(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型荷電粒子顕微鏡であって、
試料を保持する試料ホルダと、
荷電粒子ビームを生成するビーム源と、
前記試料へ照射するように前記荷電粒子ビームを案内する照射体と、
前記照射に応じて前記試料から放出される放射線束を検出する検出器と、
前記荷電粒子ビームに前記試料上で走査経路を描かせるように前記荷電粒子ビームと前記試料の相対走査運動を生じさせる走査手段と、
当該顕微鏡中で少なくとも１つの自動化された処理を実行するように起動可能なプログラム可能な制御装置と、
を有し、
前記走査手段は、
相対的に大きな振幅及び相対的に低い周波数の走査運動を実行する長ストローク走査手段、及び
相対的に小さな振幅及び相対的に高い周波数の走査運動を実行する短ストローク走査手段、
を有し、
前記制御装置は、前記長ストローク走査手段及び前記短ストローク走査手段に対する一連の周期的設定点を生成し及び発し、２方向以上の相対的に小さな振幅の運動を含む所定の走査経路を描くように構成されており、
前記相対的に小さな振幅の運動は、前記短ストローク走査手段を用いて実行され、
このような走査経路処理の分離は、前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段との間で背負い法を実施し、
関連する相対的に小さい振幅の第１場の偏向は、相対的に大きな振幅の第２場の偏向に周期的に重ね合わされる、ことを特徴とする、顕微鏡。
【請求項２】
前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段の各々は、静電場偏向子、磁場偏向子、及びそれらの結合からなる群から選ばれる、
請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段のうちの一は、静電場偏向子、磁場偏向子、及びこれらの結合からなる群から選ばれ、
前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段のうちの他は、前記試料ホルダを動かす機械的アクチュエータを有し、
前記走査経路は、荷電粒子ビーム偏向と試料ホルダの運動の組み合わせによって実現される、
請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記制御装置が、実質的に数学的空間充填曲線である走査経路を描くように起動し得る、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記制御装置が、蛇行状曲線、ヒルベルト曲線、ムーア曲線、Ｚ次の曲線、Ｈ次の曲線、ペアノ曲線、ＡＲ２Ｗ２曲線、βΩ曲線、及びこれらの結合からなる群から選ばれる走査経路を描くように起動し得る、請求項４に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記長ストローク走査手段の相対的に低いサンプリング周波数に適合する相対的に長い固有応答時間を有する第１検出器、
前記短ストローク走査手段の相対的に高いサンプリング周波数に適合する相対的に短い固有応答時間を有する第２検出器、
を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の顕微鏡であって、
前記走査経路が描かれている間、前記第１検出器と前記第２検出器は、前記放射線束を検出するように共に配置されて良い、顕微鏡。
【請求項７】
前記第１検出器と前記第２検出器の各々は、前記放射線束中において異なる放射線種を検出するように起動し得る、請求項６に記載の顕微鏡。
【請求項８】
当該顕微鏡はさらに、
所望の分解能及び／又は疎の程度で前記試料の領域上で描かれる走査経路を計算し、
前記走査経路を相補的な長ストロークの寄与と短ストロークの寄与にデコンボリューションし、
付随する長ストローク走査手段及び短ストローク走査手段、又はステージアクチュエータに割り当てられる運動を決定し、及び、
前記制御装置が最終的な走査経路として利用することを所望する特定の空間充填曲線上のサンプリング点の座標位置に基づいて、前記長ストローク走査手段及び前記短ストローク走査手段に対する一連の周期的設定点を生成し、発する、
ように構成されている、
請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記制御装置は、前記長ストローク走査手段及び前記短ストローク走査手段に送信されるべき、低周波数信号に高周波数信号が重ね合わされた命令信号を生成するようにさらに構成されている、
請求項１記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記低周波数信号は前記長ストローク走査手段にされ、前記高周波数信号は前記短ストローク走査手段に適用される、
請求項９記載の顕微鏡。
【請求項１１】
試料ホルダ上に試料を供する段階と、
前記試料へ照射するようにビーム源から照射体を介する荷電粒子ビームを案内する段階と、
前記照射に応じて前記試料から放出される放射線束を検出するために検出器を用いる段階と、
走査手段を用いることによって、前記荷電粒子ビームに前記試料上で走査経路を描かせるように前記荷電粒子ビームと前記試料の相対走査運動を生じさせる段階と、
相対的に大きな振幅及び相対的に低い周波数の走査運動を実行する長ストローク走査手段、及び
相対的に小さな振幅及び相対的に高い周波数の走査運動を実行する短ストローク走査手段、
を有する前記走査手段を実施する段階と、
前記短ストローク走査手段を用いて実行される、相対的に小さな振幅の２方向以上の運動と、
前記長ストローク走査手段を用いて実行される、相対的に大きな振幅の運動と、を含む前記走査経路を構成する段階であって、
前記走査経路は、所定の走査経路であって、少なくとも１つの走査経路処理を実行するように構成されているプログラム可能な制御装置によって生成された一連の周期的な設定点によって設定され、前記制御装置によって前記長ストローク走査手段及び前記短ストローク走査手段に対して発せられ、
このような走査経路処理の分離は、前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段との間の背負い法を実施し、
関連する相対的に小さい振幅の第１場の偏向は、相対的に大きな振幅の第２場の偏向に周期的に重ね合わされる、段階と、
を有することを特徴とする、走査型荷電粒子顕微鏡の使用方法。
【請求項１２】
前記走査経路が、前記試料を充填する走査経路に沿ってすべての可能な画素位置にアクセスするよりも、相対的に疎な前記画素位置の組のみをアクセスする疎な走査経路となるように選ばれる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
走査型荷電粒子顕微鏡であって、
試料を保持する試料ホルダと、
荷電粒子ビームを生成するビーム源と、
前記試料へ照射するように前記荷電粒子ビームを案内する照射体と、
