JP2024014836A - 荷電粒子顕微鏡を使用して試料を検査する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子顕微鏡を使用して試料を検査する方法を提供する。【解決手段】荷電粒子ビームを提供するステップと、当該ビームを試料の領域にわたって走査するステップと、荷電粒子ビームが試料の領域にわたって走査されるのに応答して、試料からのスペクトル放射を検出するステップと、第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別するステップとを含む。第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連付けられた第１の化学元素が決定される。第１の決定された化学元素に関連付けられた第１の基本スペクトル数値が提供され、第１の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する。第１の基本スペクトル数値は、試料の走査領域の少なくとも一部を第１の数のセグメントに分割するために使用される。さらに、第１の化学元素及び対応するセグメントを含む、試料のグラフィカル表現を提供するプを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子顕微鏡を使用して試料を検査する方法に関し、試料の区域にわたって走査された荷電粒子ビームに応答して、試料からの第１のタイプの放射を、第１の検出器を使用して検出するステップと、前記試料を検査するために第１のタイプの検出された放射のスペクトル情報を使用するステップと、を含む。

荷電粒子顕微鏡法は、特に電子顕微鏡法の形態で顕微鏡物体を撮像するための周知の、かつますます重要な技術である。歴史的に、電子顕微鏡の基本的な種類は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、及び走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの多くの周知の装置種に、ならびに、例えば、イオンビームミリング又はイオンビーム誘起蒸着（ＩＢＩＤ）などの支援活動を可能にする、「機械加工」集束イオンビーム（ＦＩＢ）をさらに使用するいわゆる「二重ビーム」装置（例えば、ＦＩＢ－ＳＥＭ）などの様々な副種に進化している。当業者ならば、異種の荷電粒子顕微鏡法に精通しているであろう。

走査電子ビームによる試料の照射は、２次電子、後方散乱電子、Ｘ線、及び陰極線発光（赤外線、可視光、及び／又は紫外線の光子）の形態の、試料からの「補助」放射線の放出を促進する。この放出放射線の１以上の成分が検出され、試料分析のために使用され得る。

通常、ＳＥＭでは、後方散乱電子が、固体検出器によって検出され、各後方散乱電子が、半導体検出器内に多くの電子－正孔対を生成するように増幅される。後方散乱電子検出器信号は、ビームが走査されるときに画像を形成するために使用され、各画像点の明るさは、一次ビームが試料を横切って移動するときに試料上の対応する点で検出された後方散乱電子の数によって判定される。画像は、検査される試料のトポロジーに関する情報を提供するのみである。

「エネルギー分散型Ｘ線分析」又は「ＥＤＳ」と称されるプロセスでは、電子ビームに応答して試料から入ってくるＸ線のエネルギーが測定され、ヒストグラムにプロットされて、材料固有スペクトルを形成する。測定されたスペクトルは、どの元素及び鉱物が当該試料中に存在するかを判定するために、様々な元素の既知のスペクトルと比較され得る。

ＥＤＳマッピング中に、個々のＸ線計数が検出され、それらが発生した画素に登録される。ＥＤＳスペクトルを処理して化学組成（又は一般に試料の化学特性）を得ることができるので、各画素について単一元素の濃度を計算し、これを元素マップに表示することが（原理的に）可能である。通常、離散分析点を有するグリッドが使用される。ＥＤＳ検出器がＸ線を記録する間、電子ビームは、各分析点に滞留する。一度、十分なＸ線計数が記録されると、ビームは、次の分析点に移動する。ＥＤＳ検出器からの信号は、各分析点についてＸ線スペクトル曲線を構築する信号処理ユニットに供給され、その分析点に最も一致するものを選択するために、既知の鉱物相の広範なライブラリに照会され得る。定量化は、正確な結果を得るために十分な計数を有するスペクトルを必要とし、密なスペクトルを取得することは時間がかかり、常に可能であるとは限らない。そのため、いくつかの近い画素からの計数は、しばしば一緒にビニングされ、化学的精度のために空間分解能を犠牲にする。このビニングの最適なサイズは、データの総量及びユースケースに依存する。より大きなビンは、より低い空間分解能を有するが、より低いノイズも有する画像を生成する。

本発明の目的は、検出された放射物のスペクトル情報が試料を検査するために使用される、荷電粒子顕微鏡を使用して当該試料を検査する改善された方法を提供することである。特に、本発明の目的は、試料に関する情報をより迅速にかつより正確に取得するための方法及び装置を提供することである。

