JP2020167171A - 荷電粒子線デバイス用のセグメント化検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み込まれている、2015年7月31日に出願された、「Segmented Detector for a Charged Particle Beam Device」と題された、米国特許仮出願第62/199,565号からの35U.S.C.§119(e)に基づく優先権を主張する。
本発明は、電子顕微鏡などの荷電粒子線デバイスを使用した撮像に関し、具体的には、電子に対して感応性のある1つ又はそれ以上のセンサ、及び光子に対して感応性のある1つ又はそれ以上のセンサを含む荷電粒子線デバイス用のセグメント化検出器、ならびにこのようなセグメント化検出器を採用した荷電粒子線デバイスに関する。本発明は、多画素光子計数器テクノロジーを採用したセグメント化光子検出器と、陰極線ルミネセンス(CL:Cathodoluminescence)撮像を向上させるために減衰時定数の画像を得る方法とにも関する。
電子顕微鏡(EM:Electron Microscope)は、電子の粒子線を使用して、被検物を照らし、被検物の拡大画像を作成する、一種の顕微鏡である。1つのよくあるタイプのEMは、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)として知られている。SEMは、ラスタパターンとして知られている、被検物の範囲にわたるパターンにおいて、微細に集束された電子のビームで被検物を走査することによって、被検物の画像を作り出す。電子は、被検物を作っている原子と相互作用し、被検物の表面トポグラフィ、組成、及び、結晶方位や導電性などの他の特性についての情報を含む信号を作成する。
(実施態様1)荷電粒子線デバイス(1、1’)用の検出器(18)であって、
前記荷電粒子線デバイス内に載置されるように構成された基板(42)と、
前記基板上に備えられたいくつかの第1のセンサデバイス(46)であって、それぞれが、被検物によって放出された電子に対して感応性があり、電子に応答して第1の信号を生成するように構成されている、いくつかの第1のセンサデバイス(46)と、
前記基板上に備えられたいくつかの第2のセンサデバイス(48)であって、それぞれが、前記被検物によって放射された光子に対して感応性があり、光子に応答して第2の信号を生成するように構成されている、いくつかの第2のセンサデバイス(48)と、を備える、検出器(18)。
(実施態様2)前記検出器は、前記第1のセンサデバイス及び前記第2のセンサデバイスのそれぞれが分離しており且つ独立してアクセス可能であるようなセグメント化されたデバイスである、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様3)前記いくつかの第1のセンサデバイスが、複数の第1のセンサデバイスであり、前記いくつかの第2のセンサデバイスが、複数の第2のセンサデバイスである、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様4)前記第1のセンサデバイスのうちの1つ又はそれ以上が、多画素光子計数器デバイスを備える、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様5)前記第2のセンサデバイスのうちの1つ又はそれ以上が、多画素光子計数器デバイスを備える、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様6)前記第1のセンサデバイスのうちの1つ又はそれ以上、及び、前記第2のセンサデバイスのうちの1つ又はそれ以上が、多画素光子計数器デバイスを備える、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様7)前記第1のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれシンチレータ・オン・光電子倍増管デバイス(SoMデバイス)を備え、
前記第2のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれベア多画素光子計数器デバイスを備える、実施態様6に記載の検出器。
(実施態様8)前記第1のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれSiPM SoMデバイスを備え、前記第2のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれベアSiPMデバイスを備える、実施態様7に記載の検出器。
(実施態様9)前記基板が、前記荷電粒子線デバイスのビームが前記検出器を通過することを可能にするための、前記基板を貫通するパススルー(44)を含み、
前記いくつかの第1のセンサデバイスが、前記パススルーに対し内径に沿って前記パススルーの周りに離間配置された4個の第1のセンサデバイスであり、
前記いくつかの第2のセンサデバイスが、前記パススルーに対し内径に沿って前記パススルーの周りに離間配置された4個の第1のセンサデバイスである、実施態様7に記載の検出器。
(実施態様10)各SoMデバイスが、前記SoMデバイスが光に応答することを防ぐための光不透過性被覆を含む、実施態様7に記載の検出器。
(実施態様11)前記基板が、前記荷電粒子線デバイスのビームが前記検出器を通過することを可能にするための、前記基板を貫通するパススルー(44)を含み、
前記いくつかの第1のセンサデバイス、及び、前記いくつかの第2のセンサデバイスが、前記パススルーの周りに離間配置されている、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様12)前記第1のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれSoMデバイスアレイを備え、
前記第2のセンサデバイスのうちの前記1つ又はそれ以上が、それぞれベア多画素光子計数器デバイスアレイを備える、実施態様6に記載の検出器。
(実施態様13)前記いくつかの第2のセンサデバイスのうちの1つ又はそれ以上が、それぞれフィルタを含む、実施態様1に記載の検出器。
(実施態様14)前記いくつかの第2のセンサデバイスのうちの複数が、それぞれフィルタを含む、実施態様13に記載の検出器。
(実施態様15)前記第2のセンサデバイスは、各フィルタによって同じスペクトル領域に対して感応性があるようにされている、実施態様14に記載の検出器。
(実施態様16)前記第2のセンサデバイスは、前記フィルタによって異なるスペクトル領域に対して感応性があるようにされている、実施態様15に記載の検出器。
(実施態様17)実施態様1に記載の検出器を含む、荷電粒子線デバイス。