前記照射に応じて前記試料から放出される放射線束をそれぞれ検出する第１検出器及び第２検出器と、
前記荷電粒子ビームに前記試料上で走査経路を描かせるように前記荷電粒子ビームと前記試料の相対走査運動を生じさせる走査手段と、
−  当該顕微鏡中で少なくとも１つの走査経路処理を実行するように起動可能なプログラム可能な制御装置と、
を有し、
前記走査手段は、
相対的に大きな振幅及び相対的に低い周波数の走査運動を実行する長ストローク走査手段、及び
相対的に小さな振幅及び相対的に高い周波数の走査運動を実行する短ストローク走査手段、
を有し、
前記制御装置は、前記長ストローク走査手段及び前記短ストローク走査手段に対する一連の周期的設定点を生成し及び発し、２次元の相対的に小さな振幅の運動を含む所定の走査経路を描くように構成されており、
前記相対的に小さな振幅の運動は、前記短ストローク走査手段を用いて実行され、
このような走査経路処理の分離は、前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段との間の背負い法を実施し、
高速、高精度の運動が前記短ストローク走査手段によって実行され、関連する相対的に小さい振幅の第１場の偏向は、相対的に大きな振幅の第２場の偏向に周期的に重ね合わされ、
前記第１検出器は相対的に長い固有応答時間を有し、前記長ストローク走査手段の相対的に低いサンプリング周波数に適合し、
前記第２検出器は相対的に短い固有応答時間を有し、前記短ストローク走査手段の相対的に高いサンプリング周波数に適合し、
前記第１検出器及び前記第２検出器は前記走査経路が描かれている間、前記放射線束を検出するように共に配置される、顕微鏡。
【請求項１４】
前記第１検出器によって検出された前記放射線束からまとめられる第１画像及び前記第２検出器によって検出された放射側からまとめられる第２画像は、前記第２検出器の相対的に短い固有応答時間から異なる前記第１検出器の相対的に長い固有応答時間にもかかわらず、信号スミアなしに同時にまとめられる、
請求項１３記載の顕微鏡。
【請求項１５】
前記第１検出器の相対的に長い固有応答時間と、前記第２検出器の相対的に短い固有応答期間との比は、４、１６、６４・・・・４ｎの数列から選択される値であり、ここでｎは正の整数である、
請求項１４記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査型荷電粒子顕微鏡に関する。当該走査型荷電粒子顕微鏡は、
−  試料を保持する試料ホルダ、
−  荷電粒子ビームを生成するビーム源、
−  前記試料へ照射するように前記ビームを案内する照射体、
−  前記照射に応じて前記試料から放出される放射線束を検出する検出器、
−  前記ビームに前記試料上で走査経路を描かせるように前記ビームと前記試料の相対走査運動を生じさせる走査手段、
−  当該顕微鏡中で少なくとも１つの自動化された処理を実行するように起動可能なプログラム可能な制御装置、
を有する。
【０００２】
本発明は当該荷電粒子顕微鏡の様々な使用方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
荷電粒子顕微鏡−具体的には電子顕微鏡−は、微小な対象物を撮像する周知で重要性を増している方法である。歴史的には、電子顕微鏡の基本的性質は、多数の周知の装置−たとえば透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、及び走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）−及び様々な派生型装置−たとえば支援活動（たとえばイオンビームミリング又はイオンビーム誘起堆積（ＩＢＩＤ））を可能にするように「加工用」集束イオンビーム（ＦＩＢ）をさらに用いることのできる所謂「デュアルビーム」装置（たとえばＦＩＢ−ＳＥＭ）−へ発展してきた。
より詳細には以下の通りである。
−  ＳＥＭでは、試料への走査電子ビームの照射が、２次電子、後方散乱電子、Ｘ線、及びフォトルミネッセンス（赤外、可視、及び/又は紫外の光子）として、試料からの「補助」放射線の放出を引き起こす。続いてこの放出放射線束の１つ以上の成分が、画像蓄積目的及び／又は（たとえばＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線分光）の場合には）分光解析で検出及び利用される。
−  ＴＥＭでは、試料への照射に用いられる電子ビームは、試料（この目的のため、一般的にはＳＥＭ用試料の場合よりも薄くなる）へ侵入するのに十分高いエネルギーとなるように選ばれる。よって試料から放出される透過電子束は、画像の生成に用いられて良い。係るＴＥＭが走査モード（よってＳＴＥＭとなる）で動作する場合、問題となる画像は、照射電子ビームの走査運動中に蓄積される。
【０００４】
ここで述べた話題の一部に関するさらなる情報はたとえば、以下のＷｉｋｉｐｅｄｉａのリンクから収集することができる。
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopy
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy
照射ビームとして電子ビームを用いる代わりとして、荷電粒子顕微鏡観察もまた、他の種類の荷電粒子を用いて実行されて良い。この点では、「荷電粒子」という語句は、たとえば電子、正イオン（たとえばＧａイオン又はＨｅイオン）、負イオン、陽子、及び陽電子を含むものとして広義に解釈されなければならない。イオン系顕微鏡に関しては、さらなる情報は、たとえば以下のリンクと非特許文献1から収集することができる。
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope
撮像に加えて、荷電粒子顕微鏡はまた、他の機能−たとえば分光の実行、ディフラクトグラムの検査、（局在化した）表面改質（たとえばミリング、エッチング、堆積）等の実行−をも有して良いことに留意して欲しい。
【０００５】
すべての場合において、荷電粒子顕微鏡（ＣＰＭ）は少なくとも以下の構成要素を有する。
−  放射線源（たとえばショットキー電子源若しくはイオン銃）
−  照射体。線源からの「生の」放射線ビームを操作し、かつ、その放射線に対してある作用−集束、収差の緩和、（アパーチャによる）トリミング、フィルタリング等−を実行するように機能する。照射体は一般的に、１つ以上の（荷電粒子）レンズを有し、かつ、他の種類の（粒子）光学部品をも有して良い。望ましい場合には、照射体には、調査中の試料にわたる走査運動を出力ビームに実行させることのできる偏向器システムが供されて良い。
−  上に調査中の試料が保持及び位置設定（たとえば傾斜、回転）され得る試料ホルダ。望ましい場合には、このホルダは、試料に対するビームの所望の走査運動を実現するように動かされて良い。一般的には、係る試料ホルダは、たとえば機械ステージのような位置設定システムに接続される。
