JP2009245939A5 - - Google Patents

Claims (34)

1. サンプルをサンプル位置に収容するサンプルチャンバと；
   荷電粒子のビームを成形し、このビームを前記サンプルチャンバの方に誘導する集束カラムを含む荷電粒子ビーム源と；
   検出器空間と、
   前記検出器空間の後部に向かって位置決めされたアノードと、
   サンプル位置と前記アノードとの間に位置決めされた第１の電極と、前記第１の電極と前記アノードとの間に位置決めされた第２の電極とを備える、前記荷電粒子ビームが前記サンプルに衝突するときに放出される電子信号を検出する検出器と；
   を備え、前記検出器空間が前記サンプル位置と前記第１の電極と前記第２の電極と前記アノードとの間の電位差によって生成される電界によって画定され、検出器が、前記荷電粒子ビームが前記サンプルに衝突するときに放出される電子撮像信号をガス・カスケード増幅を用いて増幅する、荷電粒子ビーム・システム。
2. 前記サンプルの方に向いた検出器ハウジングの開口部を更に備え、前記第１の電極が前記検出器ハウジングの前記開口部に位置決めされた、請求項１に記載の荷電粒子ビーム・システム。
3. 前記検出器空間がガス増幅のマルチ・ステージを画定し、前記マルチ・ステージの全体的増幅が前記ガスの絶縁破壊前に単一のステージから利用可能な前記増幅よりも大きい、請求項１または２のいずれかに記載の検出器。
4. 前記第１の電極が前記サンプルに対して電気的に正にバイアス印加され、前記第２の電極が前記第１の電極に対して電気的に正にバイアス印加され、前記アノードが前記第２の電極に対して電気的に正にバイアス印加される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出器。
5. 前記第２の電極が電気的に浮いている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出器。
6. 前記第１の電極が前記検出器空間内側の電界によって前記第１の電極に向かって加速される電子に対して半透過性であり、前記第１の電極と前記第２の電極との間で生成され、前記第１の電極の方にドリフトするガス・イオンに対して半透過性である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検出器。
7. 前記第２の電極が前記検出器空間内側の電界によって前記第２の電極に向かって加速される電子に対して半透過性であり、前記第２の電極と前記アノードとの間で生成され、前記第２の電極の方にドリフトするガス・イオンに対して半透過性である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検出器。
8. 前記アノード、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記サンプルの任意の組合せに接続された撮像システムを更に含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検出器。
9. 前記ガス・カスケードにおいて生成される電荷担体の運動によって誘起される前記信号を検出するように位置決めされた追加の電極を更に含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の検出器。
10. 前記ガス・カスケードにおいて生成される光子を収集するのに用いられる光子検出器を更に含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検出器。
11. 少なくとも１つの前記電極が炭素から作製されるか、または炭素で被覆される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検出器。
12. 開口部を有するハウジングと；
    前記ハウジングの開口部に隣接する第１の電極と；
    前記ハウジング内に位置決めされたアノードと；
    前記ハウジング内で前記第１の電極と前記アノードとの間に位置決めされた第２の電極であり、前記第１および第２の電極が、電子に対して半透過性であるとともに、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記アノードに電位が印加されるときに、前記電極間の領域がガス・カスケード増幅のマルチ・ステージを提供し、前記組み合わされた増幅が単一ステージにおいて利用可能な最大増幅よりも大きくなるように位置決めされた、第２の電極と；
    を備えた、荷電粒子ビーム・システムで使用するためのガス・カスケード増幅検出器。
13. 前記第１の電極、前記第２の電極、または両電極が格子または穿孔された部材を含む、請求項１２に記載のガス・カスケード増幅検出器。
14. 前記第２の電極が前記第１の電極に対して電気的に正にバイアス印加され、前記アノードが前記第２の電極に対して電気的に正にバイアス印加される、請求項１２または１３のいずれかに記載のガス・カスケード増幅検出器。
15. 前記第２の電極と前記アノードとの間に位置決めされた少なくとも１つの追加の電極を更に含む、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のガス・カスケード増幅検出器。
16. 第１の利得を有する第１の電界領域によって画定される第１のガス・カスケード増幅領域と；
    第２の電界領域によって画定され、第２の利得を有する第２のガス・カスケード増幅領域と；
    を含み、前記第２の利得が前記第１の利得の半分よりも大きい、走査型電子顕微鏡用のマルチ・ステージ・ガス・カスケード増幅検出器。
17. 前記第１の電界領域がサンプルと第１の電極との間に位置決めされ、前記第２の電界領域が第１の電極とアノードとの間に位置決めされた、請求項１６に記載の検出器。
