳＤＤ）であり、それは検出表面領域にわたって分布している一連のリング状電極を備える。電極は横方向電界を発生し、当該横方向電界は入射Ｘ線によって発生された電荷キャリアを収集電極へドリフトさせる。ＳＤＤ検出器の検出表面は、概ね円形であるが、より細長い形状も製造されている。あらゆるＥＤＳ検出器の特徴の１つはその検出表面の表面積である。現在のＳＤＤは３０平方ミリメートルから１００平方ミリメートルの範囲内の検出表面積を有する。
【０００５】
ＳＴＥＭおよびＥＤＳは、集束電子ビームによる試料の衝撃によって発生した事象の検出に基づいているという事実を考えると、２つの技術はしばしば同じツール内で組み合わされる。これらのツールは、試料の下方に配置された１つ以上の種類のＳＴＥＭ検出器と、試料の周囲に配置された複数のＥＤＳ検出器とを備える。そのようにすることにより、断層撮影分析は試料の画像と、当該画像に対応する分光マップ（spectroscopic maps）との両方に基づくことができる。ＴＥＭベースの断層撮影は生物材料および有機材料にとってより有用である。ＴＥＭにおいて利用される大きな電子ビームスポットのために、ＥＤＳ断層撮影との組み合わせへの適用に適しない。
【０００６】
ＳＴＥＭおよびＥＤＳのための既知構成の１つは、４つのＳＤＤを備え、これらの４つのＳＤＤは、電子ビーム方向に沿って配置された垂直軸の周りに規則的な間隔で試料の上に配置されている。この構成は図１に示されている。電子銃（図示せず）は、試料保持具１２によって保持された試料１１に向けられた集束ビームを生成する。ビームは、ビーム方向１００に沿って伝搬し、磁気レンズ装置によって集束される。図面は概略図に過ぎず、実際には、試料の上方および下方に延びたレンズを含む、さらに複雑なレンズシステムでありうる。装置は、試料の領域にわたってビームを走査するために、試料１１の上方のレンズシステムにおいて、走査コイルまたは同等の偏向手段（equivalent deflection means、図示せず）をさらに備える。試料の下方には、複数のＳＴＥＭ検出器、すなわち、ＢＦ検出器１３、ＤＦ検出器１４、およびＨＡＡＤＦ検出器１５が装着されている。異なる構成のＳＴＥＭ検出器は、異なる高さで配置された検出器であってもよく（図面に示されているように）、同一の平面に配置された検出器であってもよい。
【０００７】
ＳＤＤ１はハウジング２を有するように概略的に示されており、当該ハウジング２には検出器３が装着されている。本開示において、検出器の前表面３’をＳＤＤの「検出表面」と呼称する。ＳＤＤは試料１１が保持された平面４に対して角度αをもって傾斜している。この傾斜位置は、ＴＥＭ／ＳＴＥＭツールに通常使用されるサンプル保持器の種類に関連する。保持器１２は材料の薄切片１１を含むように構成されているため、試料を通る電子ビームの最適な透過を可能とする。Ｘ線は、全方向へ放出されるが、サンプルにおける放出点からＳＤＤの検出表面に向かって円錐の立体角（solid angle）内にのみ収集される。保持器１２の構造は、検出器に向かう方向のＸ線の放出のためのシャドウ効果を生じさせるため、ＳＤＤの必要な傾斜位置を作り出すことができる。改良された形状の保持器デザインは、この制限を軽減し、最適な場合にはナノスケールの柱状の試料を掴むように設計された保持器となる。
【０００８】
これらの改良にもかかわらず、ＳＴＥＭとＥＤＳとを単一のツールに統合することは、更なる進展の余地がある。主な問題は、比較的低いＸ線収率、制限された検出立体角を含む。したがって、十分な信号対雑音比を有するＥＤＳマップに必要な取得時間は、現在、ＳＴＥＭ画像の取得時間より大幅に長いため、試料の組織（morphology）および化学組成の両方の高速断層撮影分析は不可能である。一般的に、ＳＴＥＭ画像は１回の走査操作の間に取得され、ＥＤＳデータは一連の追加走査の間に取得され蓄積されており、そこにおいて、ビームは試料を迅速に走査する。なぜなら、そうでなければ、十分なＸ線を得るために、それぞれのポイントに焦点を合わせ続けられる長時間に起因して、ビームが試料にダメージを与える可能性があるためである。これは、取得が完全に相関しないように、ＳＴＥＭおよびＥＤＳのデータが異なる時点で取得され、長時間の実験をもたらす。
【０００９】
