JP2020068211A - 可動検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の検出器を使用して、真空を開放することなく、ＥＢＳＤ法とＴＫＤ法の両測定方法に対する検出器の配置／配向を最適に調整できる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】装置（１００）は、真空チャンバ（１０４）内の電気機械ユニット（１１４）と、電気機械ユニット（１１４）上に配置された、複数の検出ユニットを含む検出器（１１０）とを含み、電気機械ユニット（１１４）は、真空チャンバ（１０４）の外部から実行可能な対応する電気機械ユニット（１１４）の作動時に、検出器（１１０）を、ビーム発生器（１０２）に対する第１の位置からビーム発生器（１０２）に対する第２の位置に、及びこの逆に動かすことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、プローブ特性を検出するための可動検出器に関する。さらに、本発明は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）測定及び透過菊池回折法（ＴＫＤ）測定を実行する可動検出器を含む電子顕微鏡（ＥＭ）にも関する。

通常、電子顕微鏡は、電子ビームを使用して材料又はプローブの特性を検出／分析するために使用される。電子顕微鏡では、真空チャンバ内のプローブの表面に電子ビームが当たるようにすることにより、電子顕微鏡の真空チャンバ内に相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。プローブ特性を検出するには、これらの相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を様々な検出器によって検出する。１つの例では、検出器を使用して、結晶性材料の結晶配向などの結晶特性を（サブミクロンの空間分解能で）検出することができる。

プローブ特性を検出できる測定法には、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）及び透過菊池回折法（ＴＫＤ）などの異なる方法がある。後方散乱菊池回折（ＢＫＤ）とも呼ばれるＥＢＳＤでは、電子ビームとプローブとの間の相互作用によって発生した回折後方散乱電子をＥＢＳＤ検出器によって検出する。後方散乱電子がＥＢＳＤ検出器の蛍光面に衝突すると光が発生する。この光をＥＢＳＤ検出器の電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラによって検出し、さらなる分析のためにデジタル形式でコンピュータに送信する。このように、ＥＢＳＤ法を使用してプローブの微細構造表現を形成する。ＥＢＳＤ法の主な利点の１つは、局所組織（結晶配向分布）と微細構造との間の相間を行える点である。さらに、ＥＢＳＤ法を通じて取得された測定値に基づいて、粒界及び粒径の定量分析を容易に実行することもできる。

さらに、同じＥＢＳＤ検出器を使用して、ＴＫＤ法を通じた測定を実行することもできる。ＴＫＤは、透過電子後方散乱回折法（ｔ−ＥＢＳＤ）とも呼ばれる。ＴＫＤ法では、異なるプローブ／材料の試料を準備する。ＴＫＤ法で使用する試料は電子透過性試料であり、これをＥＢＳＤ検出器の蛍光面の上方に傾けて配置する。この試料を、プローブの上面に電子ビームが当たるように保持し、透過した散乱電子をＥＢＳＤ検出器によって検出する。このようにして、透過性プローブの下面（出射面）からの回折パターンを取得する。ＴＫＤ法は、ＥＢＳＤ法と比べて最大１桁大きな横方向空間分解能を提供する。しかしながら、この軸外ＴＫＤとしても知られているプローブ−検出器配置には、測定速度又は品質結果、或いはこれらの両方が低下するという２つの大きな制限がある。この配置では、散乱電子信号を捕捉するのに最適な、収量が最大であって歪みが最小である位置に検出器面が配置されない。このため、新たなプローブ−検出器配置、すなわち軸上ＴＫＤが提案された。この特殊な配置では、入射ビームが試料面に直角にぶつかり、検出器面が試料の下に配置されて、ＳＥＭの光軸又は透過ビームが検出器面の中心にぶつかるようになる。軸上ＴＫＤ配置では、散乱電子信号をその最も強い地点、すなわちＳＥＭの光軸の周囲においてグノモン投影の歪みが最小の状態で捕捉して、データ取得速度及びデータ品質を大幅に改善することができる。

従って、たとえＥＢＳＤ及びＴＫＤの両方法に同じＥＢＳＤ検出器を使用できる場合でも、方法毎にＥＢＳＤ検出器の異なる配置／配向が必要であるとともに、ＥＢＳＤ法又はＴＫＤ法に適した異なるプローブ試料が必要である。１つの従来の方法では、複数の検出器と共に電子顕微鏡を使用し、検出器の一部をＥＢＳＤ法に使用して検出器の一部をＴＫＤ法に使用する。このような従来の方法では、真空チャンバ内の真空が維持されるように電子顕微鏡内でエアロック機構を使用することによって、方法毎に試料を交換する。