この目的のために、本発明は、請求項１に定義されるように、荷電粒子顕微鏡を使用して試料を検査する方法を提供する。

本明細書で定義される方法は、荷電粒子ビームを提供するステップと、当該ビームを試料の領域にわたって走査するステップと、荷電粒子ビームが試料の領域にわたって走査されるのに応答して、試料からのスペクトル放射を検出するステップと、走査の異なる点において、第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別するステップと、当該第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連する第１の化学元素を決定するステップとを含む。

本明細書で定義される方法は、当該第１の決定された化学元素に関連付けられた第１の基本スペクトル数値を提供するステップを特徴とする。この第１の基本スペクトル数値は、当該第１の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する。

本明細書で定義される方法は、試料の走査された領域の少なくとも一部を、当該第１の化学元素に関連付けられた第１の数のセグメントに分割するステップを更に特徴とし、当該第１の基本スペクトル数値は、当該第１の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される。

本方法は、試料のグラフィカル表現を更に提供し、当該グラフィカル表現は、当該第１の化学元素及び対応するセグメントを含む。

したがって、この方法では、第１の基本スペクトル数値は、第１の決定された化学元素に対するビニングの実質的に最適なサイズを決定するビニングパラメータとして作用する。本発明者らは、このビニングパラメータが異なる化学化学元素に対して異なり得ることを認識した。本発明者らは、定量化における誤差が、元素のピークにおける計数の絶対数（正味計数）（の平方根）に比例することを見出した。したがって、正味計数をセグメント活性化の基準として使用することができる。このようにして、可変濃度を有する元素は、高濃度領域において高分解能でレンダリングされ、低濃度領域において低分解能でレンダリングされる。更に、本方法は、微量要素が正しく表示されることを可能にする。

有利な実施形態を以下に説明する。

請求項１に記載の方法は、
方法は、第２の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別し、当該第２の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連付けられた第２の化学元素を決定することを更に含み得る。次いで、当該第２の決定された化学元素に関連付けられた当該第２の基本スペクトル数値が提供されてもよく、第２の基本スペクトル数値は、当該第２の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する。これにより、試料の走査された領域の少なくとも一部は、当該第２の化学元素に関連付けられた第２の数のセグメントに分割されてもよく、当該第２の基本スペクトル数値は、当該第２の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される。

当該第２の基本スペクトル数値は当該第１の基本スペクトル数値と異なり得、当該第２の数のセグメントの各々の当該サイズは当該第１の数のセグメントの各々の当該サイズと異なり得る。これは、セグメントのサイズが、第１の数のセグメント内だけでなく、第１の数のセグメントと第２の数のセグメントとの間でのみ変化し得ることを意味する。

少なくとも複数の化学元素が識別される場合、方法は、少なくとも１つの更なる複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別し、当該更なる複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連する更なる化学元素を決定するステップを含んでもよい。方法は、次いで、少なくとも１つの更なる化学元素の各々について、それぞれの更なる決定された化学元素に関連する当該それぞれの更なる基本スペクトル数値を提供するステップであって、当該それぞれの更なる基本スペクトル数値が、当該それぞれの更なる化学元素を確実に決定するために必要とされる類似スペクトル放射の数に関連する、ステップを含んでもよい。最後に、試料の走査された領域の少なくとも一部は、対応する更なる数のセグメントのセットに分割されてもよく、各セットはそれぞれの更なる化学元素に関連し、当該更なる基本スペクトル数値は、当該対応する更なる数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される。

実際には、第１、第２、及び／又は更なる化学化学元素について異なり得る第１、第２、及び／又は更なる基本スペクトル数値の使用は、その存在に基づいて各元素について別々に異なる空間分解能の選択をもたらす。

ビームが試料にわたって走査されることに応答して、少なくとも１つのセグメントを更新及び／又は修正するステップを含み得ることを理解されたい。したがって、より多くのデータが入ってくるにつれて、セグメントのサイズ及び形状を変更及び／又は更新して、グラフィカル表現の精度を改善することができる。