Ｘ線収量は物理的な制限であるのに対して、検出立体角はＳＴＥＭ／ＥＤＳ装置のデザインに関連する。立体角の値は、検出器と試料との間の距離、およびＳＤＤの検出表面の表面積に基づくものである。より大きな面積を有する検出器が開発されているとしても、構造上の制限によって、例えば、上述したレンズシステム１０およびシャドウ効果によって、現在知られている構成でこれらのより大きな検出器をサンプルの近くに配置することは必ずしも可能ではない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、前述の欠点が克服される、組み合わされ関連するＳＴＥＭおよびＥＤＳの断層撮影分析のための装置および方法に関する。本発明は、特に、特許請求の範囲に記載の装置および方法に関する。
【００１１】
まず、本発明は、試料のＳＴＥＭ画像に基づく当該試料の断層撮影分析のための装置、および、ＥＤＳ検出器によるＸ線検出に基づく試料の化学組成の断層撮影分析のための装置に関する。
当該装置は、ビーム方向に伝搬する電子ビームを生成するための電子銃と、
電子ビームを試料に集束するためのレンズ構成と、
試料を配置するために、ビーム方向と垂直な軸を中心として回転可能な試料保持器と、
ＳＴＥＭ画像を取得するための１つ以上の検出器と、
１セットのＥＤＳ検出器と、を備える。
試料保持器は、細長い保持器であり、縦軸を中心に回転可能であり、近位端および遠位端を有する柱型試料を保持するように構成されており、近位端が保持器の端部に取り付けられており、遠位端が保持器から縦軸の方向に外へ延びており、縦軸がサンプル平面（sample plane）において配置されており、サンプル平面がビーム方向に対して実質的に垂直である。
装置は少なくとも２つのＥＤＳ検出器を備え、それぞれのＥＤＳ検出器は検出表面を有し、当該検出表面はサンプル平面に対して実質的に垂直であり、サンプル平面と交差し、２つのＥＤＳ検出器は、検出表面が試料の反対側に面するように、試料保持器の縦軸の反対側に配置されている。
【００１２】
１つの実施態様に基づいて、装置は、検出表面を有する第３のＥＤＳ検出器をさらに備え、当該検出表面は、サンプル平面に対して実質的に垂直であり、サンプル平面と交差し、当該検出表面は、第３のＥＤＳ検出器の検出表面が試料の遠位端に面するように、検出器の縦軸に対して実質的に垂直である。
【００１３】
１つの実施態様に基づいて、ＥＤＳ検出器の検出表面は、当該検出表面の中心に対して、または当該検出表面の中心線に対して対称であり、ＥＤＳ検出器は、検出表面がサンプル平面に対して対称であるように配置されている。
【００１４】
横方向に配置されたＥＤＳ検出器の検出表面と、試料保持器の縦軸との間の距離は、２ｍｍと５ｍｍとの間である。
【００１５】
１つの実施態様に基づいて、装置は、１つ以上のＳＴＥＭ検出器を備え、ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得を同じ電子衝撃の間に行い、ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得を異なる電子衝撃の間に行わないように構成されている。
【００１６】
装置は、ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得を同時に行うように構成されうる。ＥＤＳ検出器はシリコンドリフト検出器であってもよい。
【００１７】
１つの実施態様に基づいて、ＥＤＳ検出器の検出表面の形状は装置の構成に適しており、よって、検出表面が円形である場合に比べて、ＥＤＳ検出器が試料の近くに設置可能である。
【００１８】
１つの実施態様に基づいて、少なくとも横方向に配置されたＥＤＳ検出器は、保持器の縦軸により近く、またはより遠く配置可能なように移動可能である。
【００１９】
本発明は、本発明に係る装置を用いて、柱型試料の断層撮影分析を行うための方法にも関する。
当該方法は、試料保持器の縦軸を中心にして一連の角度位置において試料を配置するステップと、
それぞれの角度位置において、電子ビームを試料上の後に続くラスターポイント（raster point）に向けるステップと、
様々な角度位置において試料の２次元画像および組成マップを得るように、それぞれのラスターポイントに対して、少なくとも１つのＳＴＥＭ検出器からＳＴＥＭ信号を取得し、ＥＤＳ検出器からＥＤＳ信号を取得するステップと、