−  （被照射試料から放出される放射線を検出する）検出器。前記検出器は、単体であって良いし又は事実上複合体/分配されても良く、かつ、検出される放射線に依存して多くの異なる形態をとって良い。例には、光電子増倍管（固体光電子増倍管SSPMを含む）、フォトダイオード、ＣＭＯＳ検出器、ＣＣＤ検出器、光電池等が含まれる。これらはたとえば、シンチレータ膜と併用されて良い。
−  放射線ビームと試料の相対走査運動を生じさせることで、試料（の与えられた表面）上の所定の（２次元）走査経路をビームに描かせる走査手段。続いて画像は、走査経路上のサンプリング地点あたりの検出器出力に基づいて構築される。よって前記試料（表面）の（２次元）マップが構築される。上述したように、係る走査手段はたとえば、ビーム（走査）偏向又はホルダ（走査）運動に基づいて良い。
−  顕微鏡の操作の制御及び／又は制御命令（たとえばソフトウエア内に格納され、一般的にはユーザーインターフェースからの入力及びセンサからの信号によって補充／修正される）の実行を行うプログラム可能な制御装置（コンピュータプロセッサ）
以降では、本発明は例として、電子顕微鏡の具体的文脈において説明されて良い。しかし係る単純化は単に簡明を期すためだけであり、限定と解されてはならない。
【０００６】
「技術分野」で述べた顕微鏡の例はたとえばＳＥＭである。他の例はＳＴＥＭである。係る装置では、相対的に狭い荷電粒子ビーム（ときとして「プローブ」と呼ばれる）が試料の与えられた表面にわたって走査され、かつ、使用された検出器は、（表面上の座標位置の関数としての検出器出力に基づいて）前記表面の画素毎の画像を構築する。この目的のため、たとえば以下のような所謂「ラスタ」走査経路を用いるのが便利である。
−  ｎ番目の走査線は、（所謂）直交座標系の＋Ｘ方向に平行に左から右へ走査される。
−  このｎ番目の走査線の終点で、高速帰線／フライバックが−Ｘ方向に生成される。その後小さな増分ステップがＹ方向において生成される。
−  その後（ｎ＋１）番目の走査線が＋Ｘ方向に平行に左から右へ走査される。
−  等を順次繰り返す。
しかしこの方法は欠点を有する。その理由はとりわけ高速帰線／フライバックは必然的に、あるオーバーシュートとそれに付随する設定／再同期時間（その間ビームは一般的に遮断される）を生じさせてしまうことで、スループットの低下をもたらすからである。
この問題を回避しようとする試みでは、（一方向）ラスタスキャンの（双方向）「蛇行状の（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ）」変化型を試みることができる。
−  ｎ番目の走査線が＋Ｘに平行に左から右へ走査される。
−  ｎ番目の走査線の終点では、Ｙ方向において小さな増分ステップが生成される。
−  その後（ｎ＋１）番目の走査線が−Ｘに平行に右から左へ走査される。
−  等を順次繰り返す。
しかし係る蛇行状スキャンの問題は、各走査線での終点で、走査方向を完全に反対にする必要があることである。走査線は相対的に長い（つまり、Ｘ方向において被走査表面の全幅を網羅する程度に相対的に大きな振幅を有する）ので、走査線は、相対的に速い走査速度を実現する機会を与える。方向の反転がそのような速い走査速度で起こる場合、相対的に大きな「反発効果」が起こる。これはたとえば以下のようなことを引き起こす恐れがある。
−  走査運動が（電流を流すコイルを用いた）磁気ビーム偏向に基づく場合、相対的に大きくて速い平衡位置からの変位（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）は、使用された（複数の）偏向器を介する電流方向を変化させる必要がある。そのような電圧変化は実効的に、インピーダンス効果（電圧変化の速度に比例する）又は電源電圧限界によって不可能と考えられる。これを除去するため、たとえばより厚いコイルワイヤ又は超伝導コイルの使用によってインピーダンスを減少させようとするかもしれない。しかしそのような解決法は（逆に）やっかいでかつ高価なものとなりがちである。
−  （容量板を用いた）静電ビーム偏向の場合、相対的に大きくて速い電流変化が、使用された（複数の）偏向器上で電圧を変化させるのに必要となる。繰り返しになるが、インピーダンス効果又は電源電流制限は実効的に、現実の状況に置けるそのような変化を不可能にする。
−  走査運動が（機械的アクチュエータを用いた）試料ホルダの変位に依拠する場合、相対的に大きな反応力／反射的動作が、変位方向を反転させるのに必要となる。処理されない場合、これらは顕微鏡内において寄生振動となる。これを防止するため、相対的に複雑な反応力マイグレーション機構（たとえば反応バランス質量体、補償的な機構の作動（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ  ｆｒａｍｅ  ａｃｔｕａｔｉｏｎ）等）を考慮する必要がある。
これらの「反発」効果及びこれらを緩和するために必要な対抗手段が相対的に魅力のない結果として、基本的には、方向を変化させる前には、線走査を徐々にゼロ速度へ減速しなければならなくなる。その結果この場合での線走査は一般的に以下を有する。
−  長さＬ１で速度がゼロからｖになる加速又は助走部分である事前走査
−  長さＬ２で速度がｖの一定速度部分である中間走査
−  長さＬ３（これはＬ１に等しくて良いし、あるいは等しくなくても良い）で速度がｖからゼロになる減速又は減衰部分である後走査
このシナリオは相対的に複雑かつ非効率的である。それに加えて、係る対抗手段は、所謂「ジッパー効果」を解決しない。「ジッパー効果」とは、双方向走査に係る本質的なビーム位置の遅延／データラグの問題によって引き起こされる（わずかな）線間の位置合わせのずれである。
【０００７】
前段落で述べた装置が現在のところ許容可能な結果を生成しているが、本願発明者等は、そのような従来設計を実質的に改善するように精力的に取り組んできた。この努力の結果が本願の主題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願第14172871.7号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】W.H. Escovitz, T.R. Fox and R. Levi-Setti, Scanning TransmissionIon Microscope with a Field Ion Source, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 72(5),pp 1826-1828 (1975).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の改善された荷電粒子顕微鏡を供することである。特に本発明の目的は、当該顕微鏡が、従来技術から既知であるラスタスキャン／蛇行状走査の代替となる走査計画を用いることである。しかも本発明の目的は、改善された顕微鏡の設計を影響−たとえばオーバーシュート、設定／再同期、及び上述の「反発効果」−を受けにくいものにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記及び他の目的は、上の「技術分野」で述べた荷電粒子顕微鏡によって実現される。当該荷電粒子顕微鏡は、以下の特徴を有する。