本発明の態様によると、上記の方法を使用して試料を検査するための荷電粒子顕微鏡が提供される。本明細書で定義される装置は、
－荷電粒子源、最終プローブ形成レンズ、及びスキャナを含む、当該荷電粒子源から放射される荷電粒子ビームを試料に集束させるための光学カラムと、
－当該最終プローブ形成レンズの下流に位置決めされ、かつ当該試料を保持するように設けられた試料ステージと、
－当該荷電粒子源から放射される荷電粒子の入射に応答して、当該試料から発せられる第１のタイプの放射を検出するＥＤＳ検出器などの第１の検出器と、
－当該第１の検出器に接続された制御ユニット及び処理デバイスと、を備え、
本発明によると、当該荷電粒子顕微鏡は、本発明による方法を実行するために構成される。したがって、試料に関する情報がより迅速及び／又はより正確な方式で取得され得る、装置が得られる。したがって、本発明の目的が達成される。

ここで、本発明は、例示的な実施形態及び添付の概略図を基にして詳細に明らかにされるだろう。
本発明の第１の実施形態による荷電粒子顕微鏡の長手方向断面図を示す。 本発明の第２の実施形態による荷電粒子顕微鏡の長手方向断面図を示す。 本発明による方法の一実施形態の概略図を示す。 本発明による方法の更なる実施形態の概略図を示す。 本発明による方法の別の実施形態の概略図を示す。

図１（正確な縮尺ではない）は、本発明の実施形態による、荷電粒子顕微鏡Ｍの実施形態の非常に概略的な描写である。より具体的には、この図は、この場合、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ（本発明の背景では、例えば、ＳＥＭ（図２参照）又はイオンベースの顕微鏡であることが同じくらい有効であり得るが）である透過型顕微鏡Ｍのある実施形態を示す。図１では、真空筐体２内において電子源４は、電子光学軸Ｂ’に沿って伝搬し、電子光学イルミネータ６を横断する電子のビームＢを生成し、試料Ｓ（例えば、（局所的に）薄くされ／平坦化されてもよい）の選択された部分に電子を向ける／集束する働きをする。また、偏向器８が図示されており、これは（とりわけ）、ビームＢの走査運動を行うために使用され得る。

試料Ｓは、試料ホルダＨ上に保持され、試料ホルダＨは、位置決めデバイス／ステージＡによって複数の自由度で位置決めすることができ、位置決めデバイス／ステージＡは、ホルダＨが（取り外し可能に）固定されたクレードルＡ’を移動させる。例えば、試料ホルダＨは、（とりわけ）ＸＹ平面（描写されるデカルト座標系を参照されたい）内を移動することができるフィンガを備え得る。典型的には、Ｚに平行な運動及びＸ／Ｙを中心とする傾斜も可能である）。このような動きにより、試料Ｓの異なる部分が、軸Ｂ’（Ｚ方向）に沿って進む電子ビームＢによって照明／撮像／検査されることを可能にする（及び／又は、走査する動きがビーム走査の代替として実行されることを可能にする）。所望される場合、任意選択的な冷却デバイス（描写せず）が、試料ホルダＨとの密接な熱接触状態にされ、それによって試料ホルダＨ（及びその上の試料Ｓ）を例えば極低温に維持することができる。

電子ビームＢは、試料Ｓと相互作用して、（例えば）二次電子、後方散乱電子、Ｘ線、及び光学的放射（陰極線発光）を含む様々な種類の「誘導（stimulated）」放射線が試料Ｓから放出されるようになる。必要に応じて、これらの放射線タイプのうちの１以上は、例えば、組み合わされたシンチレータ／光電子増倍管又はＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）モジュールとすることができる分析デバイス２２を用いて検出することができる。このような場合、ＳＥＭと基本的に同じ原理を使用して画像を構築することができる。しかし、試料Ｓを横断（通過）し、試料から放射／放出され軸Ｂ’に沿って（実質的には、一般的に、ある程度偏向／散乱しながら）伝搬し続ける電子を代替的に、又は補足的に調査することができる。このような透過電子束は、撮像システム（投影レンズ）２４に入射し、撮像システム２４は一般的に、多種多様な静電レンズ／磁気レンズ、偏向器、補正器（例えばスティグメータのような）などを備えている。通常の（非走査）ＴＥＭモードでは、この撮像システム２４は、透過電子束を蛍光スクリーン２６に集束させることができ、蛍光スクリーン２６は、所望に応じて、それを軸Ｂ’の邪魔にならないように後退／回収する（矢印２６’で概略に示すように）ことができる。試料Ｓの（一部の）画像（又は、フーリエ変換図形）は、撮像システム２４によりスクリーン２６上に形成され、この画像は、筐体２の壁の好適な部分に位置する視認ポート２８を介して視認することができる。スクリーン２６の引き込み機構は、例えば本質的に機械的及び／又は電気的な機構であり得、ここには図示されていない。