逆投影アルゴリズムを使用して、試料の組織（morphology）および化学組成に関する試料の３次元ボリュームを再構築するステップと、
を備え、
それぞれのラスターポイントに対して、ＳＴＥＭ信号およびＥＤＳ信号が同じ電子衝撃の間に取得される。  
【００２０】
本発明の方法において、ＳＴＥＭ信号およびＥＤＳ信号が同時に取得されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
図面は、本発明の主な特徴の概略図であり、実際の装置の規格によって描かれたものではない。
【図１】従来技術において知られた、組み合わされたＳＴＥＭ／ＥＤＳ構成
【図２】本発明の好ましい実施例に係る、組み合わされたＳＴＥＭ／ＥＤＳ構成
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、ＥＤＳベースの断層撮影分析と組み合わされたＳＴＥＭ断層撮影分析のための装置に関し、当該装置は以下の特徴を有する。
試料は柱型であって細長い試料保持器の端部において保持されている。これによって、保持器の縦軸を中心にして少なくとも１８０°という範囲で、好ましくは３６０°の範囲で、試料を回転することが可能となる。
少なくとも２つのＥＤＳ検出器が試料の横方向の反対側に配置され、これらの検出表面がサンプル平面に対して垂直であり、サンプル平面と交差する。当該サンプル平面とは試料保持器の縦軸を通って電子ビームの方向と垂直となるように規定されている。
既存のツールで知られているように配置されうるＳＴＥＭ検出構成が配置されている。
【００２３】
図２は本発明の好ましい実施例に係る装置を示す。従来の構成のように、電子銃（図示せず）は電子ビームを生成し、当該電子ビームは、ビーム方向１００に沿って伝搬し、磁気レンズ構成１０によって集束される。ＳＴＥＭ検出器１３、１４、１５は同様な構成を有し、図１に示された既知のシステムのように構成されうる。しかしながら、ＥＤＳ構成が従来と異なる。３つのＥＤＳ検出器、例えば、ＳＤＤ１６、１７、１８は柱型試料２０の近くに装着され、当該柱型試料２０が試料保持器２１によって維持されている。試料２０の大きさは、保持器の縦軸１０１を交差する方向にナノメートルオーダである。保持器２１が回転可能であり、当該縦軸１０１はその回転軸でもあり、好ましくは３６０°で回転可能である。サンプル平面は図面において同様に示されている。サンプル平面は、保持器の縦軸１０１を通ってビーム方向１００に対して垂直な平面である。従来のシステムのように、走査コイルまたは同等の偏向手段（図示せず）は、試料の操作領域に重なるラスター（raster）のラスターポイントへのビームを検出するために、試料２０の上方のレンズシステムの中に配置されている。ビーム方向１００とは、ビームが偏向手段によって偏向される前のビームの方向として規定されている。試料２０は中心の縦軸と、近位端と、遠位端とを有する柱の形状をしており、当該近位端が保持器２１の外端部に取り付けられており、遠位端が保持器から保持器の縦軸兼回転軸１０１の方向に外へ延びている。好ましくは、保持器の回転軸１０１は試料自身の中心の縦軸とできるだけ一致している。
【００２４】
試料２０は、ナノスケールの３次元不均一性（３Ｄ non-uniformities）を有して固体材料から生成されてもよく、例えば、ナノスケールの特徴を有して組み込まれた回路の一部であってもよい。試料は、例えば、イオンミリングによって、試料の先端の周辺において少量の３次元特徴を含んだ円錐または矩形柱の形状に形成されうる。このような試料を生成する技術は本分野では知られているため、ここでは詳細に説明しない。試料２０は線状の支持器２３の外端部において維持されており、支持器２３自体は好ましくはシリンダ状の保持器本体２４によって保持されている。線状の支持器２３と保持器本体２４との結合は本発明の装置に適用可能な試料保持器２１を定義する。この種類の試料保持器は、柱状の試料およびナノサイズの試料の配置の分野において知られている。
【００２５】
