JP2014527690A - 密接に結合したシンチレータ−光電子増倍管の1又は複数の組合体を含む電子検出器及びそれを使用した電子顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許法第119条(e)項に基づいて、2011年8月5日出願の米国特許仮出願第61/515,360号、発明の名称「Electron Detector Including one or More Intimately-Coupled Scintillator-Photomultiplier Combination, and Electron Microscope Employing Same」よる優先権を主張し、その開示内容は、引用を以て本明細書の一部とする。
本発明は、電子検出及び電子検出装置に関し、特に、電子顕微鏡に使用することのできる、1又は複数の密接に結合したシンチレータ−シリコン光電子増倍管組合体を含む電子検出器に関する。
電子顕微鏡(EM)は、試料を照らして、試料の拡大画像を作成するために電子粒子線を用いるタイプの顕微鏡である。ある一般的なタイプのEMは、走査型電子顕微鏡(SEM)として知られている。SEMは、ラスターパターンとして知られている試料領域に渡ったパターンで、電子の微細集束ビームを用いて試料を走査することによって、試料の画像を生成している。電子は、試料を形成する原子と相互作用して、試料の表面形状(topography)、組成、及び、結晶方向や導電率などの他の特性に関する情報を含む信号を生じる。
Claims (48)
- 複数のアセンブリを備えた電子検出器であって、
前記複数のアセンブリは、第1SiPMと、第1シンチレータ材料で作られており、前記第1SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第1シンチレータとを有する第1アセンブリと、第2SiPMと、第2シンチレータ材料で作られており、前記第2SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第2シンチレータをと有する第2アセンブリとを含んでおり、前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、互いに異なる、電子検出器。 - 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、1又は複数の特定の電子エネルギーレベル又は範囲について、異なる検出効率を呈する、請求項1に記載の電子検出器。
- 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、異なる回復時間を呈する、請求項1に記載の電子検出器。
- 前記第1シンチレータ材料は、ZnO系の材料であり、前記第2シンチレータ材料は、YAG系材料である、請求項1に記載の電子検出器。
- 光透過性接着剤によって、前記第1シンチレータは、前記第1SiPMのアクティブ光検知面に直接接続されており、前記第2シンチレータは、前記第2SiPMのアクティブ光検知面に直接接続される、請求項1に記載の電子検出器。
- 前記複数のアセンブリの各々が取り付けられる基板をさらに備えており、前記基板は、電子ビームが前記電子検出器を通過できるように構成された開口部を有する、請求項1に記載の電子検出器。
- 前記複数のアセンブリは、第3SiPMと、前記第1シンチレータ材料で作られており、前記第3SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第3シンチレータとを有する第3アセンブリと、第4SiPMと、前記第2シンチレータ材料で作られており、前記第4SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第4シンチレータとを有する第4アセンブリとを含んでおり、前記第1アセンブリ及び前記第3アセンブリは、前記開口部の両側にて互いに真向かいに配置され、前記第2アセンブリ及び前記第4アセンブリは、前記開口部の両側にて互いに真向かいに配置される、請求項6に記載の電子検出器。
- 前記複数のアセンブリは、第5SiPMと、第3シンチレータ材料で作られており、前記第5SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第5シンチレータとを有する第5アセンブリと、第6SiPMと、前記第3シンチレータ材料で作られており、前記第6SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第6シンチレータとを有する第6アセンブリとを含んでおり、前記第1シンチレータ材料、前記第2シンチレータ材料、及び前記第3シンチレータ材料は全て互いに異なっており、前記第5アセンブリ及び前記第6アセンブリは前記開口部の両側に互いに真向かいに配置される、請求項7に記載の電子検出器。
- 前記第1シンチレータ材料、前記第2シンチレータ材料、及び前記第3シンチレータ材料は、1又は複数の特定の電子エネルギーレベル又は範囲について、異なる検出効率を呈する、請求項8に記載の電子検出器。
- 電子カラムに結合されており、電子ビームを発生するように構成された電子源であって、前記電子カラムは、前記電子カラムに結合されたサンプルチャンバ内に配置された試料に前記電子ビームを向けるように構成されたシステムを、少なくとも部分的に収容する電子源と、
前記電子カラム又は前記サンプルチャンバ内に配置された複数のアセンブリを含む電子検出器であって、前記複数のアセンブリは、第1SiPMと、第1シンチレータ材料で作られており、前記第1SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第1シンチレータとを有する第1アセンブリと、第2SiPMと、第2シンチレータ材料で作られており、前記第2SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第2シンチレータとを有する第2アセンブリとを含んでおり、前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は互いに異なるよ電子検出器と、
