DE112015006826T5 - Transmissionsrastermikroskopie unter Einbeziehung von Elektronenenergieverlustspektroskopie und Beobachtungsverfahren hierfür - Google Patents

Transmissionsrastermikroskopie unter Einbeziehung von Elektronenenergieverlustspektroskopie und Beobachtungsverfahren hierfür Download PDF

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine hochauflösende Beobachtung an einer Hellfeld-STEM, einer Dunkelfeldbild-STEM und einer EELS bei niedriger Beschleunigungsspannung.Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Inkorporationswinkeln eines STEM-Detektors und einer Elektronenenergieverlustspektroskopie durch Verändern der Anordnung einer Probe in Bezug auf eine optische Achsenrichtung eines Primärelektronenstrahls in einer Rastertransmissionsmikroskopie unter Einbeziehung einer Elektronenenergieverlustspektroskopie.Gemäß der Erfindung kann jeweils ein optimaler Streuwinkel bei der Hellfeld-STEM, Dunkelfeld-STEM und EELS auf einfache Weise gesteuert werden, während gleichzeitig das Auftreten einer chromatischen Aberration unterbunden ist, die mit der Steuerung des Inkorporationswinkels einhergeht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Rastertransmissionsmikroskopie unter Einbeziehung der Elektronenenergieverlustspektroskopie.
  • Stand der Technik
  • In der Nicht-Patentliteratur 1 ist ein Verfahren zur Kombination der Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) mit der Rastertransmissionsmikroskopie (STEM) beschrieben.
  • Bei der STEM handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der eine Struktur einer Probe mit hoher räumlicher Auflösung unter Anwendung eines Elektronenstrahls beobachtet wird. Zusätzlich kann bei der EELS ein Energieverlustspektrum durch Wechselwirkung mit der Probe mit hoher Energieauflösung unter Anwendung einer Energiespektroskopie erfasst werden, die als Anbauvorrichtung der STEM hinzugefügt wird. Des Weiteren ist es möglich, durch selektives Erfassen von Elektronen spezifischer Energie ein Energiefilterbild zu erhalten.
  • Wenn eine Dünnschichtprobe mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, tritt der Elektronenstrahl mit der Probe entsprechend der Art und Struktur der Elemente in Wechselwirkung, die die Probe bilden. Durch selektives Erfassen des Winkels und der Energie des abgegebenen Elektronenstrahls ist es möglich, verschiedene Arten von Informationen zu erlangen.
  • So wird zum Beispiel ein Bild, das durch die mit einem geringen Winkel von einigen Dutzend mrad oder weniger gestreuten Elektronen oder die ohne Streuung transmittierten Elektronen gebildet wird, als Hellfeldbild bezeichnet. Dagegen sind Informationen, die von der Dichte der Probe abhängen, in dem Elektronenstrahl enthalten, der mit einem großen Winkel gestreut wird, was zur Bestimmung von einzelnen Elementen geeignet ist und als Dunkelfeldbild bezeichnet wird. In einem Fall, in dem das Dunkelfeldbild durch einen ringförmigen Detektor erhalten wird, liegt ein optimaler Wert in einem zu erfassenden Streuwinkelbereich vor. Obwohl er von einer Beschleunigungsspannung abhängt, ist es zum Beispiel vorzuziehen, bei 200 kV einen optimalen Wert innerhalb eines Bereichs von ungefähr 20 mrad bis 300 mrad in geeigneter Weise einzustellen.
  • In ähnlicher Weise gibt es auch einen optimalen Wert innerhalb eines bei der EELS zu erfassenden Streuwinkels. Die Nicht-Patentliteratur 2 (Absatz 61) beschreibt inelastisch gestreute Elektronen, die durch eine Plasmonenanregung oder dergleichen hervorgerufen werden und die aus dem zentralen Strahl herauslaufen, so dass die Detektionseffizienz mit Zunahme des zu erfassenden Streuwinkels ansteigt und ein analytisches Ergebnis mit einem guten Signal/Rausch-Abstand erhalten wird.