スクリーン２６上の画像を観察する代わりに、撮像システム２４を出る電子束の焦点深度が概して非常に大きい（例えば、１メートル程度）という事実を利用することができる。その結果、スクリーン２６の下流には、以下のような種々の他のタイプの分析装置を使用することができる。
－ＴＥＭカメラ３０。カメラ３０の位置に、電子束は、静止画像（又は、フーリエ変換図形）を形成することができ、静止画像は、コントローラ／プロセッサ２０により処理することができ、例えばフラットパネルディスプレイのような表示デバイス（図示せず）に表示することができる。必要ではない場合、カメラ３０は、後退／回収（矢印３０’で概略的に示すように）されて、カメラを軸Ｂ’から外れるようにすることができる。
－ＳＴＥＭカメラ３２。カメラ３２からの出力は、試料Ｓ上のビームＢの（Ｘ、Ｙ）走査位置の関数として記録することができ、Ｘ、Ｙの関数としてのカメラ３２からの出力の「マップ（ｍａｐ）」である画像を構築することができる。カメラ３２は、カメラ３０に特徴的に存在する画素行列とは異なり、例えば直径が２０ｍｍの１個の画素を含むことができる。更に、カメラ３２は、一般的に、カメラ３０（例えば、１０^２画像／秒）よりも非常に高い取得速度（例えば、１０^６ポイント／秒）を有することになる。再び、必要とされないとき、カメラ３２は、軸Ｂ’から外れるように、（矢印３２’によって概略的に示されるように）後退／後退され得る（しかしながら、かかる後退は、例えば、ドーナツ形状の環状暗視野カメラ３２の場合、必要ではないであろう。このようなカメラでは、中央の穴は、カメラが使用されていないときに光束の通過を可能にする）。

－カメラ３０又は３２を使用する撮像の代替として、例えば、ＥＥＬＳモジュールであり得る分光装置３４を起動することもできる。

部品３０、３２、及び３４の順序／位置は厳密ではなく、多くの可能な変形が考えられることに留意されたい。例えば、分光装置３４は、撮像システム２４と一体化することもできる。

図示の実施形態では、顕微鏡Ｍは、通常参照番号４０で示される、引き込み式Ｘ線コンピュータ断層撮影（Computed Tomography、ＣＴ）モジュールを更に備える。コンピュータ断層撮影（断層撮像とも称される）では、源及び（互いに対向する）検出器が、様々な視点から試料の透過観察を取得するように、異なる視線に沿って試料を調べるために使用される。

コントローラ（コンピュータプロセッサ）２０は、制御ライン（バス）２０’を介して種々の図示された構成要素に接続されていることに留意されたい。このコントローラ２０は、アクションを同期させる、設定値を提供する、信号を処理する、計算を実行する、及びメッセージ／情報を表示デバイス（図示せず）に表示するなどの様々な機能を提供することができる。言うまでもなく、（模式的に描かれる）コントローラ２０は、筐体２の内側又は外側に（部分的に）位置させることができ、所望に応じて、単体構造又は複合構造を有することができる。

当業者は、筐体２の内部が厳密な真空に維持される必要がないことを理解するであろう。例えば、いわゆる「環境ＴＥＭ／ＳＴＥＭ」では、所与のガスのバックグラウンド雰囲気が筐体２内に意図的に導入／維持される。当業者はまた、実際には、筐体２の容積を閉じ込めて、可能であれば、筐体２が、軸Ｂ’を本質的に包み込むようになって、採用する電子ビームが小径管内を通過し、しかも広がってソース４、試料ホルダＨ、スクリーン２６、カメラ３０、カメラ３２、分光装置３４などのような構造を収容する小径管（例えば、直径約１ｃｍ）の形態を採ると有利となり得ることを理解するであろう。