(実施態様18)荷電粒子線デバイス用の光子検出器(64)であって、
前記荷電粒子線デバイス内に載置されるように構成された基板(42)であって、前記電荷粒子線デバイスのビームが前記光子検出器を通過することを可能にするための、前記基板を貫通するパススルー(44)を含む、基板(42)と、
前記パススルーの周りに離間配置されて前記基板上に備えられた複数の光子センサデバイス(48)であって、それぞれの光子センサデバイスが、被検物によって放射された光子に対して感応性があり、光子に応答して信号を生成するように構成され、それぞれの光子センサデバイスが、多画素光子計数器デバイスを備える、複数の光子センサデバイス(48)と、を備える光子検出器(64)。
(実施態様19)前記検出器が、前記センサデバイスのそれぞれが分離しており且つ独立してアクセス可能であるようなセグメント化された検出器である、実施態様18に記載の光子検出器。
(実施態様20)前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベア多画素光子計数器デバイスを備える、実施態様18に記載の光子検出器。
(実施態様21)前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベアSiPMを備える、実施態様20に記載の光子検出器。
(実施態様22)前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベア多画素光子計数器デバイスのアレイを備える、実施態様18に記載の光子検出器。
(実施態様23)実施態様18に記載の前記光子検出器を含む、荷電粒子線デバイス。
(実施態様24)荷電粒子線デバイス(1、1’)を使用して、被検物を撮像する方法であって、
第1の期間に、前記被検物の第1の画素位置に、前記荷電粒子線デバイスの電子線を向けるステップと、
第2の期間に、前記第1の画素位置から離れるように、前記電子線を偏向させるステップと、
いくつかの多画素光子計数器センサを有する検出器を使用して、前記第2の期間中に前記第1の画素位置から放射された複数の光強度レベルを測定するステップと、
前記複数の光強度レベルを使用するステップであって、前記第1の画素位置に対する減衰時定数を推定する、前記使用するステップと、を含む方法。
(実施態様25)前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、及び、少なくとも前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するステップをさらに含む、実施態様24に記載の方法。
(実施態様26)複数の追加の画素位置のために、前記向けるステップ、偏向させるステップ、測定するステップ、及び、使用するステップを繰り返すステップであって、前記追加の画素位置のそれぞれに対する減衰時定数を推定する、前記繰り返すステップをさらに含む、実施態様24に記載の方法。
(実施態様27)前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、ならびに前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数及び前記追加の画素位置のそれぞれに対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するステップをさらに含む、実施態様26に記載の方法。
(実施態様28)前記荷電粒子線のラスタ走査中に、前記第1の画素位置とは異なる第2の画素位置から放射された光を検出するステップと、
前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記第2の画素位置から検出された光に対する、前記ラスタ走査中の前記第1の画素位置の貢献度を計算するステップと、をさらに含む、実施態様24に記載の方法。
(実施態様29)前記偏向させるステップにおいてビームブランカ(68)が用いられる、実施態様24に記載の方法。
(実施態様30)荷電粒子線デバイス(1、1’)であって、
電子線を生成するように構成された電子源(6)と、
ビームブランカ(68)と、
いくつかの多画素光子計数器センサ(48)を含む光子検出器(18、64)と、
制御システム(16)と、を備え、
前記制御システム(16)は、
第1の期間に前記電子線を前記被検物の第1の画素位置に向け、
第2の期間に前記ビームブランカに前記電子線を前記第1の画素位置から離れるように偏向させ、
前記第2の期間中に前記検出器に前記第1の画素位置から放射された複数の光強度レベルを測定させ、
前記複数の光強度レベルを使用して、前記第1の画素位置に対する減衰時定数を推定するように構成された、荷電粒子線デバイス(1、1’)。
(実施態様31)前記制御システムが、前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、及び、少なくとも前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するように構成されている、実施態様30に記載の荷電粒子線デバイス。
(実施態様32)前記制御システムが、
追加の第1の期間に前記電子線を前記被検物の複数の追加の画素位置のそれぞれに向け、
追加の第2の期間に前記ビームブランカに前記電子線を追加の第1の画素位置のそれぞれから離れるように偏向させ、
第2の期間中に前記検出器に追加の第1の画素位置のそれぞれから放射された複数の追加の光強度レベルを測定させ、
前記複数の追加の光強度レベルを使用して、前記追加の画素位置のそれぞれに対する減衰時定数を推定するように、構成されている、実施態様30に記載の荷電粒子線デバイス。
(実施態様33)前記制御システムが、前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、ならびに前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数及び前記追加の画素位置のそれぞれに対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するように構成されている、実施態様32に記載の荷電粒子線デバイス。
(実施態様34)前記制御システムが、
前記荷電粒子線のラスタ走査中に、前記第1の画素位置とは異なる第2の画素位置から放射された光を検出し、
前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記第2の画素位置から検出された光に対する、前記ラスタ走査中の前記第1の画素位置の貢献度を計算するように構成されている、実施態様30に記載の荷電粒子線デバイス。