  • In der Patentliteratur 1 ist eine TEM/STEM-Vorrichtung beschrieben, zu der eine EELS hinzugefügt ist, indem eine Elektronenlinse zwischen einem ringförmigen Dunkelfeldelektronendetektor und einem Hellfeldelektronendetektor angeordnet ist und indem ein Objektpunkt eines EELS-Spektrometers als virtuelles Bild eingestellt ist, wobei der mechanische Einfallswinkel in das EELS-Spektrometer abnimmt, ohne einen Inkorporationswinkel in den ringförmigen Dunkelfeldelektronendetektor und einen Inkorporationswinkel in den Hellfeldelektronendetektor zu verändern.
  • Fundstellenliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP-A-2004-319233
    • Nicht-Patentliteratur 1: R.F. Egerton: Electron Energy loss Spectroscopy in the Electron Microscopy, 3. Ausgabe, Plenum Press
    • Nicht-Patentliteratur 2: Daisuke Shindo, Tetsuo Qikawa: Analytical Electron Microscopy for Material Evaluation, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung zieht ernsthaft in Betracht, eine Beobachtung über eine Hellfeld-STEM, Dunkelfeldbild-STEM und EELS mit hoher Auflösung bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung von 40 kV oder weniger auszuführen, um eine Beschädigung der Probe durch einen Primärelektronenstrahl, eine Kontrastverstärkung und dergleichen zu vermeiden. Als Ergebnis der Beobachtung wurden die folgenden Erkenntnisse gewonnen.
  • Nachstehend bezieht sich in einem Fall, in dem ein „Inkorporationswinkel“ beschrieben wird, dieser auf einen Streuwinkel, der an einer Probenoberfläche umgewandelt wird, die durch einen Detektor erfasst wird. In einem Fall, in dem auf einen Winkel eines Elektronenstrahls Bezug genommen wird, der auf den Detektor einfällt, wird dieser als „Einfallswinkel“ bezeichnet.
  • Bei einer Hellfeld-STEM, einer Dunkelfeldbild-STEM und einer EELS ist es vorzuziehen, dass die jeweiligen entsprechenden Inkorporationswinkel voneinander verschieden sind und gemäß den Beobachtungsbedingungen entsprechend eingestellt werden.
  • Bei der Nicht-Patentliteratur 1 (Abschnitt 103) wird als Verfahren zum Steuern des Inkorporationswinkels ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Linse verwendet wird, die auf einer nachgelagerten Seite der Probe angeordnet ist.
  • Allerdings wird in einem Fall, in dem eine Linse verwendet wird, die auf einer nachgelagerten Seite der Probe angeordnet ist, obwohl es möglich ist, den aus dem zentralen Strahl herausgelaufenen Elektronenstrahl zu fokussieren und den Inkorporationswinkel zu steuern, diese Linse an einer von der Probe beabstandeten Position angeordnet, was auf Platzprobleme der Vorrichtung zurückzuführen ist. In diesem Fall nimmt die chromatische Aberration in Übereinstimmung mit der Steuerung des Inkorporationswinkels unausweichlich zu, was zu einer Verschlechterung der Energieauflösung der EELS führt. Insbesondere ist es wahrscheinlicher, dass die chromatische Aberration bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung stärker beeinflusst wird als bei einer hohen Beschleunigungsspannung.
  • Wie in der Nicht-Patentliteratur 2 beschrieben ist, nimmt darüber hinaus die Detektionseffizienz der EELS zu, wenn der zu erfassende Streuwinkel größer wird. Jedoch kann in einem Fall, in dem ein Erfassungswinkel willkürlich ansteigt, die Energieauflösung der EELS aufgrund der Aberration der Energiespektroskopie schlechter werden. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, den Streuwinkel je nach den Beobachtungsbedingungen entsprechend einzustellen. Darüber hinaus verschlechtert sich die Detektionseffizienz selbst in dem Fall, in dem der Streuwinkel, der vom Detektor aufgenommen werden kann, der gleiche ist, wenn die Beschleunigungsspannung sinkt.