別の従来の方法では、単一のＥＢＳＤ検出器を含む電子顕微鏡を使用して、両方法を通じて測定を行う。ただし、ＥＢＳＤ検出器の配置／配向は、方法毎に手動で調整される。このような従来の方法では、特定の測定法に合わせてＥＳＢＤ検出器の構成を調整するために真空チャンバを毎回開放する必要があるが、これには非常に時間がかかり、真空チャンバの清浄度に影響が及ぶ恐れがある。

従って、本明細書に開示する本発明の目的は、両測定法に単一の検出器を使用するとともに、電子顕微鏡内の真空チャンバを開放する必要なく最適な測定法の要件に従って検出器の配置／配向を調整できる電気機械ユニットを備えた電子顕微鏡を提供することである。

上述した技術的課題を解決するために、プローブ特性を検出するための装置及び方法を提供する。単一の検出器を使用してＥＢＳＤ測定及びＴＫＤ測定を実行することによって特性を検出する。

ある実施形態では、プローブ特性検出装置を開示する。この装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内で荷電粒子ビームを生成するように適合されたビーム発生器とを含む。プローブに荷電粒子ビームが当たると、真空チャンバ内で相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。

１つの例では、装置が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の一方であり、荷電粒子が電子である。さらに、真空チャンバは、同義的にチャンバ又は相互作用チャンバと呼ぶこともできる。

装置は、複数の検出ユニットを含む検出器をさらに含む。複数の検出ユニットが配置された表面は、活性表面又は検出表面と呼ぶことができる。

装置は、真空チャンバ内に、検出器が配置された又は取り付けられた電気機械ユニットをさらに含む。電気機械ユニットは、検出器をビーム発生器に対する第１の位置からビーム発生器に対する第２の位置に動かすように構成される。電気機械ユニットは、真空チャンバの外部から実行可能な対応する電気機械ユニットの作動時に、検出器を第１の位置又は第２の位置に移動／調整する。１つの例では、第１の位置及び第２の位置を、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸に対して定めることもできる。

検出器は、第１の位置で第１の測定を実行し、第２の位置で第２の測定を実行するように構成されることが好ましい。１つの例では、第１の測定法が電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）であり、第２の測定法が透過菊池回折法（ＴＫＤ）である。

例示的な実施形態では、第１の位置において、検出器の活性表面が、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に平行である。活性表面は、複数の検出ユニットが配置された検出器の表面として理解することができる。さらに、第１の位置における検出器の配向は、プローブの配向に依存することもできる。１つの例では、第１の測定法の場合、検出器が、検出器の活性表面がプローブ表面に対して所定の角度を成して実質的にビーム軸と平行になるように配向される。所定の角度は、プローブに対して１０〜３０度とすることができる。

第２の位置では、検出器の活性表面が、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸に実質的に垂直である。１つの例では、第２の測定法の場合、検出器が、検出器の活性表面がプローブ表面と実質的に平行になるように配向される。

真空チャンバ内における検出器の配向及び／又は高さは、プローブの位置及び／又は高さに基づいて再較正できることが好ましい。

装置の電気機械ユニットは、傾動ユニットと、傾動ユニットに接続された駆動システムとを含むことが好ましい。電気機械ユニットは、駆動システムに接続された電源と、真空チャンバの外部に配置された作動インターフェイスとをさらに含む。１つの例では、電気機械ユニットが、作動インターフェイスを介した電気機械ユニットの作動時に傾動ユニットを動かして、傾動ユニットに取り付けられた検出器を所定の角度内で傾けるように適合される。検出器の第１の位置と検出器の第２の位置との間の所定の角度は、９０度に設定することができる。

別の実施形態では、プローブ特性検出方法を開示する。この方法は、ビーム発生器が、真空チャンバ内で第１の荷電粒子ビームを生成するステップを含む。第１の荷電粒子ビームがプローブに当たると、相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。この方法は、第１の位置にある検出器が相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出して第１の測定法を実行するステップをさらに含む。この方法は、電気機械ユニットが、真空チャンバの外部から実行可能な対応する電気機械ユニットの作動時に、検出器を第１の位置から第２の位置に動かすステップをさらに含む。

第２の位置における第２の測定法の実行前には、プローブの試料を交換して第２の測定法の要件通りにプローブの配向を調整することが必要となり得る。

この方法は、ビーム発生器が真空チャンバ内で第２の荷電粒子ビームを生成するステップをさらに含むことが好ましい。この方法は、第２の位置にある検出器が、第２の荷電粒子ビームがプローブに当たった時に、第１の測定法とは異なる第２の測定法を実行するステップをさらに含む。

第１の測定法は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応し、第２の測定法は、軸上透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応することが好ましい。