を備えた荷電粒子ビーム装置。 - 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、1又は複数の特定電子エネルギーレベル又は範囲について、異なる検出効率を呈する、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、異なる回復時間を呈する、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記第1シンチレータ材料はZnO系材料であり、前記第2シンチレータ材料はYAG系材料である、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 光透過性接着剤によって、前記第1シンチレータは、前記第1SiPMのアクティブ光検知面に直接接続され、前記第2シンチレータは、前記第2SiPMのアクティブ光検知面に直接接続される、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前期電子検出器は、前記複数のアセンブリの各々が取り付けられる基板をさらに備えており、前記基板は、電子ビームが前記電子検出器を通過できるように構成された開口部を有する、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記複数のアセンブリは、第3SiPMと、前記第1シンチレータ材料で作られており、前記第3SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第3シンチレータとを有する第3アセンブリと、第4SiPMと、前記第2シンチレータ材料で作られており、前記第4SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第4シンチレータとを有する第4アセンブリとを含んでおり、前記第1アセンブリ及び前記第3アセンブリは、前記開口部の両側にて互いに真向かいに配置され、前記第2アセンブリ及び前記第4アセンブリは、前記開口部の両側にて互いに真向かいに配置される、請求項15に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記複数のアセンブリは、第5SiPMと、第3シンチレータ材料で作られており、前記第5SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第5シンチレータとを有する第5アセンブリと、第6SiPMと、前記第第3シンチレータ材料で作られており、前記第6SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第6シンチレータとを有する第6アセンブリとを含んでおり、前記第1シンチレータ材料、前記第2シンチレータ材料、及び前記第3シンチレータ材料は全て互いに異なっており、前記第5アセンブリ及び前記第6アセンブリは前記開口部の両側に互いに真向かいに配置される、
請求項16に記載の荷電粒子ビーム装置。 - 前記第1シンチレータ材料、前記第2シンチレータ材料、及び前記第3シンチレータ材料は、1又は複数の特定の電子エネルギーレベル又は範囲に対し異なる検出効率を呈する、請求項17に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記サンプルチャンバ内にある試料ホルダをさらに備えており、前記電子検出器はBSEDであり、前記システムは対物レンズを備えており、前記基板及び前記複数のアセンブリは、前記対物レンズの下側と前記試料ホルダとの間に配置される、請求項15に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記荷電粒子ビーム装置は、電子顕微鏡である、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 電子回路をさらに備えており、前記第1SiPM及び前記第2SiPMは夫々、前記電子回路に結合されており、前記電子回路は、前記第1SiPMからの第1信号又は前記第2SiPMからの第2信号の何れかに基づいて、前記試料の像を選択的に生成するように構成されている、請求項10に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 電子回路をさらに備えており、前記第1SiPM、前記第2SiPM、前記第3SiPM、及び前記第4SiPMは夫々、前記電子回路に結合されており、前記電子回路は、前記第1SiPM及び前記第3SiPMからの信号又は前記第2SiPM及び前記第4SiPMからの信号の何れかに基づいて前記試料の像を選択的に生成するように構成されている、請求項16に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 荷電粒子ビーム装置の電子カラムに結合されたサンプルチャンバ内に配置された試料の像を生成する方法であって、
電子ビームを生成する工程と、
前記電子ビームを前記試料に向ける工程であって、複数の電子は前記試料に衝突する電子ビームに応じて前記試料から放出され、前記荷電粒子ビーム装置は電子検出器を含んでおり、前記電子検出器は、前記電子カラム又は前記サンプルチャンバ内に配置された複数のアセンブリを含んでおり、前記複数のアセンブリは、第1SiPMと、第1シンチレータ材料で作られており、前記第1SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第1シンチレータとを有する第1アセンブリと、第2SiPMと、第2シンチレータ材料から作られており、前記第2SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第2シンチレータとを有する第2アセンブリとを含んでおり、前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は互いに異なる工程と、
前記第1SiPMによって出力される第1信号又は前記第1SiPMによって出力される第2信号の何れか基づいて前記試料の像を生成する工程であって、前記第1信号又は前記第2信号は、前記生成工程について、前記電子ビームの加速電圧に基づいて選択される工程と、