  • Außerdem befindet sich in der Patentliteratur 1 aufgrund des Platzbedarfs die Elektronenlinse an einer von der Probe getrennten Position, so dass die Brennweite länger wird und die Farbaberration unweigerlich zu einem Problem wird. Da sich die Patentliteratur 1 mit einer TEM/STEM befasst und auf einer hohen Beschleunigungsspannung beruht, wird das Problem der chromatischen Aberration nicht in den Fokus gestellt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine hochauflösende Beobachtung an einer Hellfeld-STEM, Dunkelfeldbild-STEM sowie EELS mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung durchzuführen.
  • Lösung des Problems
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Steuern eines Inkorporationswinkels eines STEM-Detektors und einer Elektronenenergieverlustspektroskopie durch Verändern der Anordnung einer Probe in Bezug auf eine optische Achsenrichtung eines Primärelektronenstrahls in einer Rastertransmissionsmikroskopie unter Einbeziehung einer Elektronenenergieverlustspektroskopie.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Streuwinkel bei einer Hellfeld-STEM, Dunkelfeld-STEM sowie EELS mühelos zu steuern, während gleichzeitig das Auftreten einer chromatischen Aberration unterbunden wird, die mit der Steuerung des Inkorporationswinkels einhergeht.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer STEM unter Einbeziehung einer EELS gemäß Beispiel 1.
    • 2 ist eine schematische Abbildung zum Erläutern eines Fokussiervorgangs einer hinteren Magnetfeld-Objektivlinse.
    • 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Position einer Probe und einer Vergrößerung der hinteren Magnetfeld-Objektivlinse angibt.
    • 4 ist eine schematische Seitenansicht eines Bühnenantriebsmechanismus gemäß Beispiel 1.
    • 5 ist eine Hauptteilschnittansicht eines Spitzenendabschnitts einer Probenhalterung gemäß Beispiel 2.
    • 6 ist eine Schnittansicht eines Probentischs mit verschiedenen Höhen gemäß Beispiel 2.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • In einem Beispiel ist in einer Rastertransmissionsmikroskopie, umfassend eine Elektronenquelle, die einen Primärelektronenstrahl emittiert, einen Bühnenantriebsmechanismus, der einen Probentisch bewegt, welcher eine Probe hält, eine Magnetfeld-Objektivlinse, die den Primärelektronenstrahl auf die Probe fokussiert, eine Abtastspule, die den auf die Probe abgestrahlten Primärelektronenstrahl zweidimensional führt, einen STEM-Detektor, der die von der Probe abgegebenen Elektronen erfasst, und eine Elektronenenergieverlustspektroskopie, die das Energieverlustspektrum der von der Probe abgegebenen Elektronen erfasst, offenbart, dass Inkorporationswinkel des STEM-Detektors und der Elektronenenergieverlustspektroskopie gesteuert werden, indem die Anordnung der Probe in Bezug auf eine optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls verändert wird.
  • Darüber hinaus wird in dem Beispiel die Rastertransmissionsmikroskopie offenbart, bei der Beschleunigungsspannungen bei der Hellfeld-STEM-Beobachtung, Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und EELS-Beobachtung 40 kV oder weniger betragen.
  • Außerdem ist in dem Beispiel die Rastertransmissionsmikroskopie offenbart, bei der die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls entsprechend der Umschaltung zwischen der Hellfeld-STEM-Beobachtung, der Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und der EELS-Beobachtung verändert wird. Zusätzlich wird die Rastertransmissionsmikroskopie offenbart, bei der die Steuerung der Magnetfeldlinse und der Abtastspule gemäß der Umschaltung automatisch verändert wird.
  • Darüber hinaus wird in dem Beispiel die Rastertransmissionsmikroskopie offenbart, bei der die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Antreiben des Bühnenantriebsmechanismus eingestellt wird.