−  前記走査手段は、
・  相対的に大きな振幅及び相対的に低い周波数の走査運動を実行する長ストローク走査手段、
・  相対的に小さな振幅及び相対的に高い周波数の走査運動を実行する短ストローク走査手段、を有する。
−  前記制御装置は、相対的に小さな振幅の運動を含む走査経路を描くように起動し得る。前記相対的に小さな振幅の運動は、前記短ストローク走査手段を用いて実行されて良く、前記長ストローク走査手段の助けを借りることによって実現される結果として生じる相対的に大きな振幅のマイグレーションと一緒になる。
【００１２】
この文脈においては以下のことに留意して欲しい。
−  相補的な用語である「相対的に小さい」と「相対的に大きい」は、外部の絶対参照値と比較することを必要とせず、互いに相対的であると解されなければならない。同じことは以下の相補的な用語にも当てはまる。
・「相対的に低い」と「相対的に高い」
・「長ストローク」と「短ストローク」
当業者はそのような相互に比較する用語を容易に理解する。
−  「マイグレーション」という用語は、走査ビーム位置の特定の時間的「スナップショット」ではなく、全体としての完了した走査経路（の外部寸法）を表すものと解されなければならない。従ってビームは（たとえば）（略）同一の位置（原点）で開始及び終了して良いが、（前記の小さな振幅の運動のサイズを参照するときに）その位置から相対的に遠い（複数の）領域への介入マイグレーションが起こった後である。
【００１３】
本発明の要点は以下のように説明することができる。従来のラスタスキャン／蛇行状走査は、試料表面上の画素位置が長くて広く、かつ直線上で本質的に連続な掃引を用いることによってアクセスされる点で、「単一ストローク」法を含むものとみなされ得る。対照的に、本発明は以下の点で「二重ストローク」を必要とするとみなされ得る。
−  前記短ストローク走査手段は、重心（あるいはその代わりに原点／参照地点）に対して相対的に速くて短い範囲の変位を生成する。
−  前記長ストローク走査手段は本質的に、前記試料表面にわたって相対的に遅くて長い範囲のマイグレーションで前記重心を移動させる。
そのようなシナリオは「背負い（ｐｉｇｇｙｂａｃｋ）」法と表され得る。その理由は短ストロークの平衡位置からの変位の重心は、長ストロークマイグレーション上に「背負われている」からである。それは「分離処理」法ともみなされ得る。なぜなら様々な（比較できない）処理−特に高速運動と振幅の大きな運動−はそれぞれ、専用の特別な／最適化された走査手段によって実行されるからである。
【００１４】
従って以下が成り立つ。
−  高速で高精度の運動が、振幅を犠牲にして短ストローク走査手段によって実行される。
−  このような振幅の不足は、はるかに大きなリーチを供する長ストローク走査手段を利用することによって補償される。これらは原則として、速度と精度を犠牲にしてこれを行う。なぜならこれらの要件は短ストローク走査手段によって解決されるからである。
そのような処理の「分岐」によって、短ストローク走査手段と長ストローク走査手段の各々は、構造と性能に関して個別的に実施／最適化することを可能にする。本発明の他の利点は以下を含む。
−  走査機能が長ストローク成分／短ストローク成分に分離されるので、走査パラメータは、長ストローク走査手段／短ストローク走査手段に具体的に関連するパラメータに分離され得る。これにより、より顕著な／微細な走査制御／設定が可能となる。
−  複合／分岐した長ストローク走査／短ストローク走査は、（直交座標の）Ｘ偏向とＹ偏向（又はたとえば極座標のｒ偏向とθ偏向）について、帯域の要件がより均等に分配されたものになる傾向にある。
−  前記短ストローク走査手段に係る偏向の非線形性／不完全性は結果として固有に、より多一気的な操作経路の変位とはならずに（反復的な）小規模／局所的な歪みとなる。前者は、取得／サンプリング分解能を適切に低下させることによって、相対的に容易に補償され得る。
【００１５】
本発明の特別な実施例では、以下が成り立つ。
−  前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段の各々は、静電場偏向子、磁場偏向子、及びそれらの結合を含む群から選ばれる。
−  前記走査経路は、相対的に小さな振幅の第１場の偏向を、相対的に大きな振幅の第２場の偏向に重ね合わせ、かつ、前記ビームにこれらの重ね合わせられた偏向を施すことによって実現される。
たとえば係る実施例の具体例では、以下が成り立つ。
−  前記短ストローク走査手段は、相対的に小さな偏向に対して速くて正確となる傾向を有する静電偏向子（キャパシタ板）を有して良い。
−  長ストローク走査手段は、相対的に大きな／遅い偏向により役立つ磁気偏向子（コイル）を有して良い。
これらの偏向子は、（次から次へと）直列に配置されて良いし、あるいは、入れ子／重複配置（一の偏向子が他の偏向子内部に位置する）で配置されても良い。その結果各々は、通過する荷電粒子ビームに影響を及ぼすことができる。その結果前記ビームは、前記走査手段の各々によって個別に引き起こされる偏向の重なり（総和／合成運動）を受けることになる。直列配置の場合、静電偏向子（Ｅ）と磁気偏向子（Ｍ）は、（実質的に）同一の枢動点を有することが好ましい。これはたとえば、Ｍ−Ｅ−Ｍ配置又はＥ−Ｍ−Ｅ配置を用いることによって実現され得る（Ｍの機能とＥの機能はそれぞれ分離している）。たとえばＭの内部にＥが位置するような入れ子構造の配置の場合では、外側のＭ偏向子のコイルによる過剰な渦電流の生成を回避するように、好適には内側のＥ偏向子の金属板は、あまりに低い抵抗値を有しないように選ばなければならない。当業者はそのような検討事項を十分に把握／採用することができる。当然のこととして、上述の具体例は限定ではなく、代わりに（異なる種類又は同一の種類の）偏向子を他の役割に割り当てる選択をしても良い。たとえば前記短ストローク走査手段は相対的に小さな（高速応答）偏向子コイルを有して良く、かつ、前記長ストローク走査手段は相対的に大きな（低速応答）偏向子コイルを有して良い。
【００１６】
代替実施例では、以下が適用される。
−  前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段のうちの一は、静電場偏向子、磁場偏向子、及びこれらの結合を有する群から選ばれる。
−  前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段のうちの他は、前記試料ホルダを動かす機械的アクチュエータを有する。
−  前記走査経路は、ビーム偏向と試料ホルダの運動の組み合わせによって実現される。