第１の位置では、検出器の活性表面が、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に平行であってビーム軸から離れていることが好ましい。検出器が第１の位置から第２の位置に調整されると、検出器の活性表面は、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に垂直になってビーム軸内に配置される。

別の実施形態では、コンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）を開示する。ＣＲＭは、プロセッサにロードできるプログラム命令を含み、このプログラム命令は、実行時に、真空チャンバ内で第１の荷電粒子ビームを生成するステップを含む動作を実行する。動作は、検出器が第１の位置にある時に、荷電粒子ビームがプローブに当たった時に発生する相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出して第１の測定法を実行するステップをさらに含む。動作は、真空チャンバの外部から実行可能な対応する電気機械ユニットの作動時に、電気機械ユニットが検出器を第１の位置から第２の位置に移動又は調整するステップをさらに含む。動作は、真空チャンバ内で第２の荷電粒子ビームを生成するステップをさらに含む。動作は、第２の荷電粒子ビームがプローブに当たって検出器が第２の位置にある時に、第２の測定法を実行するステップをさらに含む。さらに、第１の測定法は、第２の測定法とは異なる。

１つの例では、第１の測定法が電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）測定であり、第２の測定法が透過菊池回折法（ＴＫＤ）測定である。

なお、第１の測定法及び第２の測定法は、本発明の範囲から逸脱することなくあらゆる順序で実行することができる。

ある実施形態では、プローブ特性検出装置を提供する。この装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内で荷電粒子ビームを生成するように適合されたビーム発生器とを含む。プローブに荷電粒子ビームが当たると、相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。装置は、真空チャンバ内の電気機械ユニットと、電気機械ユニット上に配置された、複数の検出ユニットを含む検出器とをさらに含む。電気機械ユニットは、真空チャンバの外部から実行可能な対応する電気機械ユニットの作動時に、検出器をビーム発生器に対する第１の位置からビーム発生器に対する第２の位置に、及びこの逆に動かすことができる。

装置は、単一の検出器を使用した、異なる配向／位置を必要とする異なる測定法の実行を可能にする。さらに、本発明の装置では、検出器の配向／位置を変更するための作動を真空チャンバの外部から実行できるので、検出器の配向／位置を調整するために真空チャンバを開放する必要がない。

検出器は、第１の位置で第１の測定法を実行し、第２の位置で第２の測定法を実行するように構成されることが好ましい。第２の測定法は、第１の測定法とは異なる。装置の検出器は異なる位置に配置できるので、この装置を使用して、検出器の異なる配向／位置を必要とする測定法を容易に実行することができる。

第１の測定法は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応することが好ましい。ＥＢＳＤは、固体結晶相の結晶構造及び結晶配向などのプローブ特性を決定するために測定データを提供する。

第２の測定法は、透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応することが好ましい。ＴＫＤは、１００ｎｍ未満の結晶／粒子サイズを有するナノ材料又は超微細粒材料の定量的特性化にとってＴＫＤを理想的なものにする高空間分解能を有する測定データを提供する。

好ましい実施形態によれば、電気機械ユニットは、傾動ユニットと、傾動ユニットに接続された駆動システムとを含む。電気機械ユニットは、駆動システムに接続された電源と、真空チャンバの外部に配置された作動インターフェイスとをさらに含む。傾動ユニット上には検出器が配置され、電気機械ユニットは、作動インターフェイスを介した電気機械ユニットの作動時に傾動ユニットを動かして、検出器をビーム発生器に対して所定の角度内で傾けるように適合される。

電気機械ユニットは、作動インターフェイスを単純に使用して、検出器を真空チャンバの外部から作動できるようにする。電気機械ユニットでは、オペレータが作動インターフェイスを介して検出器を容易に制御することができる。

第１の位置では、検出器の活性表面が、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に平行であることが好ましい。検出器を第１の位置に配置すると、ＥＢＳＤ測定を正確に実行するための回折電子の検出が可能になる。

第２の位置では、検出器の活性表面が、生成される荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に垂直であることが好ましい。検出器を第２の位置に配置すると、ＴＫＤ測定を正確に実行するための、電子透過性試料を透過した電子の検出が可能になる。

好ましい実施形態では、第２の位置において、検出器の活性表面がプローブ表面と実質的に平行である。プローブ−検出器の配置／配向は、ほとんどの透過電子が検出器の活性表面に当たるのを確実にする。

好ましい実施形態では、真空チャンバ内における検出器の配向及び／又は高さが、プローブの位置及び／又は高さに基づいて再較正される。検出器の配向及び／又は高さの再較正は、装置の摩耗に起因して装置の様々なコンポーネントの配置に発生するあらゆる偏差が測定法の実行前に調整されることを確実にする。