  • Ferner wird in dem Beispiel die Rastertransmissionsmikroskopie offenbart, bei der die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Auswechseln der Probentische mit unterschiedlichen Höhen eingestellt wird.
  • Darüber hinaus wird in dem Beispiel ein Verfahren offenbart, bei dem es sich um ein Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS bei der Rastertransmissionsmikroskopie unter Einbeziehung der Elektronenenergieverlustspektroskopie handelt und bei dem Inkorporationswinkel des STEM-Detektors und der Elektronenenergieverlustspektroskopie gesteuert werden, indem die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des von der Elektronenquelle emittierten Primärelektronenstrahls geändert wird.
  • Außerdem sind in dem Beispiel Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS offenbart, bei denen Beschleunigungsspannungen der Hellfeld-STEM-Beobachtung, der Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und der EELS-Beobachtung 40 kV oder weniger betragen.
  • Weiterhin sind in dem Beispiel Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS offenbart, bei denen die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls gemäß der Umschaltung zwischen der Hellfeld-STEM-Beobachtung, der Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und der EELS-Beobachtung verändert werden. Des Weiteren sind die Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS offenbart, bei denen entsprechend der Umschaltung die Steuerung der Magnetfeldlinse, die den Primärelektronenstrahl auf die Probe fokussiert, und der Abtastspule, die den auf die Probe abgestrahlten Primärelektronenstrahl zweidimensional führt, automatisch geändert wird.
  • Des Weiteren sind in dem Beispiel die Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS offenbart, bei denen die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Steuern des Bühnenantriebsmechanismus eingestellt wird, der den Probentisch bewegt, welcher die Probe hält.
  • Darüber hinaus sind in dem Beispiel die Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS offenbart, bei denen die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Auswechseln der Probentische mit unterschiedlichen Höhen eingestellt wird.
  • Nachstehend werden die obigen sowie andere neuartige Merkmale und Wirkungen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Beispiel 1
  • 1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung der STEM unter Einbeziehung der EELS gemäß Beispiel 1. Ein von einer Elektronenquelle 1 emittierter Primärelektronenstrahl 19 wird auf die Probe mittels einer Fokussierlinse 3 und einer vorderen Magnetfeld-Objektlinse 7 fokussiert. Zusätzlich liefert der Primärelektronenstrahl 19 ein Abtastsignal von einem elektronisch-optischen Steuersignalgenerator 22 an eine Elektronenstrahl-Abtastspule 5 und wird an einer Oberfläche der Probe entlanggeführt. Eine Probe 30 ist im Magnetfeld einer Objektivlinse angeordnet. Es wird davon ausgegangen, dass in Bezug auf die Objektivlinse ein Element auf der oberen Seite der Probe 30 die vordere Magnetfeld-Objektivlinse 7 ist und ein Element auf deren Unterseite eine hintere Magnetfeld-Objektivlinse 9 ist. Wenn der Primärelektronenstrahl 19 auf die Probe 30 abgestrahlt wird, werden Sekundärelektronen 6 erzeugt, die von einem Sekundärelektronendetektor 20 erfasst werden, der an einem oberen Abschnitt der vorderen Magnetfeld-Objektivlinse 7 angeordnet ist. In dem Fall, in dem es sich bei der Probe 30 um eine Dünnschicht oder winzige Partikel handelt und eine Beschleunigungsspannung des Primärelektronenstrahls 19 ausreichend hoch ist, werden Streuelektronen 10 von der Probe 30 abgegeben. Dann werden die Streuelektronen 10 von einem Dunkelfeld-STEM-Detektor 11, der in einem unteren Abschnitt der hinteren Magnetfeld-Objektivlinse 9 angeordnet ist, einem Hellfeld-STEM-Detektor 13 oder einen EELS-Spektrum-Detektor 18 erfasst.