したがって、本発明による、実施形態が図１に示される、荷電粒子顕微鏡Ｍは、荷電粒子源４、最終プローブ形成レンズ６、及びスキャナ８を含み、当該荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢを試料上に集束させるための、光学カラムＯを備える。装置は、当該最終プローブ形成レンズ６の下流に位置付けられ、かつ当該試料Ｓを保持するように配設された、試料ステージＡ、Ｈを更に備える。装置は、当該荷電粒子源４から放射された荷電粒子Ｂの入射に応答して当該試料から生じる第１のタイプの放射を検出するための第１の検出器２２を更に備える。示された実施形態では、第１の検出器２２は、上述のように、シンチレータ／光電子増倍管又はＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光分析）の結合モジュールであり得る分析デバイス２２である。好ましい実施形態では、前記第１の検出器は、ＥＤＳである。さらに、本発明による装置は、前記第１の検出器２２（概略的に示されている）に接続されている（線２０’によって）制御装置２０を備える。本発明によれば、当該荷電粒子顕微鏡Ｍは、本発明にかかる方法を実行するように構成されており、本方法は、図３から図４によって後述されることになる。

ここでまず、図２を参照すると、本発明による装置の別の実施形態が示されている。図２（正確な縮尺ではない）は、本発明による、荷電粒子顕微鏡Ｍの非常に概略的な描写である。より具体的には、非透過型顕微鏡Ｍの一実施形態を示しており、この場合、非透過型顕微鏡ＭはＳＥＭである（ただし、本発明の文脈では、非透過型顕微鏡Ｍは、例えば、イオンベースの顕微鏡であっても有効である）。図では、図１の項目に対応する部品は、同一の参照符号を使用して示され、ここでは別個に考察されない。（とりわけ）以下の部分が図１に加えられる。
－２ａ：真空ポート、これは、真空室２の内部へ／から項目（構成要素、試料）を導入／除去するように開くことができ、又はそれに加えて、例えば、補助デバイス／モジュールが装着され得る。顕微鏡Ｍは、所望される場合、複数のこのようなポート２ａを備えることができる。
－１０ａ、１０ｂ：照明器６における概略的に描写されたレンズ／光学要素。
－１２：所望される場合、試料ホルダＨ又は少なくとも試料Ｓが、接地に対してある電位にバイアス（浮遊）されることを可能にする電圧源。
－１４：ＦＰＤ又はＣＲＴなどのディスプレイ。
－２２ａ、２２ｂ：中央開口２２ｂ（ビームＢの通過を可能にする）の周囲に配設された複数の独立検出セグメント（例えば、四分円）を含む、セグメント化された電子検出器２２ａ。このような検出器は、例えば、試料Ｓから出てくる出力（二次又は後方散乱の）電子の束（の角度依存性）を調査するために使用され得る。

したがって、図２に示される荷電粒子顕微鏡Ｍは、荷電粒子源４、最終プローブ形成レンズ６、１０ａ、１０ｂ、及びスキャナ８を含み、当該荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢを試料Ｓ上に集束させる、光学カラムＯを備える。装置は、当該最終プローブ形成レンズ６の下流に位置付けられ、かつ当該試料Ｓを保持するように構成された試料ステージＡ、Ｈを更に備える。装置は、当該荷電粒子源４から放射された荷電粒子のビームＢの入射に応答して、当該試料から生じる第１の種類の放射を検出するための第１の検出器２２を更に備える。図示された実施形態では、第１の検出器２２は、上述のように、シンチレータ／光電子増倍管又はＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光分析）の結合モジュールであり得る前記分析デバイス２２である。代替実施形態では、第１の検出器２２は、セグメント化された検出器２２ａ、２２ｂとすることができる。好ましい実施形態では、前記第１の検出器は、ＥＤＳである。さらにまた、本発明にかかる装置は、前記第１の検出器２２に接続されている（線２０’によって）前記制御装置２０を備える。

図１及び図２に示される装置は、本発明による方法を使用して試料を検査することに使用され得る。本発明による方法のいくつかの実施形態が、図３～図４に示されている。概して、これらの方法は、全てが、
－荷電粒子ビームＢを提供し、当該ビームを試料Ｓの領域にわたって走査するステップと、
－ビームＢが試料Ｓの領域にわたって走査されるのに応答して、試料からのスペクトル放射を検出するステップと、
－第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別するステップと、当該第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連付けられた第１の化学元素を決定するステップと、
－当該第１の決定された化学元素に関連付けられた第１の基本スペクトル数値を提供するステップであって、当該第１の基本スペクトル数値は、当該第１の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する、ステップと、
－試料の走査された領域の少なくとも一部を、当該第１の化学元素に関連する第１の数のセグメントに分割するステップであって、当該第１の基本スペクトル数値は、当該第１の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される、ステップと、
－試料の当該グラフィカル表現を提供するステップであって、グラフィカル表現は、当該第１の化学元素及び対応するセグメントを含む、ステップと、を含む。

