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公開番号2024103470
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024006479
出願日2024-01-19
発明の名称単色化された荷電粒子源におけるゼロロスピークを狭めるための技術
出願人エフイーアイカンパニ,FEI COMPANY
代理人個人,個人
主分類H01J 37/05 20060101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】荷電粒子光学装置、システム、及び方法を提供すること。
【解決手段】荷電粒子光学装置は、実質的にビーム軸上に配置された分散要素を含むことができ、分散要素は、ビーム軸に平行な分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を分散させるように構成される。荷電粒子光学装置は、第1のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置でビーム軸上に配置されたセレクタを含むことができる。荷電粒子光学装置は、非分散要素を含むことができる。荷電粒子光学装置は、ビーム軸上の第2のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置でセレクタの下流のビーム軸上に配置されたカットオフを含むことができる。第2のクロスオーバ平面は、第1のクロスオーバ平面の下流にあり得る。カットオフは、電子に対して不透明であり、ビーム軸と実質的に位置合わせされた開口を画定する材料を含むことができる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
荷電粒子光学装置であって、
ビーム軸上に配置された分散要素であって、前記ビーム軸に平行な分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を分散させるように構成されている、分散要素と、
第１のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置で前記ビーム軸上に配置されたセレクタと、
非分散要素であって、前記分散平面内のエネルギーによって前記荷電粒子のビームの粒子を少なくとも部分的に非分散するように構成されている、非分散要素と、
前記ビーム軸上の第２のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置で前記セレクタの下流の前記ビーム軸上に配置されたカットオフであって、前記第２のクロスオーバ平面が、前記第１のクロスオーバ平面の下流にあり、前記カットオフが、電子に対して不透明である材料を含み、前記ビーム軸と実質的に位置合わせされた開口を画定する、カットオフと、を備える、荷電粒子光学装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
１／１０００限界において約８０ｍｅＶ以下のターゲットエネルギーからのエネルギー偏差を有する荷電粒子のビームを出力するように構成されており、１／１０００限界が、前記ターゲットエネルギーにおけるエネルギー分布のピークよりも１０００倍小さい電子ビームのエネルギー分布の値に対応する、請求項１に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項３】
前記カットオフが、ダブルナイフエッジ又はスリットを使用して、前記開口を画定する、請求項１に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項４】
前記開口が、クロスオーバポイントにおいて前記ビーム軸を横切る方向における約２００ｎｍ～約７００ｎｍの幅によって特徴付けられる、請求項１又は３に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項５】
前記開口が、クロスオーバポイントにおいて前記ビーム軸を横切る方向における約３００ｎｍの幅によって特徴付けられる、請求項１～３のいずれか一項に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項６】
前記エネルギー偏差が、１／１０００限界において約５０ｍｅＶである、請求項２に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項７】
前記エネルギー偏差が、１／１０００限界において約２５ｍｅＶである、請求項２又は６に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項８】
前記エネルギー偏差が、１／１０００限界において約１５ｍｅＶである、請求項２又は６に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項９】
複数のクロスオーバ平面が、前記非分散要素の下流の前記ビーム軸上に画定され、第２のクロスオーバが、前記複数のクロスオーバ平面の前記非分散要素に最も近い、請求項１～３のいずれか一項に記載の荷電粒子光学装置。
【請求項１０】
第３のクロスオーバ平面が、前記非分散要素と前記第２のクロスオーバ平面との間の前記ビーム軸上に画定される、請求項２に記載の荷電粒子光学装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、荷電粒子顕微鏡コンポーネント、システム、及び方法を対象とする。特に、いくつかの実施形態は、単色化された電子源を対象とする。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
荷電粒子顕微鏡法及び微量分析は、材料を電子ビームに曝露することを含む。電子と試料との間の相互作用は、撮像及び分析に使用することができる異なる型の検出可能な信号を生成する。透過型電子顕微鏡（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ、ＴＥＭ）では、ナノ材料及び結晶材料の原子及び分子構造の画像を含む詳細な情報を原子スケールで展開することができる。
【０００３】