  • Der durch eine im Dunkelfeld-STEM-Detektor 11 vorgesehene Öffnung laufende Elektronenstrahl fällt auf den Hellfeld-STEM-Detektor 13. Da der Inkorporationswinkel üblicherweise größer als nötig ist, wird der Inkorporationswinkel unter Verwendung einer Hellfeld-STEM-Blende 12 begrenzt.
  • Wenn die Hellfeld-STEM-Blende 12 und ein Hellfeld-STEM-Detektor 11 von der optischen Achse zurückgezogen werden, fällt der durch eine im Dunkelfeld-STEM-Detektor 11 vorgesehene Öffnung laufende Elektronenstrahl auf eine Energiespektroskopie 17. Da auch hier der Inkorporationswinkel unnötig groß ist, wird der Inkorporationswinkel durch eine EELS-Einfallblende 14 begrenzt. Eine Multipollinse 15 hat die Funktion, den Elektronenstrahl auf einen Spektrumdetektor 18 zu fokussieren, und eine Quadrupollinse 16 hat die Funktion, die durch die Energiespektroskopie 17 entstandene chromatische Dispersion zu vergrößern oder zu reduzieren. Durch Abtrennen des Elektronenstrahls für jede Verlustenergie kann ein Energiespektrum erhalten werden.
  • 2 ist eine schematische Abbildung zur Erläuterung eines Fokussiervorgangs der hinteren Magnetfeld-Objektivlinse. 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Position der Probe und einer Vergrößerung der hinteren Magnetfeld-Objektivlinse angibt. Mithilfe von 2 und 3 wird die Steuerung des Inkorporationswinkels beschrieben. Der Inkorporationswinkel an jedem Detektor wird durch die Winkelvergrößerung der hinteren Magnetfeld-Objektivlinse 9 eingestellt. Hierbei wird die Winkelvergrößerung Ma definiert als |Ma| = β/γ. In dem vorliegenden Beispiel wird, wie in 2 gezeigt ist, davon ausgegangen, dass β der Inkorporationswinkel und γ ein Einfallswinkel ist. Wie in 3 gezeigt ist, ändert sich die Winkelvergrößerung durch die Anordnung der Probe 30 in einer Richtung einer optischen Achse 34. Eine unendliche Winkelvergrößerung bedeutet einen Zustand, bei dem ein virtueller Objektpunkt 32 als unendlich betrachtet wird, d.h. ein Zustand, bei dem die Streuelektronen 10 parallel zur optischen Achse 34 sind. Je nach dem Aufbau der Objektivlinse können die Streuelektronen mehrmals fokussiert werden, und in einem solchen Fall wird die Winkelvergrößerung unendlich und erstreckt sich zu mehreren Positionen der Probe.
  • 4 ist eine schematische Seitenansicht eines Bühnenantriebsmechanismus gemäß dem vorliegenden Beispiel. Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Bühnenantriebsmechanismus 21 als spezifische Einrichtung zum Verändern der Anordnung der Probe 30 in Bezug auf die optische Achse 34 verwendet. Ein in die Objektivlinse eingeführtes Spitzenende des Probenhalters 8 kommt in Kontakt mit einem Feinbewegungsrohr 26. Das Feinbewegungsrohr 26 wird durch eine Feinbewegungsrohraufnahme 27 abgestützt. Eine vertikale Bewegung in der optischen Achsenrichtung einer Feinbewegungs-Z-Bühne 28 wird auf einen Haltestab des Probenhalters 8 übertragen und in eine Drehbewegung umgewandelt. Im Ergebnis verändert sich die Position der optischen Achsenrichtung der Probe 30, und die Inkorporationswinkel der Hellfeld-STEM, der Dunkelfeld-STEM und der EELS ändern sich. Da sich ein geeigneter Inkorporationswinkel in Abhängigkeit von den jeweiligen Beobachtungsbedingungen verändert, wird die Anordnung der Probe durch den Bühnenantrieb entsprechend eingestellt. In diesem Fall beträgt ein Betätigungsbereich der Probe ungefähr ± 0,3 mm.