ＳＤＤ１６およびＳＤＤ１７は試料の横方向の反対側に配置されており、これらの検出表面１６’、１７’はサンプル平面２２に対して垂直であり、試料２０の反対側に面している（すなわち、試料２０の反対側に向いている）。この実施例において、これらの検出表面は円形であってサンプル平面２２に対して対称に配置されており、すなわち、サンプル平面が検出表面を２つの対称な半分に分割する。ただし、本発明は対称な形状を有する検出器に限らない。更に一般的な要求は、サンプル平面２２が検出器の表面１６’、１７’と交差することである。言い換えると、従来技術の構成のように、ＳＤＤ１６、１７はサンプル平面の上方に配置されていない。好ましくは、２つの横方向に配置されたＳＤＤ１６、１７に対して、試料保持器の縦軸１０１と、ＳＤＤの検出表面１６’、１７’との間の距離が同じである。
【００２６】
示されている実施例において、第３のＳＳＤ１８は他の２つのＳＳＤに対して垂直に（すなわち、軸１０１と垂直に）配置され、柱状試料２０の遠位端に面している。最初の２つのＳＤＤ１６、１７と同様に、第３のＳＳＤ１８はその検出表面１８’を有し、当該検出表面１８’はサンプル平面２２に対して垂直に配置され、好ましくは、当該検出表面１８’はサンプル平面２２に対して対称に配置されている。
【００２７】
柱状試料２０の使用と組み合わされたＳＤＤ１６、１７の横方向の配置は、従来技術に対する重要な改良を表し、これによって、ＳＤＤを試料により近く配置することが可能となり、それぞれのＳＳＤに対する立体角が大幅に増大する。例えば、図１の従来技術の構成に利用されるＳＳＤは、試料から１０ｍｍ-１２ｍｍの距離で配置されている。図２の構成において、同様なＳＳＤは試料から３ｍｍまで近くに配置することができ、それは立体角の１０倍以上の増加を示す。横方向に配置された検出器１６、１７と回転軸１０１との間の距離に対して好ましい範囲は、２ｍｍから５ｍｍである。この実施例に基づいて、ＥＤＳ検出器（すなわち、横方向の検出器１６、１７および／または第３の検出器１８）は移動可能である。この場合において、検出器は、サンプルにより近くまたはより遠く配置可能であるため、前述した距離は調整可能である。３つのＳＤＤ１６、１７、１８が使用される場合と比べると、２つのＳＤＤ１６、１７のみが使用される場合、それぞれのＳＤＤから試料までの距離をさらに小さくすることができる。ＥＤＳ検出器からサンプルまでのより近づくことにより得たより高い立体角は、立体角の増加と同倍数で計数率を増加することを可能とする。本発明の装置において得られるより高い計数率は、ＥＤＳ取得時間をＳＴＥＭ画像に対する所望の取得時間の範囲内に抑え、よって、ＳＴＥＭ分析およびＥＤＳ分析を完全に一致させることが可能となる。
【００２８】
後者の改良に続き、本発明の好ましい実施例は前述したような、ＳＴＥＭ断層撮影分析とＥＤＳ断層撮影分析との組み合わせのために構成された装置であり、ＳＴＥＭ取得とＥＤＳ取得は１つの電子衝撃に対して同時に得られるため、ＳＴＥＭ画像とＥＤＳ画像とが完全に一致する。本開示において、１つの衝撃とは、ビームの一定出力の下に集束された電子ビームに対して試料の１つのスポットの露出として定義されている。ＳＴＥＭ分析において、集束された電子ビームはラスタースポットのうちの１つにわたって走査し、よって、完全な試料の画像を取得し、すなわち、一連の衝撃が試料の様々な場所で行われる。
【００２９】
本発明の装置の好ましい実施例において、および本発明に係る方法において、ＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得は同じ電子衝撃の間にそれぞれのラスターポイントで取得される。「ＳＴＥＭ取得」とは、１つのラスターポイント上の１つの電子衝撃の間に、装置におけるすべてのＳＴＥＭ検出器（図２の実施例における検出器１３、１４、１５）からの信号の有効取得として定義されている。同様に、「ＥＤＳ取得」とは、１つのラスターポイント上の１つの電子衝撃の間に、装置におけるすべてのＥＤＳ検出器（図２の実施例における検出器１６、１７、１８）からの信号の有効取得として定義されている。取得が「有効」というのは、当該取得が、画像（ＳＴＥＭ信号に対して）または組成マップ（ＥＤＳ信号に対して）の生成のために、信号対雑音比および他の特徴に関するいくつかの基準に応じ、単独に使用されうる、または複数の有効取得の蓄積として使用されうることである。これらの基準は当業者に知られている。よって、本発明の装置および本発明に係る方法において、それぞれのＳＴＥＭ取得は１つのＥＤＳ取得と一致する。組織（morphology）および組成の２次元画像を得るのに、異なる電子衝撃の間にＳＴＥＭ取得およびＤＥＳ取得（すなわち、一致していない取得）を行う必要がない。
【００３０】