ここで図３を参照すると、本発明による方法の第１の実施形態が概略的に示されている。図３は、左側に、取得されたデータ５４ａ、５４ｂによって検査される試料の領域５０、右側に、取得されたデータの表現１５０を概略的に示す。

試料の領域５０は、荷電粒子のビームを用いて走査される。第１の検出器、例えば、図１及び図２を参照して説明されたＥＤＳ検出器は、試料の領域５０にわたって走査されたビームに応答して、試料から第１の種類の放射を検出するために使用される。検出器は画素サイズ５１を有し、イベントは画素ごとに記録することができる。原理的には、当業者に知られている方法で、副画素精度でイベントを記録することも可能である。放射／イベントは、図３でデータ点５４ａ（白色ドット）及び５４ｂ（黒色ドット）によって概略的に示されている。データ点５４ａは、データ点５４ｂとは異なる放射を表し、すなわち、検出器が、これらの異なる位置で異なる信号を検出することを意味する。例えば、これは、第１の材料（又は化学元素）を表す白色点５４ａ、及び第２の材料（当該第１の材料とは異なる）を表す黒色点５４ｂの結果であり得る。左側の順序に示されるように、上から下に向かって、データ情報５４ａ、５４ｂは、開始時に比較的希薄であり、走査が続くにつれて増加する。一番上のステップにおいて、第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射５４ａが識別される。加えて、この実施形態では、第２の複数の実質的に類似のスペクトル放射５４ｂも識別される。これらの類似のスペクトル放射５４ａ、５４ｂについて、第１の化学元素及び第２の化学元素をそれぞれ決定することができる。例えば、第１の化学元素はケイ素（Ｓｉ）であり、第２の化学元素は鉄（Ｆｅ）であることが認識され得る。

示される実施形態では、後続のステップは、当該第１の決定された化学元素に関連付けられた第１の基本スペクトル数値を提供するステップであって、当該第１の基本スペクトル数値は、当該第１の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する、ステップである。この実施形態では、当該第２の決定された化学元素に関連付けられた第２の基本スペクトル数値を提供する更なるステップも含まれる。第１及び第２の基本スペクトル数値は、ルックアップテーブルによって提供されてもよい。例えば、荷電粒子顕微鏡Ｍのコントローラ／プロセッサ２０を使用する。第１及び第２の基本スペクトル数値は、互いに同一でなくてもよく、実際には同一でないであろう。第１及び第２の基本スペクトル数値は、それぞれ第１及び第２の化学元素の存在を確実に示すために必要なイベントの数を示す。第１の基本スペクトル数値が第２の基本スペクトル数値よりも低い場合、それは、第２の化学元素と比較して、第１の化学元素を確実に識別するために必要なイベントがより少ないことを意味する。本明細書で定義される方法によれば、試料の走査された領域は、当該第１の化学元素に関連する第１の数のセグメントに分割され、当該第１の基本スペクトル数値は、当該第１の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される。図示の実施形態では、試料の走査された領域はまた、当該第２の化学元素に関連する第２の数のセグメントに分割され、当該第２の基本スペクトル数値は、当該第２の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される。

本明細書で定義される方法のこの態様は、取得されたデータの表現１５０を示す図３の右側に示されている。この例では、第１の基本スペクトル数値が「２」であると仮定する。第２の基本スペクトル数値は「４」である。換言すれば、第１の化学元素を首尾よく識別するためには２つの白色ドット５４ａが必要であり、第２の化学元素を首尾よく識別するためには４つの黒色ドット５４ｂが必要である。

これは、データが入ってくると（図３の左側で上から下に示されるように）、グラフィカル表現を作成し、それに応じて更新することができる（図３の右側で上から下に示されるように）ことを意味する。ここで、識別された化学元素に関連付けられた基本スペクトル数値が使用される。したがって、一番上のデータセットでは、２つの白色ドットが一緒にグループ化されて単一のセグメント１５４ａを形成し（基本スペクトル数値が「２」であるので）、８つの黒色ドットも一緒にグループ化される。この場合、黒色ドットは互いに接続されているので、黒色ドットは単一のより大きなセグメント１５４ｂにグループ化される。原理的には、黒色セグメント１５４ｂは、互いに接続された２つのサブセグメントから構成されていると見ることができる（基本スペクトル数値が「４」であり、合計８つの黒色ドットが存在するため）。