  • In der Vorrichtung werden für jeden Zweck vorher mehrere Beobachtungsmethoden abgelegt. Ein Benutzer wählt nach Bedarf eine Methode auf einem Bildschirm eines Monitors 23. Dann wird von einem Bühnensteuersignalgenerator 35 ein Steuersignal an die Feinbewegungs-Z-Bühne 28 gesendet, und es erfolgt eine automatische Einstellung auf die Position der Probe 30, die für die gewählte Beobachtungsmethode geeignet ist. Hierbei wird zu einem Zeitpunkt, zu dem die Beobachtungsmethode umgeschaltet wird, vom elektronisch-optischen Steuersignalgenerator 22 ein Steuersignal an die Elektronenstrahl-Abtastspule 5, die Fokussierlinse 3 und die Objektlinse gesendet, und es erfolgt eine automatische Einstellung auf den optimalen Steuerwert. Das Beobachtungsverfahren wird beispielsweise unter Bezeichnungen wie etwa EELS-Methode mit hohem Signal/Rausch-Abstand und Dunkelfeld-STEM-Methode zur Beobachtung schwerer Elemente abgespeichert.
  • Einer der Vorteile der Einstellung der Winkelvergrößerung durch die Anordnung der Probe 30 in Bezug auf die optische Achse 34 besteht darin, dass ein optisches System mit kleiner chromatischer Aberration verwirklicht werden kann. Da die Probe 30 im Magnetfeld der Objektivlinse angeordnet ist, ist eine Brennweite extrem klein, so dass es möglich ist, die auf die Streuelektronen 10 einwirkende chromatische Aberration zu unterbinden. In dem Fall, in dem die Beobachtung bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung durchgeführt wird, so dass die Probe 30 nicht durch die Bestrahlung mit dem Primärelektronenstrahl 19 geschädigt wird oder der Kontrast verstärkt wird, ist die Kompatibilität mit der obigen Konfiguration sehr gut, da es wahrscheinlicher ist, dass die chromatische Aberration eher als eine hohe Beschleunigungsspannung beeinflusst wird.
  • Beispiel 2
  • In dem vorliegenden Beispiel ist die grundlegende Wirkungsweise der Elektronenmikroskopie dieselbe wie im Beispiel 1, aber das vorliegende Beispiel unterscheidet sich von Beispiel 1 darin, dass hier das Auswechseln des Probentischs als Hilfsmittel zur Veränderung der Anordnung der Probe verwendet wird. Nachstehend werden in erster Linie Unterschiede zu Beispiel 1 beschrieben.
  • 5 ist eine Hauptteilschnittansicht eines Spitzenendes eines Probenhalters gemäß dem vorliegenden Beispiel, und 6 ist eine Schnittansicht des Probentischs mit verschiedenen Höhen gemäß dem vorliegenden Beispiel. Ein Probentisch 29 ist an einem Spitzenendabschnitt des Probenhalters 8 befestigt und als Konstruktion mit einer Öffnung gebildet, durch die die Streuelektronen 10 abgegeben werden. Die Probe ist an einem oberen Abschnitt der Öffnung befestigt. Dieser Probentisch ist am Spitzenendabschnitt des Probenhalters 8 durch eine Schraube, eine Druckfeder, eine Klebepaste oder dergleichen lösbar befestigt. Wie in 6 gezeigt ist, werden die Probentische 29a, 29b, 29c oder dergleichen mit verschiedenen Höhen bereitgestellt, und es ist möglich, dass die Anordnung der optischen Achsenrichtung der Probe durch Austauschen des Probentischs 29 verändert wird. In diesem Fall ist es möglich, dass die Anordnung der Probe im Vergleich zu Beispiel 1 in einem weiten Bereich verändert wird, da es keine besondere Einschränkung in Bezug auf den Probentisch gibt.