１つの有効取得の正確な時間は、検出器と装置のハードウェアおよびソフトウェアともに基づくものである。これにかかわらず、本発明の装置のＥＤＳ検出器を用いてよい信号対雑音比を有する十分のＸ線信号を得るための取得時間は、既存の装置より大幅に短いため、１つのラスターポイント上の１つの電子衝撃の間に、ＳＴＥＭおよびＥＤＳの同時取得が単一のタイムスパン（time span）中に可能となり、当該タイムスパンはＳＴＥＭ検出器に対する取得時間の程度であってもよい。好ましくは、単一のタイムスパンの間に得るＳＴＥＭ取得およびＥＤＳ取得は、同時に開始および終了をする。１つのラスターポイントで与えられる１つの電子衝撃の間に、個別のＳＴＥＭ取得およびＤＥＳ取得の開始時間および終了時間には、差分、好ましくは限られた差分は存在する可能性がある。これらの場合でも、それぞれのＳＴＥＭ取得は１つのＥＤＳ取得と一致する。全部の取得は、選択された領域にわたる電子ビームの単一のラスターの走査によって、またはそれぞれのラスターポイント上の信号が蓄積される複数回の走査によって得られる。
【００３１】
ラスターのそれぞれのポイントに対して同じ時間間隔中にＳＴＥＭおよびＥＤＳを行うことによって、組み合わされたＳＴＥＭとＥＤＳとに基づく断層撮影のためのデータセットを得るための所望時間の飛躍的に軽減することができる。これによって、合理的な時間内に最適な感度で、組み合わされた１対１の相関のあるＳＴＥＭおよびＥＤＳの断層撮影データ取得を実行することが可能となる。
【００３２】
前述した実施例の複数の変形例は本発明の範囲に属する。ＳＤＤ以外のいかなる種類のＥＤＳ検出器も本発明の装置に利用されうる。ＳＤＤのように、代替の検出器の種類は所定のサイズおよび形状の検出表面を有する。この検出表面は円形である必要がない。他の対称の形状、例えば、楕円形の表面が可能である。検出表面は非対称の形状であってもよい。検出表面の形状は、特には装置の他の部品に基づいて最適化されたものであってもよい。例えば、（円形の検出表面の場合と比較して）ＥＤＳ検出器と試料との間の距離をさらに減少させるために、レンズ構成の形状に基づいて最適化されてもよい。好ましくは、サンプル保持器２１は、その縦軸１０１を中心に回転することに加え、特定の軸に対して傾斜運動も可能であり、当該特定の軸は、サンプル平面２２内に位置し、その縦軸に対して垂直である。この傾斜運動は結晶ゾーン軸に正確に沿って試料を整列させるために重要であり得る。
【００３３】
好ましくは、試料を配置するために、試料保持器２１は全体として３つの直交の方向に移動可能である。これらの３つの方向における移動範囲は既存の装置と比較してより制限されてもよい。それは、細い柱状試料２０およびその線状の支持器２３のみがＳＤＤ１６、１７の間の領域に収まる必要がある一方、保持器本体２４が当該領域の外にあってもよいからである。
【００３４】
試料２０を表現するための用語「柱状」は、縦軸、好ましくは、柱に対する対称軸に沿って延びた細長い試料のすべてを含む。柱は、矩形の断面を有してもよく、また、例えば、円錐状であってもよい。
【００３５】
説明したように、ＴＥＤベースの断層撮影はＥＤＳ断層撮影との組み合わせに適していない。しかしながら、本発明の装置は、ＳＴＥＭ画像と同様に、ＴＥＭ画像を取得するように構成されうる。しかしながら、ＴＥＭ画像の取得はＥＤＳ取得と組み合わされていない。
【００３６】
本発明については図面に図示して上述した明細書に説明したが、このような図示および説明は説明的または例示的なものであり、制限的なものではない。説明された実施例の他の変形例は、図面、明細書、および添付された特許請求の範囲を検討することによって、当業者に理解され、特許請求の範囲に記載の発明を実施することによって行われうる。特許請求の範囲において、「備える」という用語は他の要素またはステップを排除せず、数量を限定していない用語は複数の場合を排除しない。いくつかの手段が確かに互いに異なる従属項に記載されているが、それは、これらの手段の組み合わせが有利に利用され得ないことを指すのではない。特許請求の範囲内の参照符号は範囲を制限するように解釈してはならない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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