数オングストローム～数十オングストローム程度の長さスケールなど、徐々に小さくなる長さスケールでの材料のＴＥＭ分析は、電子エネルギー損失分光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＥＬＳ）などの損失分光法技術を含む。ＥＥＬＳは、ゼロロスピークの幅を参照して説明される狭く定義されたビームエネルギー分布に部分的に依存する。したがって、例えば、エネルギー損失分光法の分野において、改善されたゼロロスピーク幅のためのコンポーネント、システム、及び方法を開発する必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、荷電粒子光学装置は、実質的にビーム軸上に配置された分散要素を含むことができ、分散要素は、ビーム軸に平行な分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を分散させるように構成される。荷電粒子光学装置は、第１のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置でビーム軸上に配置されたセレクタを含むことができる。荷電粒子光学装置は、非分散要素を含むことができる。非分散要素は、分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を少なくとも部分的に非分散するように構成することができる。荷電粒子光学装置は、ビーム軸上の第２のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置でセレクタの下流のビーム軸上に配置されたカットオフを含むことができる。第２のクロスオーバ平面は、第１のクロスオーバ平面の下流にあり得る。カットオフは、電子に対して不透明であり、ビーム軸と実質的に位置合わせされた開口を画定する材料を含むことができる。
【０００５】
荷電粒子光学装置は、１／１０００限界において約８０ｍｅＶ以下のターゲットエネルギーからのエネルギー偏差を有する荷電粒子のビームを出力するように構成され得、１／１０００限界は、ターゲットエネルギーにおけるエネルギー分布のピークよりも１０００倍小さい電子ビームのエネルギー分布の値に対応する。カットオフは、ダブルナイフエッジ又はスリットを使用して開口を画定することができる。開口は、クロスオーバポイントにおいてビーム軸を横切る方向における約２００ｎｍ～約７００ｎｍの幅によって特徴付けられ得る。開口は、クロスオーバポイントにおいてビーム軸を横切る方向における約３００ｎｍの幅によって特徴付けられ得る。非分散要素の下流のビーム軸上に複数のクロスオーバ平面を画定することができる。第２のクロスオーバは、複数のクロスオーバ平面の非分散要素に最も近くすることができる。第３のクロスオーバ平面は、非分散要素と第２のクロスオーバ平面との間のビーム軸上に画定することができる。電子ビームは、線集束ビーム若しくは点集束ビーム、又は他の形態とすることができる。
【０００６】
分散要素は、第１のウィーンフィルタと、第１のウィーンフィルタの下流にある第２のウィーンフィルタと、を含むことができる。セレクタは、第１のウィーンフィルタと第２のウィーンフィルタとの間のビーム軸上又はその近くに配置されたスリットと、を含むことができる。分散要素、セレクタ、及び非分散要素はともに、完全非分散モノクロメータの少なくとも一部を形成することができる。荷電粒子光学装置は、セレクタの下流のビーム軸上に配置されており、クロスオーバ平面、第２のクロスオーバ平面、又は第３のクロスオーバ平面において電子ビームをビーム軸上に収束させるように構成された１つ以上の電子レンズを更に含むことができる。
【０００７】
エネルギー偏差は、１／１０００限界において約５０ｍｅＶであり得る。エネルギー偏差は、１／１０００限界において約２５ｍｅＶであり得る。エネルギー偏差は、１／１０００限界において約１５ｍｅＶであり得る。第１のウィーンフィルタはＰｉ分散要素であり、第２のウィーンフィルタはＰｉ非分散要素とすることができる。第１のウィーンフィルタは、半Ｐｉ分散要素とすることができる。第２のウィーンフィルタは、半Ｐｉ非分散要素とすることができる。ビーム軸は、湾曲させることができる。ビーム軸は、モノクロメータ内で湾曲させることができる。モノクロメータは、ミラーモノクロメータ又はΩ型モノクロメータとすることができる。１つ以上のレンズは、電磁レンズ又は静電レンズを含むことができる。１つ以上のレンズは、静電加速セクション又は静電減速セクションを含むことができる。荷電粒子光学装置は、１つ以上のレンズのうちの１つ以上のレンズの下流、及びクロスオーバ平面の上流に配置された非分散要素を更に含むことができる。
【０００８】
一態様では、透過型電子顕微鏡は電子源を含むことができる。電子源は、ビーム軸に沿って実質的に位置合わせされた電子ビームを生成するように構成することができる。透過型電子顕微鏡は、ビーム軸上に配置されたモノクロメータを含むことができる。モノクロメータは、ビーム軸上に配置された分散要素を含むことができる。分散要素は、ビーム軸に平行な分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を分散させるように構成することができる。モノクロメータは、第１のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置でビーム軸上に配置されたセレクタを含むことができる。モノクロメータは、非分散要素を含むことができる。非分散要素は、分散平面内のエネルギーによって荷電粒子のビームの粒子を少なくとも部分的に非分散するように構成することができる。透過型電子顕微鏡は、ビーム軸上の第２のクロスオーバ平面に実質的に対応する位置で、非分散要素の下流のビーム軸上に配置されたカットオフを含むことができる。カットオフは、電子に対して不透明である材料を含むことができ、ビーム軸と位置合わせされた開口を画定することができる。
【０００９】
荷電粒子光学装置は、１／１０００限界において約８０ｍｅＶ以下のターゲットエネルギーからのエネルギー偏差を有する電子ビームを出力するように構成される。
【００１０】
透過型電子顕微鏡は、電子源とモノクロメータとの間のビーム軸上に配置された電子光学要素を更に含むことができる。電子光学要素は、電磁レンズ又は静電レンズを含むことができる。電子光学要素は、加速要素又は減速要素を含むことができる。電子光学要素は、ビーム軸に向かってビームを集束させるように構成することができる。モノクロメータ及び非分散要素はともに、完全非分散ダブルウィーンフィルタの少なくとも一部を形成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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