装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の一方であることが好ましい。様々なコンポーネントの配置は、プローブ特性を決定するためにＳＥＭ又はＴＥＭに容易に実装できるようにされる。

別の実施形態では、プローブ特性検出方法を提供する。この方法は、ビーム発生器が真空チャンバ内で第１の荷電粒子ビームを生成するステップを含む。第１の荷電粒子ビームがプローブに当たると、相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。この方法は、第１の位置にある検出器が相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出して第１の測定法を実行するステップと、電気機械ユニットが、真空チャンバの外部から実行可能な対応する電気機械ユニットの作動時に、検出器を第１の位置から第２の位置に動かすステップとをさらに含む。

この方法は、単一の検出器を使用して、異なる配向／位置を必要とする異なる測定法を実行することができる。さらに、この方法は、検出器の配向／位置を真空チャンバの外部から確実に調整できるため、２つの異なる測定法を切り替える際に真空チャンバを開放する必要がなく、これによってチャンバ汚染のリスクが軽減されるとともに相当量の時間が節約される。

この方法は、ビーム発生器が真空チャンバ内で第２の荷電粒子ビームを生成するステップと、第２の荷電粒子ビームがプローブに当たった時に、第２の位置にある検出器が第２の測定法を実行するステップとをさらに含むことが好ましい。第１の測定法は、第２の測定法とは異なる。検出器は、異なる位置に調整できるので、単一の検出器を使用して、異なる位置又は配向を必要とする様々な測定法を実行することができる。

第１の測定法は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応し、第２の測定法は、透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応することが好ましい。ＥＢＳＤは、固体結晶相の結晶構造及び結晶配向などのプローブ特性を決定するために測定データを提供し、ＴＫＤは、１００ｎｍ未満の結晶／粒子サイズを有するナノ材料又は超微細粒材料の定量的特性化にとってＴＫＤを理想的なものにする高空間分解能を有する測定データを提供する。

好ましい実施形態では、第１の位置において、検出器の活性表面が、生成される第１の荷電粒子ビームが沿うビーム軸と実質的に平行であり、第２の位置において、検出器の活性表面が、生成される第２の荷電粒子ビームが沿うビーム軸に実質的に垂直である。

検出器を第１の位置に配置すると、ＥＢＳＤ測定を正確に実行するための回折電子の検出が可能になり、検出器を第２の位置に配置すると、ＴＫＤ測定を正確に実行するための、電子透過性試料を透過した電子の検出が可能になる。

別の実施形態では、実行時にプロセッサにプローブ特性検出方法を実行させる、プロセッサにロードできるプログラム命令を含むコンピュータ可読記憶媒体を提供する。このコンピュータ可読記憶媒体は、オペレータが真空チャンバの外部から作動を実行して検出器の位置を調整できるようにするため、真空チャンバを開放する必要がなく、単一の検出器を使用して様々な測定法を実行することができ、これによって多くの時間及びリソースが節約される。

特許請求の範囲及び本明細書からは、本発明のさらなる態様を得ることもできる。

本発明の実施形態によるプローブ特性検出装置を示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットのコンポーネントを示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットに取り付けられた検出器の動きを示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットに取り付けられた検出器の第１の測定法のための配向を示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットに取り付けられた検出器の第１の測定法のための配向を示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットに取り付けられた検出器の第２の測定法のための配向を示す図である。 本発明の実施形態による、電気機械ユニットに取り付けられた検出器の第２の測定法のための配向を示す図である。 本発明の実施形態による例示的なプローブ特性検出方法を示す図である。

以下、添付図面に例を示す実施形態を詳細に参照する。添付図面を参照しながら、例示的な実施形態の効果及び特徴、並びにその実装方法について説明する。図面では、同じ要素を同じ参照番号によって示し、冗長な説明は省略する。本明細書で使用する「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する１又は２以上の記載項目のありとあらゆる組み合わせを含む。さらに、本発明の実施形態を説明する際の「〜できる（ｍａｙ）」の使用は、「本発明の１又は２以上の実施形態」を参照する。

様々な要素を説明するために「第１の（ｆｉｒｓｔ）」及び「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」という用語を使用しているが、これらの要素をこれらの用語によって限定すべきではないと理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用するものにすぎない。

本明細書では、図に示す１つの要素又は特徴と（単複の）別の要素又は特徴との関係を示す説明を容易にするために「〜の下（ｂｅｎｅａｔｈ、ｂｅｌｏｗ、ｕｎｄｅｒ）」及び「〜の上（ａｂｏｖｅ、ｕｐｐｅｒ）」などの空間的相対語を使用していることがある。これらの空間的相対語は、図示の使用中又は動作中の機器の配向に加えて異なる配向を含むように意図されていると理解されるであろう。