(実施態様35)コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、実施態様24の方法を実行させる命令を含む、1つ又はそれ以上のプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
Claims (18)
- 荷電粒子線デバイス用の光子検出器(64)であって、
前記荷電粒子線デバイス内に載置されるように構成された基板(42)であって、前記電荷粒子線デバイスのビームが前記光子検出器を通過することを可能にするための、前記基板を貫通するパススルー(44)を含む、基板(42)と、
前記パススルーの周りに離間配置されて前記基板上に備えられた複数の光子センサデバイス(48)であって、それぞれの光子センサデバイスが、被検物によって放射された光子に対して感応性があり、光子に応答して信号を生成するように構成され、それぞれの光子センサデバイスが、多画素光子計数器デバイスを備える、複数の光子センサデバイス(48)と、を備える光子検出器(64)。 - 前記検出器が、前記センサデバイスのそれぞれが分離しており且つ独立してアクセス可能であるようなセグメント化された検出器である、請求項1に記載の光子検出器。
- 前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベア多画素光子計数器デバイスを備える、請求項1に記載の光子検出器。
- 前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベアSiPMを備える、請求項3に記載の光子検出器。
- 前記光子センサデバイスのそれぞれが、ベア多画素光子計数器デバイスのアレイを備える、請求項1に記載の光子検出器。
- 請求項1に記載の前記光子検出器を含む、荷電粒子線デバイス。
- 荷電粒子線デバイス(1、1’)を使用して、被検物を撮像する方法であって、
第1の期間に、前記被検物の第1の画素位置に、前記荷電粒子線デバイスの電子線を向けるステップと、
第2の期間に、前記第1の画素位置から離れるように、前記電子線を偏向させるステップと、
いくつかの多画素光子計数器センサを有する検出器を使用して、前記第2の期間中に前記第1の画素位置から放射された複数の光強度レベルを測定するステップと、
前記複数の光強度レベルを使用するステップであって、前記第1の画素位置に対する減衰時定数を推定する、前記使用するステップと、を含む方法。 - 前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、及び、少なくとも前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 複数の追加の画素位置のために、前記向けるステップ、偏向させるステップ、測定するステップ、及び、使用するステップを繰り返すステップであって、前記追加の画素位置のそれぞれに対する減衰時定数を推定する、前記繰り返すステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、ならびに前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数及び前記追加の画素位置のそれぞれに対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記荷電粒子線のラスタ走査中に、前記第1の画素位置とは異なる第2の画素位置から放射された光を検出するステップと、
前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記第2の画素位置から検出された光に対する、前記ラスタ走査中の前記第1の画素位置の貢献度を計算するステップと、をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記偏向させるステップにおいてビームブランカ(68)が用いられる、請求項7に記載の方法。
- 荷電粒子線デバイス(1、1’)であって、
電子線を生成するように構成された電子源(6)と、
ビームブランカ(68)と、
いくつかの多画素光子計数器センサ(48)を含む光子検出器(18、64)と、
制御システム(16)と、を備え、
前記制御システム(16)は、
第1の期間に前記電子線を前記被検物の第1の画素位置に向け、
第2の期間に前記ビームブランカに前記電子線を前記第1の画素位置から離れるように偏向させ、
前記第2の期間中に前記検出器に前記第1の画素位置から放射された複数の光強度レベルを測定させ、
前記複数の光強度レベルを使用して、前記第1の画素位置に対する減衰時定数を推定するように構成された、荷電粒子線デバイス(1、1’)。 - 前記制御システムが、前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、及び、少なくとも前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するように構成されている、請求項13に記載の荷電粒子線デバイス。
- 前記制御システムが、
追加の第1の期間に前記電子線を前記被検物の複数の追加の画素位置のそれぞれに向け、
追加の第2の期間に前記ビームブランカに前記電子線を追加の第1の画素位置のそれぞれから離れるように偏向させ、
第2の期間中に前記検出器に追加の第1の画素位置のそれぞれから放射された複数の追加の光強度レベルを測定させ、
前記複数の追加の光強度レベルを使用して、前記追加の画素位置のそれぞれに対する減衰時定数を推定するように、構成されている、請求項13に記載の荷電粒子線デバイス。 - 前記制御システムが、前記荷電粒子線デバイスのラスタ走査、ならびに前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数及び前記追加の画素位置のそれぞれに対する前記減衰時定数を使用して、前記被検物の画像を生成するように構成されている、請求項15に記載の荷電粒子線デバイス。
- 前記制御システムが、
前記荷電粒子線のラスタ走査中に、前記第1の画素位置とは異なる第2の画素位置から放射された光を検出し、
前記第1の画素位置に対する前記減衰時定数を使用して、前記第2の画素位置から検出された光に対する、前記ラスタ走査中の前記第1の画素位置の貢献度を計算するように構成されている、請求項13に記載の荷電粒子線デバイス。 - コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに、請求項7の方法を実行させる命令を含む、1つ又はそれ以上のプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
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