JP2018518005A - モノクロメーターを備えた電子線装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
2 絞り部のコーティング層断面
5 絞り部の連結構造
11 円形スリット
20 ダミースリット
21 スリット上面の金属薄膜
22 スリット下面の金属薄膜
23 スリット中心層
30 ホルダ
31 支持部
32 結合部
33 ベース
50 電子線
52 試料入射電子線
53 試料透過電子線
54 二次電子
60 絞り部
61 入射絞り
62 EELS用絞り部
80 EELS(ElectronEnergy Loss Spectroscopy)
90 第1電極部
91 第2電極部
120、121 長方形エネルギー選択スリット
190 第1透過レンズ
290 第2透過レンズ
300 ホルダ結合部
301 ホルダガイド
390 電子源
500 エネルギーE0の電子線
501 エネルギーE0−δEの電子線
502 エネルギーE0+δEの電子線
503 絞り部のエネルギー選択スリット
700 平行状態表示
810 レンズ系
811 光学系
830 電子検出器
831、832 検出器
833 STEM用二次電子検出器
835 TEM用スクリーン
840 TEM用検出器
850 試料
860 試料ホルダ
861 位置調整部
900 真空試料室
910 電気的制御装置
920 制御用コンピュータ
P1、P2 真空ポンプ
2 絞り部のコーティング層断面
5 絞り部の連結構造
11 円形スリット
20 ダミースリット
21 スリット上面の金属薄膜
22 スリット下面の金属薄膜
23 スリット中心層
30 ホルダ
31 支持部
32 結合部
33 ベース
50 電子線
52 試料入射電子線
53 試料透過電子線
54 二次電子
60 絞り部
61 入射絞り
62 EELS用絞り部
80 EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)
90 第1電極部
91 第2電極部
120、121 長方形エネルギー選択スリット
190 第1転送レンズ
290 第2転送レンズ
300 ホルダ結合部
301 ホルダガイド
390 電子源
500 エネルギーE0の電子線
501 エネルギーE0−δEの電子線
502 エネルギーE0+δEの電子線
503 絞り部のエネルギー選択スリット
700 平行状態表示
810 レンズ系
811 光学系
830 電子検出器
831、832 検出器
833 STEM用二次電子検出器
835 TEM用スクリーン
840 TEM用検出器
850 試料
860 試料ホルダ
861 位置調整部
900 真空試料室
910 電気的制御装置
920 制御用コンピュータ
P1、P2 真空ポンプ
Claims (22)
- モノクロメーターを備えた電子線装置であって、
前記装置は、電子源と、前記電子源から放出される電子線のエネルギーを予め定めた範囲に制限するモノクロメーターと、レンズ系と、検出器とを含み、
前記モノクロメーターは、
複数の長方形エネルギー選択スリットと、複数のダミー(dummy)スリットと、複数の円形スリットとを備えた絞り(Aperture)部と、
スリットを切り替えるために絞りの位置を移動調整する位置調整部とを含む、モノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記モノクロメーターは、
前記電子線の入射方向(z)に垂直な平面(xy)をなす複数の電極から構成されるが、前記複数の電極は、前記入射方向(z)と平行に形成された長方形開口部を備え、前記電極に電圧が印加されると、前記長方形開口部が形成した電場の静電レンズの作用により、前記入射方向の中心軸(x0y0)に沿って入射する電子が、前記長方形開口部の短辺の方向(x)にエネルギー分布に応じて互いに異なる位置に偏向され、前記入射方向と平行に進むようにする第1電極部と、
前記偏向されて進む電子線のうち予め定めたエネルギー範囲(E、E+ΔE)に属する粒子のみを、予め定めた偏向位置範囲(x、x+Sx)で選択的に通過させるように、偏向される方向と短辺(Sx)の方向(x)が一致するように形成された複数の長方形エネルギー選択スリットと、位置選定のための複数のダミースリットと、複数の円形スリットとを備える絞り部と、
偏向されて進む電子線のエネルギーに応じてスリットの位置を移動調整する位置調整部とを含む、請求項1に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記絞り部のスリットは、中心層の上面および下面に金属薄膜を形成した薄膜層に形成するが、
前記中心層の材質は窒化ケイ素(Si3N4)、炭素(C)、白金イリジウム(PtIr)またはモリブデン(Mo)で厚さが20nm〜500μmであり、
前記金属薄膜の材質は白金(Pt)または金(Au)で厚さは10nm〜200nmであり、
前記円形スリットの径は10nm〜500μmであり、
前記長方形エネルギー選択スリットの短辺(Sx)の長さは50nm〜100μmであり、長辺(Sy)の長さは100nm〜1000μmである、請求項2に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記絞り部は、前記薄膜層を支持するホルダ(holder)と、
前記ホルダを位置調整部に連結する支持部(support)と、
前記位置調整部を前記絞り部設置装置に固定するベース(Base)とを含み、
前記位置調整部は、前記偏向される方向(x)、または前記偏向される方向と垂直方向(y)に前記スリットの移動を可能にする、請求項3に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記ホルダ、前記支持部、前記位置調整部、および前記ベースの接続面は、
それぞれ前記第1電極部の前記長方形開口部の長辺の方向に対する角度範囲が1度以内である、請求項4に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数の長方形エネルギー選択スリットは、同一大きさまたは異なる大きさで、前記電子線の偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)と直交する長辺(Sy)の方向(y)に予め定めた間隔(Ly)分離れて配列される、請求項2に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。