図１に、本発明の実施形態によるプローブ特性検出装置１００を示す。図１に示すように、装置１００は、ビーム発生器１０２と真空チャンバ１０４とを含む。ビーム発生器１０２は、真空チャンバ内で荷電粒子ビームを生成するように適合される。荷電粒子ビームは、プローブに当たるようにビーム軸１０６に沿って生成される。装置１００は、試料ホルダ１０８をさらに含み、その上にプローブが位置決め又は配置される。

荷電粒子ビームがプローブに当たると、真空チャンバ１０４内に相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。装置１００は、真空チャンバ１０４内で発生した相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出する複数の検出ユニットを有する検出器を含む。図１に示すように、検出器１１０は、真空チャンバ１０４の外部から制御される電気機械ユニット１１４の傾動ユニット１１２上に取り付けられ又は配置される。

装置１００は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、ビーム発生器は電子ビームを生成することが好ましい。電子ビームがプローブの表面に当たると、後方散乱電子が発生する。その後、この後方散乱電子が検出器１１０によって検出される。検出器は、複数の検出ユニットを含む。複数の検出ユニットが配置された表面は、（図２に示す）活性表面２０２又は検出表面２０２と呼ぶことができる。後方散乱電子は、この活性表面２０２によって検出され、その後に後方散乱電子の検出がプローブ特性分析機器１１６にレポートされる。１つの例では、検出器１１０から受け取られた情報を使用してプローブの構造、結晶配向及び位相を分析することができる。

１つの例では、検出器１１０が、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）検出器である。プローブ特性を検出するために、同じ検出器１１０を使用して様々な測定法に従って異なる測定を実行することができる。

上記実施形態では、検出器１１０が、ビーム発生器１０２に対する第１の位置で第１の測定を実行し、ビーム発生器１０２に対する第２の位置で第２の測定を実行することができる。なお、検出器１１０の位置は、ビーム発生器１０２に加えてプローブの配向に基づいて調整することもできる。第１の測定法及び第２の測定法を実行するための第１の位置及び第２の位置については、それぞれ図４（ｂ）及び図５（ｂ）に関連して詳細に説明する。

図２に、本発明の実施形態による電気機械ユニット１１４のコンポーネントを示す。図２に示すように、電気機械ユニット１１４は、検出器１１０又は検出器１１０の部品を保持するように適合された傾動ユニット１１２を含む。複数の検出ユニットが配置された検出器１１０の上面は、活性表面２０２又は検出表面２０２と呼ぶことができる。傾動ユニット１１２の上側は、検出器１１０を保持するように適合され、傾動ユニット１１２の下側には第１の接続部材２０４が設けられる。傾動ユニット１１２の上側は、傾動ユニット１１２の下側に対向する。

図２に示すように、電気機械ユニット１１４は、一端に第２の接続部材２０８を有する本体２０６をさらに含む。第１の接続部材２０４及び第２の接続部材２０８は、電気機械ユニット１１４内にヒンジ継ぎ手が形成されるように結合部材２１０を通じて互いに結合される。傾動ユニット１１２は、作動時にヒンジ継ぎ手によって１つの位置から別の位置に動くことができる。図２に示すように、傾動ユニット１１２は、第１の接続部材、第２の接続部材及び結合部材の配置によって形成されたヒンジ継ぎ手によって、回転軸２１４に沿って動いて１つの位置から別の位置に移動することができる。電気機械ユニット１１４は、結合部材２１０を通じて第１の接続部材２０４と第２の接続部材２０８とを固定して結合する固定ユニット２１２をさらに含む。

電気機械ユニット１１４は、傾動ユニット１１２に接続された駆動システムと、駆動システムに接続された電源（図示せず）とを含むことが好ましい。駆動システム及び電源は、作動時に傾動ユニット１１２を駆動することができる。電気機械ユニット１１４は、真空チャンバ１０４の外部に位置する作動インターフェイスをさらに含むことができる。作動インターフェイスは、オペレータが機器１１６を通じて装置１００を操作することによって制御することができる。

１つの例では、第１の測定法及び／又は第２の測定法を実行するために、作動インターフェイスを介して作動を送信して、傾動ユニット１１２又は検出器１１０を測定法に適した位置に調整することができる。別の例では、測定を正確に行うために、作動インターフェイスが、ビーム軸１０６に対する傾動ユニット１１２の位置、及び／又はプローブの配向を較正することができる。作動インターフェイスは、傾動ユニット１１２の位置又は配向に加えて、プローブの高さ又は位置に基づいて検出器の高さを再較正又は調整することもできる。