この実施例では、長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の役割は、一方ではビーム偏向で他方では試料ホルダの運動に分離／指定される。たとえば係る実施例の具体例では、以下が成り立つ。
−  前記短ストローク走査手段は、相対的に小さな偏向に対して高速で正確になる傾向を有する静電偏向子（キャパシタ板）を有して良い。
−  前記長ストローク走査手段は、相対的に大きな／遅い偏向により役に立つステージアクチュエータ（たとえば線形モータ、ステッパモータ、空気圧アクチュエータ、静水圧アクチュエータ等）を有して良い。
係る実施例では、前記機械的アクチュエータは、前記試料の様々な（長ストロークで分離された）領域を、前記（短ストローク）ビーム偏向子の到達範囲内にし得ることを保証する。当然のこととして、上述の具体例は限定ではなく、代わりに（たとえば）以下のように反対の役割を割り当てるように選ぶことも可能である、
−  前記短ストローク走査手段は相対的に小さな（高速応答）アクチュエータ−たとえばボイスコイルモータ又は圧電アクチュエータ−を有する。
−  前記長ストローク走査手段は相対的に大きな（低速応答）偏向子コイルを有する。
【００１７】
当業者は、前の２つの段落で述べた実施例が非限定的で、かつ、たとえば前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段の両方が、（同一種類又は異なる種類の）機械的アクチュエータを有するようにすることも可能である。当業者は、たとえば原則として、（たとえば圧電ステージを用いることによって）前記ビームが通過するビーム画定絞りを変位させることによって前記ビームを変位させても良いことも理解する。
【００１８】
従来のラスタスキャン／蛇行状走査において追随される走査経路は相対的に単純に前後反復する追跡である一方で、本発明による走査経路ははるかにより「新奇」と言え得る。この点では、本発明の特別な実施例では、前記走査経路は（実質的に）（数学上）空間が充填された曲線−具体的には蛇行状曲線、ヒルベルト曲線、ムーア曲線、Ｚ次の曲線、Ｈ次の曲線、ペアノ曲線、ＡＲ２Ｗ２曲線、βΩ曲線、及びこれらの結合−として実行される。そのような（数学的に生成された）曲線は、多くの構成要素である小さな振幅のステップの合力として（最終的には）相対的に大きな振幅の変位を実現する。たとえばヒルベルト曲線とムーア曲線もまた、潜在的に無限の分解能曲線で面を充填することができるという有利な特性を有する。従って取得（サンプリング）走査経路用に適切な（平均）箱／セルフィルタを選択することによって、他の走査経路パラメータとは独立に取得分解能を選択することができる。ムーア曲線（及び他の所謂「閉曲線」）の他の利点は、開始点と終了点が（実質的に）隣接することである。従って走査経路の終点では、本発明の長ストローク走査手段の正味の偏向は、走査経路の開始点と本質的に同一であり得る。このことは、後続のフレームを走査するように終了点から開始点へ戻るのに必要な「リセット工程」がゼロ又は相対的に小さいことを意味する。
ここで述べた具体的な曲線の種類（の一部）についてのさらなる情報については、下記リンクを参照のこと。
http://en.wikipedia.org/wiki/Space-filling_curve
http://en.wikipedia.org/wiki/Hilbert_curve
http://en.wikipedia.org/wiki/Moore_curve
http://en.wikipedia.org/wiki/Z-order_curve
http://en.wikipedia.org/wiki/Peano_curve
http://arxiv.org/pdf/1002.1843.pdf
http://user42.tuxfamily.org/math-planepath/
本発明の特別な実施例では、前記走査経路は疎な走査経路である。疎な走査は、試料を充填する走査経路に沿ってすべての可能な画素（箱／セル）位置にアクセスする代わりに、前記位置の相対的に疎な組のみをアクセスする方法である。前記走査法（「圧縮センシング」とも呼ばれる）は、全走査よりも必然的（はるかに）速く、かつ、必要な前記試料の放射線曝露がはるかに少なくなる点で有利である。本発明は、サンプリング点の所与の疎な組を効率的にアクセスするように最適な走査経路を計算／追随することを可能にし、かつ、（必要な場合には）前記走査経路を最適化するように前記組のある構成要素の位置を調節／微調整して良い。ＣＰＭ撮像における（種々の）疎な走査法についてのさらなる情報はたとえば、特許文献１から得ることができる。
【００１９】
本発明の他の実施例では、以下が利用される。
−  前記長ストローク走査手段の相対的に低いサンプリング周波数に適合する相対的に長い固有応答時間を有する第１検出器
−  前記短ストローク走査手段の相対的に高いサンプリング周波数に適合する相対的に短い固有応答時間を有する第２検出器
前記走査経路が描かれている間、前記第１検出器と前記第２検出器は、前記放射線束を検出するように共に配置されて良い。前述したように、荷電粒子ビームとの相互作用に応じて前記試料から放出される放射線束は一般的に、多くの異なる放射線種−たとえば後方散乱電子、２次電子、カソードルミネッセンス、及びＸ線−を含む。これらの異なる放射線種は一般的に、異なる種類の検出器を用いて検出される。前記異なる種類の検出器は一般的に、（とりわけクエンチング、不感時間、リフレッシュ挙動等によって決定される）各異なる応答時間を有する。しかもこれらの異なる放射線種を発生させる物理的機構もまた各異なる固有時定数を有する。たとえばカソードルミネッセンスは、たとえば後方散乱電子放出に対するある本質的な遅延（励起及び脱励起時間）によって生成される。従来、走査速度（サンプリング／取得速度）は、信号のスミアを回避するように、使用されている最も遅い検出器／発生機構に適合するように調節されなければならない。しかし本発明は走査挙動を相補的な高周波成分と低周波成分に分離するので、（共に）これらの異なる周波数成分に追随するように、実質的に異なる応答時間／固有時定数を有する別個の検出器／発生機構を用いることが可能となる。より具体的には、相対的に速い検出器／発生機構（たとえばフォトダイオード／後方散乱電子放出）は（相対的に高い画素速度を有する）相対的に速い短ストローク走査運動に適合されて良く、かつ、相対的に遅い検出器／発生機構（たとえば固体ドリフト検出器／カソードルミネッセンス）は（相対的に低い画素速度を有する）相対的に遅い長ストローク走査運動に（同時に）適合されて良い。このようにして、たとえば（相対的に速い）後方散乱電子画像と（相対的に遅い）カソードルミネッセンス画像を効率的に同時にまとめることが可能になる。とはいえフレーム毎に、遅い検出器／発生機構からの画像が、速い検出器／発生機構からの画像よりも少ない画素とまとめられる。
【００２０】
前段落で論じた実施例に関して、前記第１検出器と前記第２検出器の各対応する応答時間（検出速度の逆数）Ｔ１とＴ２が以下の関係を満たす場合、（たとえば空間充填曲線−たとえばムーア曲線−を描く／走査するときに）特に有利となり得る。
