JP5947928B2 - 順応性のあるカソードルミネッセンス検出システム及びそのようなシステムを採用したマイクロスコープ - Google Patents
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Description
Dsi/2≦1.2Dei+1/2−Δi+1 for i=1...N−1
上記式中で、
Δi+1は光学部品iの中心に対する光学部品i+1のオフセットで、
Dei+1は光学部品i+1の有効入力直径で、
Dsiは光学部品iから出て光学部品i+1の入力部において測定される放射線の直径である。
Dsi/2≦Dei+1/2−Δi+1 for i=1...N−1
上記式中で、
Δi+1は光学部品iの中心に対する光学部品i+1のオフセットで、
Dei+1は光学部品i+1の有効入力直径で、
Dsiは光学部品iから出て光学部品i+1の入力部において測定される放射線の直径である。
・スペクトロメータの入力部における寸法、即ち、スペクトロメータの倍率によって割られ且つ荷電粒子ソースとスペクトロメータの入力部との間の光路で生じる倍率によって割られるディテクタのピクセルの寸法、又は、
・スペクトロメータの前の光学部品が光ファイバー又は光ファイバー束である場合における、光ファイバー又は光ファイバー束の入力部に至る光路で生じる総倍率によって割られる、光ファイバーの又は光ファーバー束における最も大きな光ファイバーの直径。
・スペクトロメータの入力部における寸法、即ち、スペクトロメータの倍率によって割られ且つ荷電粒子ソースとスペクトロメータの入力面との間の光路で生じる倍率と第一の光学部品の最大受光角とによって割られるディテクタのピクセルの寸法、又は、
・最後の光学部品が光ファイバー又は光ファイバー束である場合における、荷電粒子ソースと光ファイバーの又は光ファイバー束の入力面との間の光路に生ずる倍率と第一の光学部品の最大受光角とによって割られる、光ファイバーの又は光ファーバー束における最も大きな光ファイバーの直径。
が放物面鏡202によって集光される。電子ビーム放出ソース102に対向する貫通穴206の正確な位置決めは、放物面204によって集光される光放射線の光輝/輝度を最適化するために非常に重要である。
図3〜5を参照して、本発明によるカソードルミネッセンス検出システムの第一にアスペクトについて以下に説明する。
図6及び7を参照して、本発明に係るカソードルミネッセンス検出システムの第二のアスペクトについて説明する。
図8は、本発明の第三のアスペクトによるカソードルミネッセンス検出システムの光路の第一の例を示した図である。
・放物面鏡802は、2mmのpの値と、3mmの厚みを有する。
・放物面鏡802の最大出力角度はゼロ(平行ビーム)で、レンズ804の最大入力角度はゼロ(平行ビーム)である。
・放物面鏡802から出る光放射線のレンズ804の入力面におけるプロフィールは、その入力面の一方向において9mmであり、入力面の別の方向において3mmで、レンズ802の有効入力面は8mmである。
・放物面鏡の中心が(レンズの光軸と平行な)該放物面鏡の水平面と垂直面との間の中間点であるとすると、放物面鏡の中心に対するレンズ804のオフセットは100ミクロンよりも小さい。このような状況下で、放物面鏡の焦点の位置を算出して放物面鏡の最大集光角度を確保する。
・レンズ804の最大出力角度は6.3°である。
また、
・スペクトロメータの入力部における分散方向でのビームの幅は典型的には100又は70ミクロンで、スペクトロメータの入力部における限界径(limit diameter)は70μmであり、それを下回ると、スペクトロメータの解像度は最早スペクトロメータの入力部における光放射線のウエストの直径に左右されなくなる。
更に、
・光軸に直交する空間の二つの方向の少なくとも一方と光軸の方向におけるシリンダの移動の精度は、1μmより大きいか又は等しく、それにより、スペクトロメータの入力部における、30ミクロンよりも大きく、即ち、スペクトロメータの入力部における限界寸法よりも小さい分解能を担保し、それを下回る場合には分解能が低下する。
検査対象が非常に小さい場合には、光ファイバー902の入力部における放射線の幅は約15ミクロンで、光ファイバーの有効入力部直径は70μmである。
また、レンズ804から出る放射線の最大角度は6.3°で、光ファイバー902の入力部における限界入射角は6.9°である。
更に、レンズ804の中心に対する光ファイバー902のオフセットは100ミクロンよりも小さい。
また、スペクトロメータの入力部におけるビームの分散方向での幅は70μmで、スペクトロメータの入力部における限界径は70μmで、その限界径を下回る場合には、スペクトロメータの分解能は、スペクトロメータの入力部における光放射線のウエストの直径に最早左右されなくなる。
更に、光軸に直交する空間の二つの方向の少なくとも一方と光軸の方向とにおけるシリンダの移動の精度は、1μmよりも大きく、それにより、30ミクロンより大きい、即ち、スペクトロメータの入力部における限界寸法よりも小さい分解能を担保し、それを下回る場合には分解能が低下する。
また、光ファイバー束1002に至る光路において生ずる倍率によって割られる各光ファイバーの直径は2μmである。
光ファイバー束1002の入力部における放射線の幅は200ミクロンよりも大きいか又は等しく、光ファイバー束1002を構成している各光ファイバーの直径は70μmである。
また、レンズ804から出る光放射線の最大入力角は6.3°で、光ファイバー束1002を構成している各光ファイバーの入力部における限界入射角は6.9°である。
更に、レンズの中心に対する光ファイバー束1002のオフセットは約百ミクロンである。
また、スペクトロメータの入力部における分散方向でのビームの幅は70μmで、スペクトロメータの入力部における限界直径は70μmであり、それを下回る場合には、スペクトロメータの分解能は、スペクトロメータの入力部における光放射線のウエスト(waist)の直径に最早左右されなくなる。
更に、光軸に直交する空間の二つの方向の少なくとも一方と光軸の方向とにおけるシリンダの移動の精度は、1μm又は、1μmよりも大きく、それにより、30ミクロンより大きい、即ち、スペクトロメータの入力部における限界ウエストよりも小さい分解能を担保し、それを下回る場合には分解能が低下する。