なお、傾動ユニット１１２の１つの位置から別の位置への移動を可能にするには、異なるタイプの機構を使用することもできる。例えば、傾動ユニット１１２は、本発明の範囲から逸脱することなく電気的に、機械的に又は油圧的に操作することができる。

図３に、本発明の実施形態による、電気機械ユニット１１４に取り付けられた検出器１１０の動きを示す。図３に示すように、傾動ユニット１１２は、検出器１１０の活性表面２０２が水平に向いた第２の位置３０４にある。傾動ユニット１１２は、検出器１１０を第１の位置に９０度だけ動かすように適合される。第１の位置では、検出器１１０の活性表面２０２が垂直に向く。なお、本明細書に示す傾動ユニット１１２の動きは例示的なものであり、動きの程度もプローブの位置に応じて様々とすることができる。１つの例では、第１の位置３０２と第２の位置３０４の間に所定の角度が存在する。さらに、第１の位置３０２及び第２の位置３０４の両位置は安定した位置である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に、本発明の実施形態による、電気機械ユニット１１４に取り付けられた検出器１１０の第１の測定法のための配向を示す。図４（ａ）に示すように、傾動ユニット１１２は、検出器１１０の活性表面２０２が垂直に向いた第１の位置にある。１つの例では、第１の測定法が電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応する。

図４（ｂ）には、傾動ユニット１１２に取り付けられた検出器１１０の、試料／プローブ、並びに荷電粒子ビームが生成されてプローブに当たるビーム軸１０６に対する第１の位置を示す。図４（ａ）に示すように、検出器１１０の活性表面２０２は実質的にビーム軸１０６と平行である。動作中、検出器１１０が未だ第１の位置３０２に配向されていない場合には、第１の測定法を実行するために、オペレータが機器１１６を通じて、傾動ユニット１１２を第１の位置３０２に配向／調整する命令を作動インターフェイスに送信することができる。傾動ユニット１１２と、傾動ユニット１１２に取り付けられた検出器とが第１の位置３０２に配向されると、ビーム発生器１０２は、ビーム軸１０６に沿って電子ビームを生成することができる。その後、電子ビームがプローブの表面上に当たって後方散乱電子が発生する。これらの後方散乱電子を検出器１１０が検出し、後方散乱電子の検出時に受け取られた像を分析のために機器１１６に送信する。このように、第１の測定法であるＥＢＳＤは、第１の位置３０２にある検出器１１０を使用して実行される。

その後、オペレータは、第２の測定法を実行するために、検出器１１０の位置を調整して試料ホルダ１０８に配置されたプローブの試料を交換する必要がある。１つの例では、第２の測定法が透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応する。ＴＫＤでは、プローブの電子透過性試料が必要である。１つの例では、ＴＫＤ測定にプローブのＴＥＭラメラ、自立膜、結晶性ナノ粒子を使用することができる。さらに、透過電子のほとんどが検出器１１０の活性表面２０２に当たるように試料を配向する必要もある。

オペレータは、装置１００に設けられたエアロック機構を使用してＴＫＤ法の要件通りにプローブの試料を交換し、従って真空チャンバ１０４内の真空を維持することができる。さらに、第２の測定法には同じ検出器１１０が使用され、検出器１１０の位置又は配向は、作動インターフェイスから受け取られた作動信号を通じて真空チャンバ１０４の外部から調整される。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に、本発明の実施形態による、電気機械ユニット１１４に取り付けられた検出器の第２の測定法のための配向を示す。図５（ａ）に示すように、傾動ユニット１１２は、検出器１１０の活性表面２０２が水平に向いた第２の位置３０４にある。

図５（ｂ）には、検出器１１０の活性表面２０２が実質的にビーム軸１０６に垂直な第２の位置３０４にある検出器を示す。動作中、オペレータは、第２の測定法を実行するために、検出器１１０が第２の位置３０４にあるか否かを判定することができる。オペレータは、第１の測定法の直後に第２の測定法を実行する場合、傾動ユニット１１２を第２の位置３０４に調整又は移動するように作動インターフェイスに命令することができる。さらに、オペレータは、第２の測定法のためにプローブの電子透過性試料を使用する必要もある。また、オペレータは、試料ホルダ１０８を使用して、試料と検出器１１０との間に所定の角度が存在するように試料の配向を調整する必要もある。

検出器１１０が第２の測定法のために第２の位置に調整されると、ビーム発生器１０２は、プローブの電子透過性試料に当たるようにビーム軸に沿って電子ビームを生成することができる。その後、試料の下部の第２の位置に水平に配置された検出器１１０によって、試料の下面を透過した透過電子と呼ばれる電子が検出される。その後、検出器１１０は、透過電子に基づく検出された像をさらなる分析のために機器１１６に送信することができる。このように、第２の測定法は、第２の位置３０４にある検出器１１０を使用して実行される。