Ｔ１／Ｔ２〜４ｎ
ここでｎは負ではない整数である。よって換言すると、比Ｔ１／Ｔ２は、数列１、４、１６、６４等から選ばれる値を有することが好ましい。そのようにして（満足行く初期の同期を仮定する）、前記の相対的に遅い第１検出器から見える「スーパー画素」は、前記の相対的に速い第２検出器から見える画素よりも２ｎ×２ｎ倍大きな正方形である。これは、ムーア曲線（又は他の空間充填曲線）が表面にわたってマイグレーションを起こす方法に効率的／本質的に適合する。
【００２１】
本発明においては、ＣＰＭのプログラム可能な制御装置はたとえば、以下のような処理を実行できる。
−  たとえば所望の分解能／サンプリング組の所望の疎の程度、走査されるべき前記試料の具体的領域等のパラメータを、ユーザーインターフェース−たとえばキーボード又はタッチスクリーン−からの入力として受容する。
−  前記分解能／疎の程度で前記試料の領域上で描かれる走査経路を計算／決定する。前記走査経路はたとえば、既知の種類の数学的空間充填曲線を追随して良いし、あるいは、より事例に固有な種類の経路であって良い。
−  前記走査経路を相補的な長ストロークの寄与と短ストロークの寄与にデコンボリューション／分離し、かつ、付随する長ストローク走査手段と短ストローク走査手段に割り当てられる運動を決定する。
−  （組み合わせられた状態の）前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段に所望の走査経路を描かせるように、前記長ストローク走査手段と前記短ストローク走査手段の一連の設定点を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による走査型荷電粒子顕微鏡の実施例の断面図を表している。
【図２】２Ａ−２Ｇは、本発明の実施例を用いて描かれた走査経路の様々な態様を示し、かつ、特に如何にして走査経路が長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の組み合わせを用いて実現されるのかを表している。
【図３】本発明による走査モードで利用可能な透過型荷電粒子顕微鏡の実施例の断面図を表している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで本発明について、典型的な実施例と添付の概略図に基づいてより詳細に説明する。
【００２４】
図中、関連する場合には、対応する部分は対応する参照符号を用いて示される。
【００２５】
図１は、本発明によるＣＰＭの実施例の概略図である。より具体的には図１は走査型顕微鏡Ｍの実施例−この場合ＳＥＭ−を示している（とはいえ本発明においては、走査型顕微鏡Ｍはたとえばイオン系顕微鏡であっても有効となりえる）。顕微鏡Ｍは粒子光学鏡筒／照射体１を有する。粒子光学鏡筒／照射体１は粒子光学軸３’に沿って伝播する荷電粒子ビーム３（この場合では電子ビーム）を生成する。粒子光学鏡筒１は、真空チャンバ５上に設けられる。真空チャンバ５は、試料Ｓを保持／位置設定する試料ホルダ７と関連する台/アクチュエータ７’を含む。真空チャンバ５は、真空ポンプ（図示されていない）を用いることによって排気される。電源１７の助けによって、試料ホルダ７又は少なくとも試料Ｓは、望ましい場合には、接地電位に対してある電位にバイアス印加（浮遊）され得る。
【００２６】
粒子光学鏡筒１は、電子源９（たとえばショットキー銃）、電子ビーム３を試料Ｓへ集束させるレンズ１１と１３、及び、（ビーム３のビーム操作／走査を実行する）偏向ユニット１５を有する。当該装置Ｍはさらに制御装置／コンピュータ処理装置２５を有する。制御装置／コンピュータ処理装置２５は、とりわけ偏向ユニット１５、レンズ１１、１３、及び検出器１９、２１を制御し、かつ、検出器１９、２１から収集される情報を表示装置２７上に表示する。
【００２７】
検出器１９，２１は、入力ビーム３の照射に応じて試料Ｓから放出される様々な種類の出力放射線を検査するのに用いられ得る様々な検出器の種類から選ばれる。ここで図示された装置では、以下の検出器が選択された。
−  検出器１９は、試料Ｓから放出される２次電子の出力束（の少なくとも一部）を検出するのに用いられるＥｖｅｒｈａｒｄｔ  Ｔｈｏｒｎｌｅｙ型検出器である。
−  検出器２１は、（ビーム３の通過を可能にする）中央開口２３の周りに設けられる複数（たとえば４つ）の独立した検出部を含む区分化された検出器である。係る検出はたとえば、試料Ｓから放出される出力（２次又は後方散乱）電子束の角度依存性を調査するのに用いられて良い。
図示されているように、検出器１９と２１のいずれも電子を検査するのに用いられる。しかしこれは純粋に設計／実装上の選択であり、必要な場合には、電子に加えて又は電子の代わりに試料Ｓから放出される他の種類の放射線（たとえばＸ線、カソードルミネッセンス）束を検出するように選ばれて良い。
【００２８】
試料Ｓにわたってビーム３を走査させることによって、出力放射線−たとえばＸ線、赤外／可視／紫外光、２次電子、及び後方散乱（ＢＳ）電子の束を含む−が、試料Ｓから放出される。係る出力放射線は（走査運動に起因して）位置に敏感なので、検出器１９、２１から得られる情報もまた位置依存性を有する。この事実によって、検出器１９の出力は、（たとえば）試料Ｓ（の一部）の２次電子画像の生成に用いることが可能となる。前記２次電子画像は基本的に、試料Ｓ上の走査経路位置の関数とする検出器１９の出力のマップである。
【００２９】
検出器１９、２１からの信号は、制御ライン（バス）２５’に沿って伝達され、制御装置２５によって処理され、かつ、表示装置２７上に表示される。当該処理は、たとえば結合、積分、減算、偽着色、輪郭改善、及び当業者に既知の他の処理のような操作を含んで良い。それに加えて、自動化された認識処理（たとえば粒子解析で用いられるような）は、当該処理に含まれて良い。
【００３０】
係る設定の精緻型及び代替型の多くは当業者に知られていることに留意して欲しい。係る設定の精緻型及び代替型は以下を含むが、これらに限定されない。
−  デュアルビーム−たとえば撮像用の電子ビーム３と試料Ｓの加工（場合によっては撮像）様のイオンビーム−の使用
−  試料Ｓでの−たとえば（所謂環境制御型ＳＥＭで用いられているような）数ｍｂａｒの圧力を維持するか、又は、気体−エッチング気体又は前駆体気体−を収容することによる−制御された環境の使用
等。図１に図示された走査型顕微鏡はＳＥＭだが、図１に図示された走査型顕微鏡は、本発明においては、たとえばＳＴＥＭも有効なものとしてあり得る（以降の実施例２参照）。
【００３１】
本発明は、ビーム３を試料Ｓに対して走査させる方法に関する。試料Ｓは、ビーム３の与えられた表面を示すようにホルダ７上に保持される。前述したように、ビーム３とホルダ７の相対走査運動は原則として、具体的には以下のような２つの異なる方法（の組み合わせ）によって実現され得る。
−  走査偏向器１５を用いてホルダ７に対してビーム３を動かす