当業者であれば、取得データ５４ａ、５４ｂが、原則として多くの値（黒色又は白色のみではなく）を有し得、表現値が、所望される用途に応じて任意に選択され得ることを理解するであろう。これは、更なる化学元素が存在してもよく、その各々が、セグメントを作成するために使用することができるそれ自体のそれぞれの更なる基本スペクトル数値を有することを意味する。図示された例は、単一の可能性の例示にすぎず、限定されることを意図しない。

ここで、データ点５４ａ、５４ｂの数が増加するにつれて（図３のシーケンスにおいて、上から下へ）、類似のイベントを一緒にグループ化し、グラフィカル表現１５０内にセグメントを作成するステップを繰り返すことによって、グラフィカル表現１５０の精度を高めることが可能になる。したがって、白色ドットの基本スペクトル数値が２に等しい場合、グラフィカル表現１５０に更なるセグメント１５５ａを追加することが可能になる。

白色ドットの基本スペクトル数値が「２」に等しく、同じ数値がセグメント１５４ａ、１５５ａを作成するために使用されるが、異なるセグメント１５４ａ、１５５ａの実際のサイズは変化し得ることに留意されたい。

したがって、より多くのデータ点が取得されるにつれて、表現されたデータの粒度及び精度（右側）が増加し、画像がより詳細になり、より多くの情報を含有することが分かり得る。また、以前に「白色」であると示されたセグメントは、（部分的に）「黒色」に変更され得ることに留意されたい。クラスタ５６ｂ（基本スペクトル数値に等しい４つの黒色ドットのグループ）は、グラフィカル表現において更なるセグメント１５６ｂを生成するために使用されることに留意されたい。同様に、２つの白色ドット５６ａは、白色の基本スペクトル数値に等しく、グループ化することができ、したがって、セグメント１５６ａをもたらす。したがって、セグメントのサイズ及び数は変化し得る。特定の例では、ほとんどの黒色ドットが互いに接続されているように見えるという事実により、単一の不規則な黒色セグメントが形成される。当然ながら、これは実際には変化してもよく、これは当業者によって理解されるであろう。

図４は、一実施形態において、第１の要素５４ａ’、第２の要素５４ｂ’、及び更なる要素５４ｃ’についてのセグメント５１’への分割が、異なるサイズのセグメント５１’をもたらし得ることを示す。ここで、第１の要素５４ａ’は「１」の第１の基本スペクトル数値を有し、第２の要素５４ｂ’は「２」の第２の基本スペクトル数値を有し、更なる要素５４ｃ’は「３」の更なる基本スペクトル数値を有する。したがって、コントローラ／プロセッサ２０は、必要とされる基本スペクトル数値に加算される要素のクラスタを識別し、そのクラスタの単一のセグメントを作成するように構成され得る。これは、グラフィカル表現において様々なセグメントをもたらすことができ、セグメントはサイズ及び形状が異なる。これは、類似の要素にも当てはまる（例えば、黒色ドット５４ｂ’の異なるサイズのセグメントを参照）。しかし、異なる要素が異なるサイズのセグメントを有していてもよいし、等しいサイズのセグメントを有していてもよい。

図５は、セグメント及びサブセグメントが、規則的な形状を有する必要がないことを示す。最初に、試料の領域５０が走査され、スペクトル情報Ｇｓ６１、Ｇｓ６２を使用して化学元素が識別され、基本スペクトル数値を使用して領域５０がセグメント６１、６２に分割される。ここで、セグメント６１、６２の形状は不規則であり、すなわち、正方形又は長方形ではない。更なる走査中により多くの情報が得られると、更なるスペクトル情報Ｇｓ６３が、セグメント６１、６２の形状を調整されたセグメント６１’、６２’に調整して、更なるセグメント６３が作成される。追加のセグメント６４、６５、６６もまた、導入される。より多くのデータが入ってきて更なる化学元素が特定されると、これらのセグメント６１～６６（調整されたセグメント６１’～６２’を含む）は、次いで、例えば、図５に示されるように、サブセグメント６１’ａ、６１’ｂ、６２’ａ、６２’ｂに分割され得る。