従って、本主題の装置１００は、第１の測定法及び第２の測定法を単一の検出器１１０によって実行することができる。さらに、検出器１１０の位置は真空チャンバ１０４の外部から調整されるので、検出器１１０の位置を変更するために真空チャンバ１０４を開放する必要がない。

図６に、本発明の実施形態による例示的なプローブ特性検出方法を示す。方法の説明順は、限定として解釈されることを意図するものではなく、あらゆる数の説明する方法ブロックをあらゆる順序で組み合わせてこの方法又は別の方法を実行することができる。

ステップＳ１において、プローブ又は材料の特性を検出して分析するために、ビーム発生器１０２が、プローブに当たるようにビーム軸１０６に沿って第１の荷電粒子ビームを生成する。荷電粒子ビームがプローブに当たると、真空チャンバ内で相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が発生する。１つの例では、ビーム発生器１０２が、プローブの表面に当たる第１の電子ビームを生成することができる。第１の電子ビームがプローブの表面に当たると、真空チャンバ１０４内で後方散乱電子が発生する。

ステップＳ２において、第１の位置３０２にある検出器１１０が相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出して第１の測定法を実行する。１つの例では、第１の測定法が電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応する。真空チャンバ１０４内の後方散乱電子が検出器１１０の活性表面２０２にぶつかり、検出された信号をデジタル形式で機器１１６に送信することができる。

第１の位置３０２では、検出器１１０の活性表面２０２が、実質的にビーム軸１０６と平行に配向されることが好ましい。なお、検出器１１０の配向は、プローブの配向に応じて変化することもできる。１つの例では、第１の測定法の場合、検出器１１０を、活性表面２０２と試料／プローブ表面との間の角度が１０〜３０度の範囲になるように配向することができる。

ステップＳ３において、真空チャンバ１０４の外部から実行可能な対応する電気機械ユニット１１４の作動時に、検出器１１０が第１の位置３０２から第２の位置３０４に動いて第２の方法を実行する。１つの例では、第２の測定法が透過菊池回折法に対応する。

第２の位置では、検出器１１０の活性表面２０２が実質的にビーム軸１０６又はビーム発生器１０２と垂直に配向又は配置されることが好ましい。

さらに、第２の測定法の実行前には、プローブをプローブの電子透過性試料と交換し、試料ホルダ１０８を、電子透過性試料又はプローブ表面が検出器１１０の活性表面２０２と実質的に平行になるように配向することができる。プローブを交換して検出器１１０が第２の位置にくると、ビーム発生器１０２は、ビーム軸１０６に沿って透過性試料に当たる別の荷電粒子ビーム（第２のビーム）を生成することができる。１つの例では、透過性試料に当たる電子ビームが生成される。その後、試料の下部に配置された検出器１１０の活性表面２０２によって、試料の下面を透過した透過電子と呼ばれる電子が検出される。このように、第２の位置３０４に配置された検出器によって第２の測定法が実行される。

なお、第１の測定法及び第２の測定法は、本発明の範囲から逸脱することなくあらゆる順序で実行することができる。１つの例では、オペレータが最初に第２の測定法を実行し、その後に第１の測定法を実行することができる。このような例では、検出器１１０が最初に第２の位置に配置され、第２の測定が実行されると第２の位置３０４から第１の位置３０２に移動する。

さらに、本開示と一致する実施形態の実装では、１又は２以上のコンピュータ可読記憶媒体を利用することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによる読み取りが可能な情報又はデータを記憶できるあらゆるタイプの物理メモリを意味する。従って、コンピュータ可読記憶媒体は、本明細書で説明した実施形態と一致するステップ又は段階を（単複の）プロセッサに実行させる命令を含む、１又は２以上のプロセッサによって実行される命令を記憶することができる。「コンピュータ可読媒体」という用語は、有形の要素を含んで搬送波及び過渡信号を除外し、すなわち非一時的なものであると理解されたい。一例としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、ディスク、及び他のいずれかの既知の物理的記憶媒体が挙げられる。

１００ 装置
１０２ ビーム発生器
１０４ 真空チャンバ
１０６ ビーム軸
１０８ 試料ホルダ
１１０ 検出器
１１２ 傾動ユニット
１１４ 電気機械ユニット
１１６ 機器
２０２ 活性表面
２０４ 第１の接続部材
２０６ 本体
２０８ 第２の接続部材
２１０ 結合部材
２１２ 固定ユニット
２１４ 回転軸
３０２ 第１の位置
３０４ 第２の位置

Claims (15)