  • Beispiel 3
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wird eine Kombination aus Beispiel 1 und Beispiel 2 verwendet. Das heißt, dass zur Veränderung der Anordnung der optischen Achsenrichtung der Probe 30 durch die Verwendung des Antriebs durch die Feinbewegungs-Z-Bühne 28 in Verbindung mit einem Austausch des Probentischs 29 eine flexiblere Entsprechung möglich wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch für eine TEM/STEM übernommen werden, bei der eine Beschleunigungsspannung von 100 kV oder mehr eingestellt werden kann, eignet sich aber insbesondere für eine Rasterelektronenmikroskopie mit einer maximalen Beschleunigungsspannung von 40 kV oder weniger.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektronenquelle
    3
    Fokussierlinse
    4
    Objektivblende
    5
    Elektronenstrahl-Abtastspule
    6
    Sekundärelektronen
    7
    vordere Magnetfeld-Objektivlinse
    8
    Probenhalter
    9
    hintere Magnetfeld-Objektivlinse
    10
    Streuelektronen
    11
    Dunkelfeld-STEM-Detektor
    12
    Hellfeld-STEM-Blende
    13
    Hellfeld-STEM-Detektor
    14
    EELS-Einfallblende
    15
    Multipollinse
    16
    Quadrupollinse
    17
    Energiespektroskopie
    18
    EELS-Spektrum-Detektor
    19
    Primärelektronenstrahl
    20
    Sekundärelektronendetektor
    21
    Bühnenantriebsmechanismus
    22
    elektronisch-optischer Steuersignalgenerator
    23
    Monitor
    24
    oberer Magnetpol der Objektivlinse
    25
    unterer Magnetpol der Objektivlinse
    26
    Feinbewegungsrohr
    27
    Feinbewegungsrohraufnahme
    28
    Feinbewegungs-Z-Bühne
    29
    Probentisch
    29a
    Probentisch (hoch)
    29b
    Probentisch (mittel)
    29c
    Probentisch (niedrig)
    30
    Probe
    31
    Elektronenstrahl
    32
    virtueller Objektpunkt
    33
    Blende
    34
    optische Achse
    35
    Bühnensteuersignalgenerator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004319233 A [0008]

Claims (12)

  1. Rastertransmissionsmikroskopie, umfassend: eine Elektronenquelle, die einen Primärelektronenstrahl emittiert; einen Bühnenantriebsmechanismus, der einen Probentisch bewegt, welcher eine Probe hält; eine Magnetfeld-Objektivlinse, die den Primärelektronenstrahl auf die Probe fokussiert; eine Abtastspule, die den auf die Probe abgestrahlten Primärelektronenstrahl zweidimensional führt; einen STEM-Detektor, der die von der Probe abgegebenen Elektronen erfasst; und eine Elektronenenergieverlustspektroskopie, die das Energieverlustspektrum der von der Probe abgegebenen Elektronen erfasst, wobei Inkorporationswinkel des STEM-Detektors und der Elektronenenergieverlustspektroskopie durch Verändern der Anordnung der Probe in Bezug auf eine optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls gesteuert werden.
  2. Rastertransmissionsmikroskopie nach Anspruch 1, wobei Beschleunigungsspannungen bei der Hellfeld-STEM-Beobachtung, Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und EELS-Beobachtung 40 kV oder weniger betragen.
  3. Rastertransmissionsmikroskopie nach Anspruch 1, wobei die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls entsprechend dem Umschalten zwischen der Hellfeld-STEM-Beobachtung, der Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und der EELS-Beobachtung geändert wird.
  4. Rastertransmissionsmikroskopie nach Anspruch 3, wobei die Steuerung der Magnetfeldlinse und Abtastspule gemäß dem Umschalten automatisch geändert wird.
  5. Rastertransmissionsmikroskopie nach Anspruch 1, wobei die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Antreiben des Bühnenantriebsmechanismus eingestellt wird.
  6. Rastertransmissionsmikroskopie nach Anspruch 1, wobei die Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Auswechseln der Probentische mit unterschiedlichen Höhen eingestellt wird.
