JP2009129909A - 粒子光機器においてサンプルの走査型透過画像を取得する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、最適な開口半角よりも小さな開口半角を選定することによるクロスオーバの直径の寄与と、収束の寄与とが釣り合うように開口角度が選定される。その後、サンプルは、電子が移動したことになるサンプル材料の全長にわたって、実質的に一定の直径を有するビームを用いて走査される。
【選択図】図2
Description
前記機器は、粒子の微小焦点化ビームを用いて前記サンプルを走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出することにより、サンプルを結像するために備えられ、
前記微小焦点化ビームは、クロスオーバと呼ばれる最も小さな直径の部分を有し、
前記クロスオーバの直径Rは、前記微小焦点化ビームの開口半角αの関数であり、
当該方法は、前記粒子の微小焦点化ビームを用いて前記サンプルを走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出することにより、前記サンプルの画像を取得するステップを有する。
前記サンプルの厚さTを定め、
前記サンプルの厚さTから、前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の長さLを求め、
開口半角を、
0.5・R(α)/L≦tan(α)≦2・R(α)/L
を満たすような値αに設定し、
前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の前記長さLと等しい長さにわたって、実質的に一定の直径を有する前記ビームを用いて、前記サンプルが走査されるという特徴を有する。
その結果、前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の長さLは、前記サンプルの厚さTに、前記傾斜角度βのコサイン(cos(β))を乗じた値と等しく、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αは、
0.5・R(α)・cos(β)/T≦tan(α)≦2・R(α)・cos(β)/T
を満たすような値に設定される。
最大傾斜角度βmax、および取得する画像数を求めるステップと、
前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の最大長さLmaxを、Lmax=T/cos(βmax)により求めるステップと、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αを、
0.5・R(α)・cos(βmax)/T≦tan(α)≦2・R(α)・cos(βmax)/T
となるような値αに設定するステップと、
異なる傾斜角度で、一連の画像を取得するステップであって、各々の異なる傾斜角度は、前記最大傾斜角度βmax以下であるステップと、
前記サンプルのバルク情報の3D再構成の際に、前記一連の画像を組み合わせるステップと、
を有する。
前記微小焦点化ビームを集束するレンズの焦点長さは、前記ビームを前記サンプルにわたって走査する間に変化し、
前記微小焦点化ビームに対する前記サンプルの傾斜が補正され、
これにより、前記サンプルの表面に対する前記クロスオーバの距離が、実質的に一定に維持される。
前記機器は、粒子の微小焦点化ビームをサンプルにわたって走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出するために備えられ、
前記制御器は、前記微小焦点化ビームの開口半角、および前記微小焦点化ビームの焦点面を制御するために備えられ、
当該ソフトウェアは、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αが、前記サンプルの厚さTを表す変数の関数として調整されるように、前記制御器をプログラム処理するコードを有することを特徴とするソフトウェアが提供される。
前記粒子光機器のユーザインターフェースを介して、前記サンプルの厚さTを表す変数を取得するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有する。
前記微小焦点化ビームに対する前記サンプルの傾斜を表す変数の関数として、前記微小焦点化ビームの開口半角αを調整するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有する。
前記微小焦点化ビームに対する前記サンプルの傾斜を表す変数の関数として、前記微小焦点化ビームの焦点面を調整するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有し、
これにより、前記微小焦点化ビームに対して傾斜した焦点面が得られる。
いくつかの方法を用いて、異なる影響因子を加えても良いことに留意する必要がある。ここでは、J.E.Barthらの「帯電粒子ビーム寸法に対する異なる寄与の追加」、Optik、1996年(101)、101-109頁に示されている方法を使用している。
ここで、驚くべきことに、球面収差の直径および回折の直径を用いた合計は、クロスオーバR(α)の直径となっている。
ビームは、粒子光偏光器510により、サンプルの表面上を走査する。顕微鏡の内部は、真空壁520で取り囲まれ、真空ポンプ522により、真空接続部521を介して排気される。
試料ホルダを設置するため、マニピュレータ509が使用される。エアロック512により、試料ホルダに取り付けられた試料を、減圧されたTEM内に導入することが容易となり、試料ホルダをサブステージ上に取り付けることが容易となる。
Claims (15)
- 粒子光機器において、サンプルの透過画像を得る方法であって、
前記機器は、粒子の微小焦点化ビームを用いて前記サンプルを走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出することにより、サンプルを結像するために備えられ、
前記微小焦点化ビームは、クロスオーバと呼ばれる最も小さな直径の部分を有し、
前記クロスオーバの直径Rは、前記微小焦点化ビームの開口半角αの関数であり、
当該方法は、