−  台／アクチュエータ７’を用いてビーム３に対してホルダ７を動かす
これらの機構のうちのどちらが用いられたのかに係わらず、本発明は、長ストローク運動と短ストローク運動の複合運動を用いて試料Ｓに対するビーム３の走査運動を実現する点で、従来技術とは異なる。この基本的な考え方は次の実施例でより詳細に説明される。係る複合運動は、（たとえば）制御装置２５を用いて長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の相補的制御命令を生成することによって、長ストローク運動と短ストローク運動の複合運動を用いる。長ストローク走査手段と短ストローク走査手段はたとえば以下のように実施されて良い。
−  長ストローク走査手段：たとえば線形モータを有し得る台７’。あるいはその代わりに、たとえば偏向ユニット１５内において長ストローク磁気偏向コイルが利用されても良い。
−  短ストローク走査手段：たとえば静電偏向板を有し得る偏向ユニット１５
制御装置２５はたとえば、最終的な走査経路として利用することを望ましい特定の空間充填曲線上のサンプリング点の座標位置に基づいて、これらの長ストローク及び短ストローク走査手段に対する周期的設定点を計算及び発して良い。
【実施例１】
【００３２】
図２Ａ−２Ｇは、本発明の実施例を用いて描かれた走査経路の様々な態様を示し、かつ、特に如何にして走査経路が長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の組み合わせを用いて実現されるのかを表している。より詳細には、これらの様々な図の内容は以下のように説明することができる。
【００３３】
図２Ａは、試料Ｓの与えられた表面（の一部）の上面図を表している。上には（仮想上の）グリッドＧが重ね合わせられている。（仮想上の）グリッドＧは、前記表面を（仮想上の）複数の箱（ブロック、セル、ユニット）Ｂの（直交する）アレイに分離する。これらの箱Ｂの各々は、走査荷電粒子ビーム（ここでは図示されていない。たとえば図１の３を参照のこと）によってアクセス／サンプリングされることが意図である。このため、前記試料Ｓ上の走査経路Ｐを描くように、前記ビームと前記試料Ｓとの間で相対運動が実行される。ここで表されているように、走査経路Ｐはムーア曲線である。開始点ＰＳと終了点ＰＦは互いに近接している。複数の箱Ｂの各々（の中心）は、走査経路Ｐ上に位置する（つまり走査経路Ｐによってアクセスされる）ことに留意して欲しい。本発明によると、前記走査経路Ｐは、ここで詳述するように長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の複合効果を用いて描かれて良い。
【００３４】
図２Ｂは基本的に、図２Ａの対象物を示しているが、試料Ｓのより大きな領域をずしするためにズームアウトされている。図２Ｂに示された走査経路を実現するため、相補的な図２Ｃと図２Ｄはそれぞれ、協働する長ストローク走査手段（図２Ｃ）と短ストローク走査手段（図２Ｄ）によって実行される運動を示している。より具体的には以下の通りである。
−  ２Ｄで開始して、短ストローク走査手段が相対的に限られた運動到達距離／振幅を有することは明らかである。ここで図示されているように、短ストローク走査手段は、図２Ｂの幅／高さのわずか約１５％の範囲しか有していない。しかしこのことは障害ではない。なぜなら本発明によると、長ストローク走査手段は、図２Ｂの境界の範囲内のどこにでも短ストローク走査手段の運動範囲を位置設定するように起動し得るからである。
−  この文脈では、図２Ｃは、前記長ストローク走査手段によって追随される領域を示している。図示された領域は、図２Ｂの走査経路よりもはるかに大きな固有セルサイズ／周期を有することに留意して欲しい。従って長ストローク走査手段は、相対的に「低周波数の」（ＬＦ）運動を実行するものとみなされて良い。このＬＦ運動に重ね合わせられて、短ストローク走査手段は、相対的に「高周波数の」（ＨＦ）平衡位置からの変位を生じさせる。これらは、図２Ｄの５×バージョン（５倍にズームインされた）図２Ｅにおいてより明確に視認できる。
この相補的な処理の分岐は図２Ｆと図２Ｇにも表されている。図２Ｆと図２Ｇは、図２Ｂの走査経路に係る（走査手段への）命令（設定点）信号を表している。より詳細には以下の通りである。
−  図２Ｆは、図２Ｂの走査経路に係る合計された／累積の／正味の命令信号を示している。前記命令信号はＬＦ「キャリア」波形に重ね合わせられたＨＦ平衡位置からの変位を含むことに留意して欲しい。
−  図２Ｇでは、これらのＨＦ及びＬＦ成分は、より明確に表されるように分離された。図２Ｇの上側の（ＬＦ）信号は図２Ｃの長ストローク領域に相当する一方で、図２Ｇの下側の（ＨＦ）信号は図２Ｄ／２Ｅの短ストローク領域に相当する。
図２Ｆと図２Ｇの信号はたとえば、磁気偏向コイル、静電偏向板、又は機械ステージアクチュエータへの駆動電圧／電流を表して良い。
【実施例２】
【００３５】
図３は、本発明による他のＣＰＭの実施例の概略図である。より具体的には図３は、透過型顕微鏡Ｍの実施例を示す。透過型顕微鏡ＭはＴＥＭ／ＳＴＥＭ（つまり走査機能を備えるＴＥＭ）である（とはいえ本発明においては、透過型顕微鏡Ｍは、たとえば有効なものとしてイオン系顕微鏡であっても良い）。図中、真空筐体２内部では、電子源４（たとえばショットキー銃）が、電子光学照射体６を通り抜ける電子ビーム８を生成する。電子光学照射体６は、（たとえば（局所的に）薄く／平坦化されて良い）試料Ｓの選ばれた領域に電子ビームを案内／集束する役割を果たす。この照射体６は、電子光学軸８’を有し、かつ、一般的には様々な静電/磁気レンズ、（複数の）（走査）偏向子、補正器（たとえばスティグメータ）等を有する。典型的には照射体６は収束系をも有して良い（６の全体が「収束系」と呼ばれることもある）。
【００３６】
試料Ｓは、設置装置（台）１２によって多重自由度で位置設定可能な試料ホルダ１０上に保持されている。たとえば試料ホルダ１０は、（とりわけ）ＸＹ平面で移動可能な指部を有して良い（図示された直交座標系を参照のこと。Ｚ軸に平行な運動とＸ／Ｙに関する傾斜も可能である）。係る移動は、軸８’に沿って（Ｚ方向に）進行する電子ビームによる試料Ｓの様々な領域の照射／撮像／検査（及び／又はビーム走査の代わりに走査運動を実行すること）を可能にする。任意の冷却装置１４は、試料ホルダ１０と緊密に熱的接触をし、かつ、たとえば循環極低温冷媒を用いて所望の低温を実現及び維持することによって試料ホルダ１０を極低温に維持することが可能である。
【００３７】