- 前記直交する長辺(Sy)の方向(y)に沿って配列される予め定めた間隔(Ly)は、
前記第1電極部に入射する電子線の電流分布を予め定めた大きさに制限して、前記中心軸(x0y0)に入射させる入射絞りの開口部の径より大きい、請求項6に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数の円形スリットは、同一の大きさまたは互いに異なる大きさであり、
前記複数の円形スリットは、前記複数の長方形エネルギー選択スリットから、前記偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)に予め定めた距離(Mx)分離隔して並んで配列された、請求項6に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数の円形スリットは、前記入射方向の中心軸x0と一致する位置に配列される、請求項6に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。
- 前記エネルギー範囲(E、E+ΔE)に制限しない場合、前記第1電極部に印加される電圧をOFFにして電子線を偏向させずに直進させ、前記入射方向の中心軸x0の延長線上に一致する位置に配置された前記複数の円形スリットのうちの1つを用いて試料に電子線を照射する、請求項8または9に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。
- 前記複数の長方形エネルギー選択スリットは、同一の大きさで、前記電子線が偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)、および前記偏向される方向と直交する方向(y)に沿ってそれぞれ予め定めた間隔(Lx、Ly)で配列され、
前記直交する方向(y)に沿って配列される予め定めた間隔(Ly)は、
入射する電子線の電流分布を予め定めた大きさに制限して、前記中心軸(x0y0)に入射させる入射絞りの開口部の径より大きい、請求項2に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数の長方形エネルギー選択スリットは、複数の同一の大きさおよび複数の互いに異なる大きさを含み、
前記複数の同一の大きさを有するスリットは、電子線が偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)に沿って予め定めた間隔(Lx)で配列され、
前記複数の互いに異なる大きさを有するスリットは、前記偏向される方向(x)と直交する方向(y)に沿って予め定めた間隔(Ly)で配列され、
前記直交する方向(y)に沿って配列される予め定めた間隔(Ly)は、
入射する電子線の電流分布を予め定めた大きさに制限して、前記中心軸(x0y0)に入射させる入射絞りの開口部の径より大きい、請求項2に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数のダミースリットは2つであり、
前記偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)の中心位置から、前記偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)と直交する方向(y)の両縁にそれぞれ1つずつ位置する、請求項2に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記複数の円形スリットは、同一の大きさまたは互いに異なる大きさであり、
前記円形スリットは、前記偏向される方向である短辺(Sx)の方向(x)と直交する方向(y)に沿って配列されるか、前記直交する方向(y)の両縁に位置する、請求項2、11、および12のいずれか1項に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記電子線装置は、
前記エネルギー範囲(E、E+ΔE)に制限しない場合、前記第1電極部に印加される電圧をOFFにして電子線を偏向させずに直進させ、前記入射方向の中心軸x0の延長線上にある一致する位置に配置された前記複数の円形スリットのうちの1つを用いて試料に電子線を照射する、請求項14に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 前記絞り部の長方形エネルギー選択スリットの長辺の方向は、前記第1電極部の前記長方形開口部の長辺の方向と互いにずれる角度範囲が1度以内となるようにアラインメントされた、請求項2〜9、および11〜13のいずれか1項に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。
- 前記電子線装置は、
前記絞り部の後段に、前記エネルギー選択スリットを通過した電子ビームの入射方向(z)と平行に形成された開口部を備えた複数の電極から構成された電極に電圧が印加されると、開口部の電界が前記エネルギー選択スリットを通過した電子線を、元の位置である前記入射方向の中心軸(x0y0)に偏向させる第2電極部を含み、
前記第2電極部の位置は、前記絞りを中心として前記第1電極部に対称である、請求項1〜9、および11〜13のいずれか1項に記載のモノクロメーターを備えた電子線装置。 - 請求項17に記載のモノクロメーターを用いた、電子線損失分光装置(EELS)。
- 請求項17に記載の電子線装置を用いて試料に電子線を集束し、
試料の表面で発生する二次信号を感知し、
試料室の試料表面の画像を観察する、走査型電子顕微鏡。 - 請求項17に記載の電子線装置を用いて試料室の試料を透過した電子線を拡大投影するスクリーンを介して、
前記透過電子線によって試料の拡大像を結像する、透過電子顕微鏡。 - 請求項17に記載の電子線装置を用いて試料から放出された電子線のエネルギーを分析し、
試料の元素分析、化学結合状態、Phonon状態、Plasmon状態を分析する、モノクロメーターを備えた電子線装置。 - 請求項17に記載の電子線装置を用いて、ガス導入部が備えられた試料室内の試料表面をエッチングする、電子ビームエッチング装備。
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