  7. Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS bei einer Rastertransmissionsmikroskopie unter Einbeziehung einer Elektronenenergieverlustspektroskopie, wobei das Verfahren umfasst: Steuern von Inkorporationswinkeln eines STEM-Detektors und einer Elektronenenergieverlustspektroskopie durch Verändern der Anordnung einer Probe in Bezug auf eine optische Achsenrichtung eines von einer Elektronenquelle emittierten Primärelektronenstrahls.
  8. Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS nach Anspruch 7, wobei eine Beschleunigungsspannung bei der Hellfeld-STEM-Beobachtung, Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und EELS-Beobachtung 40 kV oder weniger beträgt.
  9. Beobachtungsverfahren der STEM und EELS nach Anspruch 7, weiter umfassend: Verändern der Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls gemäß dem Umschalten zwischen der Hellfeld-STEM-Beobachtung, Dunkelfeld-STEM-Beobachtung und EELS-Beobachtung.
  10. Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS nach Anspruch 9, weiter umfassend: automatisches Ändern der Steuerung einer Magnetfeldlinse, die den Primärelektronenstrahl auf die Probe fokussiert, und einer Abtastspule, die den auf die Probe abgestrahlten Primärelektronenstrahl zweidimensional führt, und zwar entsprechend dem Umschalten.
  11. Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS nach Anspruch 7, weiter umfassend: Einstellen der Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Steuern eines Bühnenantriebsmechanismus, der einen Probentisch bewegt, welcher die Probe hält.
  12. Beobachtungsverfahren der STEM und der EELS nach Anspruch 7, weiter umfassend: Einstellen der Anordnung der Probe in Bezug auf die optische Achsenrichtung des Primärelektronenstrahls durch Auswechseln der Probentische mit unterschiedlichen Höhen.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10522323B2 (en) * 2018-04-05 2019-12-31 Fei Company Electron energy loss spectroscopy with adjustable energy resolution
CN110161063B (zh) * 2019-05-31 2020-06-30 南京大学 一种扫描透射电子束诱导电流分析系统及方法
CN112557430B (zh) * 2020-11-20 2021-10-08 长江存储科技有限责任公司 一种试样的表征方法
KR102495839B1 (ko) 2021-11-30 2023-02-06 한국기초과학지원연구원 전자 에너지 손실 분광 분석법을 활용한 유기 반도체 재료의 구조 이미징 방법 및 그 장치
CN115464246B (zh) * 2022-09-26 2023-12-22 河北众航高能科技有限公司 一种电子束聚焦磁透镜驱动电路及其电子束焊接设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319233A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4563733B2 (ja) * 2004-06-25 2010-10-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査透過電子顕微鏡及びそれを用いた電子線エネルギー分光方法
JP2006190567A (ja) * 2005-01-06 2006-07-20 Hitachi High-Technologies Corp 電子線装置
JP4947965B2 (ja) * 2005-12-06 2012-06-06 ラピスセミコンダクタ株式会社 透過型電子顕微鏡用の試料の作製方法、観察方法及び構造
JP2009152124A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Panasonic Electric Works Co Ltd 有機多層薄膜材料の構造解析方法
EP2091062A1 (de) * 2008-02-13 2009-08-19 FEI Company TEM mit Aberrationskorrektor und Phasenplatte
JP5423612B2 (ja) * 2010-08-16 2014-02-19 富士通株式会社 共焦点走査透過型電子顕微鏡装置及び3次元断層像観察方法
US8373137B2 (en) 2010-09-24 2013-02-12 Nion Co. High resolution energy-selecting electron beam apparatus
JP2013033671A (ja) * 2011-08-03 2013-02-14 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
US8598527B2 (en) * 2011-11-22 2013-12-03 Mochii, Inc. Scanning transmission electron microscopy
WO2014155557A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 富士通株式会社 試料測定装置、試料測定方法、半導体装置の評価方法、およびコンピュータプログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319233A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡

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