1. プローブの特性を検出するための装置（１００）であって、
   真空チャンバ（１０４）と、
   前記真空チャンバ（１０４）内で、前記プローブに当たった時に相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を発生させる荷電粒子ビームを生成するように適合されたビーム発生器（１０２）と、
   前記真空チャンバ（１０４）内の電気機械ユニット（１１４）と、
   前記電気機械ユニット（１１４）上に配置された、複数の検出ユニットを含む検出器（１１０）と、
   を備え、前記電気機械ユニット（１１４）は、前記真空チャンバ（１０４）の外部から実行可能な対応する前記電気機械ユニット（１１４）の作動時に、前記検出器（１１０）を、前記ビーム発生器（１０２）に対する第１の位置（３０２）から前記ビーム発生器（１０２）に対する第２の位置（３０４）に、及びこの逆に動かすことができる、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記検出器（１１０）は、
   前記第１の位置（３０２）において第１の測定法を実行し、
   前記第２の位置（３０４）において、前記第１の測定法とは異なる第２の測定法を実行する、
   ように構成される、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記第１の測定法は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応する、
   請求項２に記載の装置（１００）。
4. 前記第２の測定法は、透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応する、
   請求項２に記載の装置（１００）。
5. 前記電気機械ユニット（１１４）は、
   傾動ユニット（１１２）と、
   前記傾動ユニット（１１２）に接続された駆動システムと、
   前記駆動システムに接続された電源と、
   前記真空チャンバ（１０４）の外部に配置された作動インターフェイスと、
   を備え、前記検出器（１１０）は、前記傾動ユニット（１２）上に配置され、前記電気機械ユニット（１１４）は、前記作動インターフェイスを介した前記電気機械ユニット（１１４）の作動時に、前記傾動ユニット（１１２）を動かして、前記検出器（１１０）を前記ビーム発生器（１０２）に対して所定の角度内で傾けるように適合される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１００）。
6. 前記検出器（１１０）の活性表面（２０２）は、前記第１の位置（３０２）において、生成される前記荷電粒子ビームが沿うビーム軸（１０６）と実質的に平行である、
   請求項２に記載の装置（１００）。
7. 前記検出器（１１０）の活性表面（２０２）は、前記第２の位置（３０４）において、生成される前記荷電粒子ビームが沿うビーム軸（１０６）と実質的に垂直である、
   請求項２に記載の装置（１００）。
8. 前記検出器（１１０）の前記活性表面（２０２）は、前記第１の位置（３０２）において、プローブ表面に対して実質的に１０〜３０度の範囲内の所定の角度であり、前記検出器（１１０）の前記活性表面（２０２）は、前記第２の位置（３０４）において、前記プローブ表面と実質的に平行である、
   請求項７に記載の装置（１００）。
9. 前記真空チャンバ（１０４）内における前記検出器（１１０）の配向及び／又は高さは、前記プローブの位置及び／又は高さに基づいて再較正される、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１００）。
10. 前記装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の一方である、
    請求項１に記載の装置（１００）。
11. プローブの特性を検出する方法であって、
    ビーム発生器（１０２）が、前記プローブに当たった時に相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を発生させる第１の荷電粒子ビームを真空チャンバ（１０４）内で生成するステップと、
    第１の位置（３０２）にある前記検出器（１１０）が、前記相互作用粒子及び／又は相互作用放射を検出して第１の測定法を実行するステップと、
    電気機械ユニット（１１４）が、前記真空チャンバ（１０４）の外部から実行可能な対応する電気機械ユニット（１４）の作動時に、前記検出器（１１０）を前記第１の位置（３０２）から第２の位置（３０４）に動かすステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 前記ビーム発生器（１０４）が、前記真空チャンバ（１０４）内で第２の荷電粒子ビームを生成するステップと、
    前記第２の荷電粒子ビームが前記プローブに当たった時に、前記第２の位置（３０４）にある前記検出器（１１０）が、前記第１の測定法とは異なる第２の測定法を実行するステップと、
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１の測定法は、電子後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）に対応し、前記第２の測定法は、透過菊池回折法（ＴＫＤ）に対応する、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記検出器（１１０）の活性表面（２０２）は、前記第１の位置（３０２）において、生成される前記第１の荷電粒子ビームが沿うビーム軸（１０６）と実質的に平行であり、
    前記検出器（１１０）の活性表面（２０２）は、前記第２の位置（３０４）において、生成される前記第２の荷電粒子ビームが沿うビーム軸（１０６）と実質的に垂直である、
    請求項１３に記載の方法。
15. 実行時に請求項１１から１４に記載の方法をプロセッサに実行させる、前記プロセッサにロードすることができる命令を含む、
    ことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

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