18. 前記第２の利得が前記第１の利得の１／２よりも大きい、請求項１６または１７のいずれかに記載の検出器。
19. 前記サンプルと前記アノードとの間の追加の電界領域によって画定された１つ以上の追加のガス・カスケード増幅領域を更に含み、前記ガス・カスケード増幅領域すべてからの全体的利得が前記ガスの絶縁破壊より前の単一の領域の最大利得よりも大きい、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の検出器。
20. 前記第１の電極が電子に対して半透過性である、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の検出器。
21. 開口部を有する検出器ハウジングと；
    前記ハウジングの前記開口部に隣接する第１の電極と；
    前記ハウジング内に位置決めされたアノードであり、前記第１の電極が、電子に対して半透過性であるとともに、前記第１の電極および前記アノードに電位が印加されるときに、前記電極間の領域がガス・カスケード増幅のマルチ・ステージを提供し、前記第１の電極およびアノードが、前記第１の電極と前記アノードとの間に、サンプルと前記第１の電極との間で利用可能な利得の少なくとも１／２の利得を提供するように位置決めされた、アノードと；を備えた、走査型電子顕微鏡用のマルチ・ステージ・ガス・カスケード増幅検出器。
22. 前記第１の電極および前記アノードが、前記第１の電極と前記アノードとの間に、前記サンプルと前記第１の電極との間で利用可能な利得の少なくとも１／２の利得を提供するように位置決めされた、請求項２１に記載のマルチ・ステージ・ガス・カスケード増幅検出器。
23. 追加の増幅ステージを提供するために、前記第１の電極と前記アノードとの間に位置決めされた少なくとも１つの追加電極を更に含む、請求項２１または２２のいずれかに記載のマルチ・ステージ・ガス・カスケード増幅検出器。
24. サンプルチャンバと；
    前記サンプルチャンバ内のサンプルの方に荷電粒子ビームを誘導する荷電粒子ビーム・カラムと；
    請求項１２、１６または２１のいずれかに係る検出器と；を含む、荷電粒子ビーム・システム。
25. サンプルと第１の電極との間の電位差によって画定される、サンプルからの電子信号を増幅するための第１のガス・カスケード増幅領域を提供するステップと、
    前記第１の電極と第２の電極との間の電位差によって画定される、前記第１の増幅領域からの電子を増幅するための第２のガス・カスケード増幅領域を提供するステップと、
    前記第２の電極と第３の電極との間の電位差によって画定される、第２の増幅領域からの電子を増幅するための第３のガス・カスケード増幅領域を提供するステップと、
    前記増幅された電子信号に相当するサンプルの画像を形成するステップとを含み、
    これにより前記第１の電極の電位が前記サンプル表面の電位より大きくなり、前記第２の電極の電位が前記第１の電極の電位より大きくなり、前記第３の電極の電位が前記第２の電極の電位より大きくなるようにする、走査型電子顕微鏡においてサンプルの画像を形成する方法。
26. 前の領域からの電子を増幅するために、少なくとも１つの追加のガス・カスケード増幅領域を提供するステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
27. ガス・イオンを中性化するステップを更に含み、前記中性化されたガス・イオンが前記ガス・イオンが生成される場所と前記サンプルとの間の最も近い電極の電位よりも大きい電位で生成され、ガス・イオンが生成される場所と前記サンプルとの間の前記電極の１つと接触している間に中性化が起こる、請求項２５または２６のいずれかに記載の方法。
28. 前記第１の電極と接触させることによって前記第１の電極の電位よりも大きい電位で生成されたガス・イオンを中性化するステップを更に含む、請求項２５乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記第１または第２の電極と接触させることによって前記第２の電極の電位よりも大きい電位で生成されたガス・イオンを中性化するステップを更に含む、請求項２５乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記第１の電極の電位以上の電位の電極と接触させることによって前記第１の電極の電位より大きい電位で生成されたガス・イオンを中性化するステップを更に含む、請求項２５乃至２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記第２の電極の電位以上の電位の電極と接触させる間に、前記第２の電極の電位より大きい電位で生成されたガス・イオンが中性化する、請求項２５乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記ガス・カスケード領域が電子を直列で増幅し、これによって最終増幅領域の前に、各領域の出力が次の領域によって増幅される、請求項２５乃至３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記増幅された電子信号に相当する前記サンプルの画像を形成するステップが、画像内の各点の強度が１つ以上のガス・カスケード増幅領域から収集された撮像信号に相当する画像を形成するステップを含む、請求項２５乃至３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記撮像信号が電極において誘起された電気信号、アノードによって収集された電子電流、カソードによって収集されたイオン電流、または前記ガス・カスケードによって生成された発光である、請求項２５乃至３３のいずれか一項に記載の方法。