前記粒子の微小焦点化ビームを用いて前記サンプルを走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出することにより、前記サンプルの画像を取得するステップを有し、
前記画像を取得するステップの前に、
前記サンプルの厚さTを定めまたは予測し、
前記サンプルの厚さTから、前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の長さLを求め、
前記開口半角αを、
0.5・R(α)/L≦tan(α)≦2・R(α)/L
を満たすような値に設定し、
前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の前記長さLと等しい長さにわたって、実質的に一定の直径を有する前記ビームを用いて、前記サンプルが走査されることを特徴とする方法。 - 前記サンプルは、前記微小焦点化ビームに対して実質的に垂直であり、
前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の長さLは、前記サンプルの厚さTと実質的に等しく、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αは、
0.5・R(α)/L≦tan(α)≦R(α)/T
を満たすような値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記画像が得られる前に、前記サンプルの表面に垂直な線は、前記微小焦点化ビームに対して、角度βで傾斜され、
その結果、前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の長さLは、前記サンプルの厚さTに、前記傾斜角度βのコサイン(cos(β))を乗じた値と等しく、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αは、
0.5・R(α)・cos(β)/T≦tan(α)≦2・R(α)・cos(β)/T
を満たすような値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 当該方法は、さらに、
最大傾斜角度βmax、および取得する画像数を求めるステップと、
前記透過した粒子が移動したことになる前記サンプル材料の最大長さLmaxを、Lmax=T/cos(βmax)により求めるステップと、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αを、
0.5・R(α)・cos(βmax)/T≦tan(α)≦2・R(α)・cos(βmax)/T
となるような値αに設定するステップと、
異なる傾斜角度で、一連の画像を取得するステップであって、各々の異なる傾斜角度は、前記最大傾斜角度βmax以下であるステップと、
前記サンプルのバルク情報の3D再構成の際に、前記一連の画像を組み合わせるステップと、
により、3D再構成を形成するステップを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記サンプルは、実質的に平坦な2つの表面を有し、
前記クロスオーバは、前記両表面の間に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。 - 前記クロスオーバは、実質的に前記両表面の中間に設置されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記微小焦点化ビームを集束するレンズの焦点長さは、前記微小焦点化ビームを前記サンプルにわたって走査する間に変化し、
前記ビームに対する前記サンプルの傾斜が補正され、
これにより、前記サンプルの表面に対する前記クロスオーバの距離が、実質的に一定に維持されることを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一つに記載の方法。 - 前記サンプルの厚さTは、100nmよりも大きいことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法。
- 前記サンプルの厚さTは、1000nmよりも大きいことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記機器は、走査型透過電子顕微鏡であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。
- 前記サンプルは、アモルファスサンプルであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一つに記載の方法。
- 粒子光機器のプログラム化可能な制御器をプログラム処理するソフトウェアであって、
前記機器は、粒子の微小焦点化ビームをサンプルにわたって走査し、前記サンプルを透過した粒子を検出するために備えられ、
前記制御器は、前記微小焦点化ビームの開口半角α、および前記微小焦点化ビームの焦点面を制御するために備えられ、
当該ソフトウェアは、
前記微小焦点化ビームの前記開口半角αが、前記サンプルの厚さTを表す変数の関数として調整されるように、前記制御器をプログラム処理するコードを有することを特徴とするソフトウェア。 - さらに、
前記粒子光機器のユーザインターフェースを介して、前記サンプルの厚さTを表す変数を取得するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有することを特徴とする請求項12に記載のソフトウェア。 - さらに、
前記微小焦点化ビームに対する前記サンプルの傾斜角度βを表す変数の関数として、前記微小焦点化ビームの開口半角αを調整するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有することを特徴とする請求項12または13に記載のソフトウェア。 - さらに、
前記微小焦点化ビームに対する前記サンプルの傾斜角度βを表す変数の関数として、前記微小焦点化ビームの焦点面を調整するように、前記制御器をプログラム処理するコードを有し、
これにより、前記微小焦点化ビームに対して傾斜した焦点面が得られることを特徴とする請求項14に記載のソフトウェア。
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