また、光ファイバー束1002に至る光路において生ずる倍率によって割られる各光ファイバーの直径は2μmである。
Claims (17)
- 荷電粒子ビーム(104)に照射されるサンプル(106)から出る光放射線(108)を集光し、該光放射線(108)を分析手段(118)に送る集光光学系(112)を有するカソードルミネッセンス検出システムであって、前記集光光学系(112)を位置決めさせる手段(606、614〜618)を有し、前記位置決め手段が、前記集光光学系の複数の並進コンポーネントを含み、該並進コンポーネントが集光光学系を複数次元空間に並進させるように、各並進コンポーネントが前記集光光学系を一次元空間を並進させるようになっていることを特徴とするカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記複数の並進コンポーネントが、前記集光光学系を空間の三方向に並進させることができるようになっていることを特徴とする、請求項1に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記集光光学系の位置決め手段が、前記集光光学系を少なくとも一つの回転軸を中心として回転させる手段を含んでいることを特徴とする、請求項1又は2に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記集光光学系が、放物面鏡(200)を含んでいることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記集光光学系が、平面鏡又は楕円鏡を含み、該鏡が、該鏡のダウンストリームに配置され且つ前記光放射線を送る集光レンズと結合されていることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記位置決め手段が、少なくとも一次元を移動可能なステージ(612)を含み、前記集光光学系(112)が前記ステージ(612)と一体になっていることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 外側シリンダと呼ばれるシリンダ形態のチューブ(602、306)を有し、該チューブが、前記集光光学系によって送られる光放射線の伝播軸に対して中心に置かれ、且つ、前記位置決め手段(614〜618)によって移動可能なように、前記集光光学系(112)に取り付けられている、請求項1〜6の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 内側シリンダと呼ばれるシリンダ形態のチューブ(314)を有し、該チューブ(314)が前記外側シリンダ(602、306)内の中心に配置され、前記光放射線(108)を光ファイバー(116)に注入することを目的として前記光放射線(108)を調整する光学手段(114、316)を受けることの可能に構成されていることを特徴とする、請求項7に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記内側シリンダ(314)が、前記外側シリンダ(602、306)内に取り付けられて、前記外側シリンダ(602、306)に対して回転自在となっている、請求項8に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記光学手段(114、316)が、集光される前記光放射線(108)の角度及び寸法をディテクタ又は光ファイバー(116)の寸法及び開口数に調整するように配置されている、請求項8又は9に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記光放射線(108)の伝播方向と反対方向に伝播する光ビームを発するソースを有し、前記光ビームが前記集光光学系によって前記サンプル(106)に向けられることを特徴とする、請求項1〜10の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記集光光学系(112)によって集光された前記光放射線(108)を分析するための手段(118)を含んでいることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記分析手段(118)が、スペクトロメータ,CCDカメラ又は光電子増倍管を含んでいることを特徴とする、請求項12に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記光放射線(108)を光ファイバー(116)又はディテクタに注入する目的で前記光放射線(108)を調整するための光学手段(114、316)を前記集光光学系のダウンストリームに有していることを特徴とする、請求項1〜13の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 前記集光光学系(112)が内部の圧力が大気圧よりも小さいチャンバー(302)内に配置され、前記調整手段(114、316)が圧力が前記チャンバー(302)内の圧力よりも大きい圧力の環境内に配置され、前記チャンバー(302)と前記調整手段(114、316)との間に配置されて前記チャンバー(302)内の前記圧力を維持するシーリング手段(312)を更に含んでいることを特徴とする、請求項14に記載のカソードルミネッセンス検出システム。
- 荷電粒子(104)を発するソース(102)と、
請求項1〜15の何れか一項に記載のカソードルミネッセンス検出システム(110)を含んでいることを特徴とする顕微鏡(100、600)。 - 少なくとも、
一つの明視野ディテクタ(126)と、
一つの暗視野ディテクタ(128)と、
一つのEELSディテクタ(130)と、
イメージング又は回折用のーつのカメラと、
一つのEDXディテクタを更に含んでいることを特徴とする、請求項16に記載の顕微鏡(100、600)。
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