を含む方法。 - 前記電子検出器は、前記複数のアセンブリの各々が取り付けられる基板をさらに備えており、前記基板は、前記電子ビームが前記電子検出器を通過できるように構成された開口部を有しており、前記複数のアセンブリは、第3SiPMと、前記第1シンチレータ材料で作られており、前記第3SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第3シンチレータとを有する第3アセンブリと、第4SiPMと、前記第2シンチレータ材料で作られており、前記第4SiPMのアクティブ光検知面に直接接続された第4シンチレータとを有する第4アセンブリとを含んでおり、前記第1アセンブリ及び前記第3アセンブリは前記開口部の両側に互いに真向かいに配置されており、前記第2アセンブリ及び前記第4アセンブリは前記開口部の両側に互いに真向かいに配置されており、前記生成工程は、前記電子ビームの加速電圧に基づいて、前記第1SiPM及び前記第3SiPMからの信号又は前記第2SiPM及び前記第4SiPMからの信号の何れかに基づいて前記試料の像を生成する工程を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、1又は複数の特定の電子エネルギーレベル又は範囲について、異なる検出効率を呈する、請求項23に記載の方法。
- 前記第1シンチレータ材料及び前記第2シンチレータ材料は、異なる回復時間を呈する、請求項23に記載の方法。
- 前記第1シンチレータ材料はZnO系材料であり、前記第2シンチレータ材料はYAG系材料である、請求項23に記載の方法。
- SiPMと、前面及び裏面を有するシンチレータ部材とを含むアセンブリを備えており、前記シンチレータ部材は、前記シンチレータ部材の前記裏面が、前記SiPMの前記アクティブ光検知面に向くように、前記SiPMのアクティブ光検知面に直接堆積されたシンチレータ材料の膜であり、前記シンチレータ部材は、前記前面に当たる1又は複数の電子に応じて前記裏面から複数の光子を放射するように構成されており、前記SiPMは、前記シンチレータ部材から前記複数の光子を受け取ると、信号を生成するように構成されている、電子検出器。
- 前記シンチレータ材料はZnO系材料である、請求項28に記載の電子検出器。
- 前記膜の厚さは200ミクロン以下である、請求項28に記載の電子検出器。
- 前記膜の厚さは100ミクロン以下である、請求項30に記載の電子検出器。
- 前記膜の厚さは50ミクロン以下である、請求項31に記載の電子検出器。
- 前記シンチレータ部材にバイアス電圧が印加される、請求項28に記載の電子検出器。
- 前記バイアス電圧は1kV以下である、請求項33に記載の電子検出器。
- 電子ビームを発生するように構成された電子源であって、前記電子源は電子カラムに結合されており、前記電子カラムは、前記電子カラムに結合されたサンプルチャンバ内に配置された試料に電子ビームを向けるように構成されたシステムを、少なくとも部分的に収容するように構成されている電子源と、
SiPMと、前面及び裏面を有するシンチレータ部材とを含むアセンブリを備えた電子検出器であって、前記シンチレータ部材は、前記シンチレータ部材の前記裏面が前記SiPMの前記アクティブ光検知面に向くように、前記SiPMのアクティブ光検知面に直接堆積されたシンチレータ材料の膜であり、前記シンチレータ部材は、前記前面に当たる1又は複数の電子に応じて前記裏面から複数の光子を放射するように構成され、前記SiPMは前記シンチレータ部材から前記複数の光子を受け取ると、信号を生成する電子検出器と、
を備えた荷電粒子ビーム装置。 - 前記シンチレータ材料はZnO系材料である、請求項35に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記膜の厚さは200ミクロン以下である、請求項35に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記膜の厚さは100ミクロン以下である、請求項37に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記膜の厚さは50ミクロン以下である、請求項38に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記シンチレータ部材にバイアス電圧が印加される、請求項35に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記バイアス電圧は1kV以下である、請求項40に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 荷電粒子ビーム装置の電子カラムに結合されたサンプルチャンバ内に配置された試料の像を生成する方法であって、
電子ビームを生成する工程と、
前記電子ビームを前記試料に向ける工程であって、複数の電子は、前記試料に衝突する前記電子ビームに応じて前記試料から複数の電子が放出され、前記荷電粒子ビーム装置は電子検出器を含んでおり、前記電子検出器は、SiPMと前面及び裏面を有するシンチレータ部材とを含むアセンブリを備えており、前記シンチレータ部材は、前記シンチレータ部材の前記裏面が前記SiPMの前記アクティブ光検知面に向くように、前記SiPMのアクティブ光検知面に直接堆積されたシンチレータ材料の膜であり、前記シンチレータ部材は、前記前面に衝突する1又は複数の電子に応じてて前記裏面から複数の光子を放射し、前記SiPMは前記シンチレータ部材から前記複数の光子を受け取ると、信号を生成する工程と、
前記信号に基づいて前記試料の像を生成する工程と、
を含む方法。 - 前記シンチレータ材料はZnO系材料である、請求項42に記載の方法。
- 前記膜の厚さは200ミクロン以下である、請求項42に記載の方法。
- 前記膜の厚さは100ミクロン以下である、請求項44に記載の方法。
- 前記膜の厚さは50ミクロン以下である、請求項45に記載の方法。
- 前記シンチレータ部材にバイアス電圧が印加される、請求項42に記載の方法。
- 前記バイアス電圧は1kV以下である、請求項47に記載の方法。
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