軸８’に沿って進行する集束電子ビーム８は、様々な種類の「誘導」放射線−（たとえば）２次電子、後方散乱電子、Ｘ線、及び光放射線（カソードルミネッセンス）を含む−が試料Ｓから放出されるように試料Ｓと相互作用する。望ましい場合には、これらの放射線の種類のうちの１種類以上が解析装置２２によって検出されて良い。解析装置２２はたとえば、結合されたシンチレータ／光電子増倍管又はＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光）モジュールであって良い。そのような場合、画像は、ＳＥＭと基本的には同一の原理を用いて構築されて良い。しかし、代わりに又はそれに加えて、試料Ｐを通り抜け（通過し）、試料から放出（放射）され、かつ、（実質的には多少偏向／散乱するが）軸８’に沿って伝播し続ける電子が調査されて良い。係る透過電子は結像系（組み合わせられた対物／投影レンズ）２４へ入射する。結像系２４は一般的に、様々な静電/磁気レンズ、偏向子、補正器（たとえばスティグメータ）等を有する。通常の（非走査）ＴＥＭモードでは、この結像系２４は、透過電子を蛍光スクリーン２６へ集束させて良い。蛍光スクリーン２６は、望ましい場合には、（矢印２６’によって概略的に示されているように）軸８’から外れるように引き出され／引き込められてよい。試料Ｓ（の一部）の画像（又はディフラクトグラム）は結像系２４によってスクリーン２６上に生成される。これは、壁２の適切な部分に設けられたビューポート２８を介して見ることができる。スクリーン２６用の引き込み機構はたとえば、基本的には機械及び／又は電気によるものであって良い（ここでは図示されていない）。
【００３８】
スクリーン２６上で画像を閲覧する代わりとして、結像系２４から放出される電子束の焦点深度は一般的に非常に大きい（たとえば１ｍのオーダー）ということが利用されて良い。従って、たとえば以下に述べるような様々な他の種類の解析装置が、スクリーン２６の下流で用いられて良い。
−  ＴＥＭカメラ３０。カメラ３０では、電子束は、制御装置５０によって処理され、かつ、たとえばフラットパネルディスプレイのような表示装置（図示されていない）上に表示可能な静的画像（ディフラクトグラム）を生成し得る。必要ないときには、カメラ３０は、（矢印３０’によって概略的に示されているように）軸８’から外れるように引き出され／引き込められてよい。
−  ＳＴＥＭ記録装置３２。記録装置３２からの出力は、試料Ｓ上のビーム８の走査位置（Ｘ，Ｙ）の関数として記録され、かつ、Ｘ，Ｙの関数としての記録装置３２からの出力の「マップ」である画像が構築されて良い。記録装置３２は、カメラ３０内に固有に存在する複数の画素からなるマトリックスとは対照的に、たとえば２０ｍｍの直径を有する単一画素を有して良い。しかも記録装置３２は一般的に、カメラ３０の取得速度（たとえば１０２点／秒）よりもはるかに高い取得速度（たとえば１０６点／秒）を有する。繰り返しになるが、必要ないときには、記録装置３２は、（矢印３２’によって概略的に示されているように）軸８’から外れるように引き出され／引き込められてよい（係る引き出しはドーナツ形状の環状暗視野記録装置３２の場合には必要だが、たとえば係る装置では、その装置が使用されないときには中央孔がビームの通過を可能にする）。
−  カメラ３０又は記録装置３２を用いた撮像の代わりに、分光装置３４−たとえばＥＥＬＳ（ＥＥＬＳ＝電子エネルギー損失分光）モジュール−を起動させても良い。
３０、３２、及び３４の順序／位置は厳密ではなく、多くの可能な変化型が考えられることに留意して欲しい。たとえば分光装置３４は、結像系２４に組み込まれても良い。
【００３９】
制御装置（コンピュータプロセッサ）５０は、制御ライン（バス）５０’を介して様々な図示された部品に接続されることに留意して欲しい。この制御装置５０は、様々な機能−たとえば作用の同期、設定点の提供、信号処理、計算の実行、及び表示装置（図示されていない）上でのメッセージ／情報の表示−を供して良い。言うまでもないことだが、（概略的に図示された）制御装置５０は、（部分的に）筐体２の内部又は外部に存在し、かつ、希望に応じて単一構造又は複合構造を有して良い。当業者は、筐体２の内部が厳密な真空状態に維持される必要がないことを理解する。たとえば所謂「環境制御型ＴＥＭ／ＳＴＥＭ」では、所与の気体のバックグラウンド環境圧力が、故意に筐体２の内部に導入／維持される。当業者はまた、原則的には、筐体２の容積を制限することが有利であることを理解する。それにより、可能な場合には、筐体２は基本的に軸８’を中に抱えた状態をとる。その結果筐体２は、使用された電子ビームが通過するような小さな管の形態となるが、荷電粒子ビーム源４、試料ホルダ１０，スクリーン２６，カメラ３０、記録装置３２、分光装置３４等のような構造物を収容する程度には広がっている。
【００４０】
前述したように、本発明は、ＳＴＥＭモードにおいてビーム８を試料Ｓに対して走査させる方法に関する。試料Ｓは、ビーム８の与えられた表面を示すようにホルダ１０上に保持される。繰り返しになるが、ビーム８とホルダ１０の相対走査運動は原則として、具体的には以下のような２つの異なる方法（の組み合わせ）によって実現され得る。
−  （複数の）走査偏向器１６を用いてホルダ１０に対してビーム８を動かす
−  台／アクチュエータ１２を用いてビーム８に対してホルダ１０を動かす
本発明は、たとえば制御装置５０を用いて長ストローク走査手段と短ストローク走査手段の相補的制御命令を生成することによって、長ストローク運動と短ストローク運動の複合運動を用いる。長ストローク走査手段と短ストローク走査手段はたとえば以下のように実施されて良い。
−  長ストローク走査手段：たとえば電流を流すコイルを有し得る（複数の）走査偏向器１６。
−  短ストローク走査手段：たとえばボイスコイルモータを有し得る台１２。あるいはその代わりに、たとえば偏向器１６内で短ストローク静電偏向板が用いられても良い。
【符号の説明】
【００４１】
Ｍ  荷電粒子顕微鏡
１  粒子光学鏡筒
３  荷電粒子ビーム
３’  粒子光学軸
５  真空チャンバ
７  試料ホルダ
７’  台/アクチュエータ
Ｓ  試料
９  電子源
１１  レンズ
１３  レンズ
１５  偏向ユニット
１７  電源
１９  検出器
２１  検出器
２３  中央開口
２５  制御装置／コンピュータ処理装置
２５’  制御ライン（バス）
２７  表示装置
２  真空筐体
４  荷電粒子ビーム源
６  電子光学照射体
Ｓ  試料
８  電子ビーム
８’  電子光学軸
１０  試料ホルダ
１２  設置装置（台）
１４  冷却装置
２２  解析装置
２４  結像系
２６  蛍光スクリーン
２６’  矢印
２８  ビューポート
３０  カメラ
３０’  矢印
３２  記録装置
３２’  矢印
３４  分光装置
５０  制御装置
５０’  制御ライン（バス）
【図１】
0006771877.tif 000002
【図２Ａ】
0006771877.tif 000003
【図２Ｂ】
0006771877.tif 000004
【図２Ｃ】
0006771877.tif 000005
【図２Ｄ】
0006771877.tif 000006
【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
0006771877.tif 000008
【図２Ｇ】
0006771877.tif 000009
【図３】
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