走査される領域５０は、所望されるデータ量を得るために複数回、走査されることが考えられる。複数回、走査することは、試料の領域５０の一部のみを走査することを含み得る。例えば、第１の走査（又は第１の走査セット）に基づいて、関心領域及び非関心領域が画定され、関心領域のみが第２の走査（又は第２の走査セット）で走査されることが考えられる。これは、方法の効率を増加させる。特に、関心領域は、第２の種類の放射から得られたデータを使用して画定され得、すなわち、ＥＭデータは、特にＥＤＳデータを取得するために走査される関心領域を画定するために使用され得る。

本発明を、いくつかの実施形態によって上に説明してきた。所望される保護は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

Claims (6)

1. 荷電粒子顕微鏡を使用して試料を検査する方法であって、
   －荷電粒子ビームを提供し、前記ビームを前記試料の領域にわたって走査するステップと、
   －前記荷電粒子ビームが前記試料の前記領域にわたって走査されるのに応答して、前記試料からのスペクトル放射を検出するステップと、
   －第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別し、前記第１の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連付けられた第１の化学元素を決定するステップと、
   －前記第１の決定された化学元素に関連付けられた第１の基本スペクトル数値を提供するステップであって、前記第１の基本スペクトル数値は、前記第１の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する、ステップと、
   －前記試料の前記走査された領域の少なくとも一部を、前記第１の化学元素に関連する第１の数のセグメントに分割するステップであって、前記第１の基本スペクトル数値は、前記第１の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される、ステップと、
   －前記試料のグラフィカル表現を提供するステップであって、前記グラフィカル表現は、前記第１の化学元素及び対応するセグメントを含む、ステップと、
   を含む、方法。
2. －第２の複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別し、前記第２の複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連付けられた第２の化学元素を決定するステップと、
   －前記第２の決定された化学元素に関連付けられた第２の基本スペクトル数値を提供するステップであって、前記第２の基本スペクトル数値は、前記第２の化学元素を確実に決定するために必要とされる類似のスペクトル放射の数に関連する、ステップと、
   －前記試料の前記走査された領域の少なくとも一部を、前記第２の化学元素に関連する第２の数のセグメントに分割するステップであって、前記第２の基本スペクトル数値は、前記第２の数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される、ステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の基本スペクトル数値は前記第１の基本スペクトル数値と異なり、前記第２の数のセグメントの各々の前記サイズは前記第１の数のセグメントの各々の前記サイズと異なる、請求項２に記載の方法。
4. －少なくとも１つの更なる複数の実質的に類似のスペクトル放射を識別し、前記更なる複数の実質的に類似のスペクトル放射に関連する更なる化学元素を決定するステップと、
   前記少なくとも１つの更なる化学元素の各々について、前記それぞれの更なる決定された化学元素に関連するそれぞれの更なる基本スペクトル数値を提供するステップであって、前記それぞれの更なる基本スペクトル数値が、前記それぞれの更なる化学元素を確実に決定するために必要とされる類似スペクトル放射の数に関連する、ステップと、
   －前記試料の前記走査された領域の少なくとも一部を対応する更なる数のセグメントのセットに分割するステップであって、各セットはそれぞれの更なる化学元素に関連し、前記更なる基本スペクトル数値は、前記対応する更なる数のセグメントの各々のサイズを定義するために使用される、ステップと、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ビームが前記試料にわたって走査されることに応答して、少なくとも１つのセグメントを更新及び／又は修正するステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 試料を検査するための荷電粒子顕微鏡であって、
   荷電粒子源、最終プローブ形成レンズ、及びスキャナを含む、前記荷電粒子源から放射される荷電粒子ビームを試料に集束させるための光学カラムと、
   前記最終プローブ形成レンズの下流に位置決めされ、かつ前記試料を保持するように設けられた試料ステージと、
   前記荷電粒子源から放射される荷電粒子の入射に応答して、前記試料から発せられる第１のタイプの放射を検出する第１の検出器と、
   前記第１の検出器に接続された制御ユニット及び処理デバイスと、を備え、
   前記荷電粒子顕微鏡は、請求項１に記載の方法を実行するように配設されている、荷電粒子顕微鏡。
   

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