特定のFE-SEMのイマージョン/UHRモードにおけるナノスケールTKDマッピングの有効化

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近年のナノテクノロジーの発達は、走査型電子顕微鏡(SEM)における最高解像度の競争を引き起こしました。究極の空間分解能を実現するためのアプローチの 1 つは、磁気イマージョンレンズを使用することです。以前は、イマージョンレンズを使用すると、方位マッピングが不可能でした。これは、レンズによって生成された磁場が透過菊池パターン(TKP)の収集と分析プロセスに干渉するためです。干渉には、次の 2 つの主要な要素があります。

散乱電子はSEMの光軸の周りの狭い空間内で拘束されます(以下の「フィールド付き」のTKPを参照)。
菊池パターンは磁場によって歪み、回転し、シフトします。

第一に、菊池信号はSEMの光軸から最大10mmの領域に減少します。EBSD検出器は通常、SEMの光軸から15mmを超える距離に蛍光スクリーンを配置するため、この光軸周りの電子の封じ込めにより、散乱電子が標準のEBSD検出器にほとんど到達しません。OPTIMUS2によって可能になったオンアクシスTKD技術は、SEM光軸の周りから菊池パターンをキャプチャすることによって、この問題を解決します。

第二に、TKPに磁場が存在することによって生じる大きな歪みにより、正確なバンド検出が不可能になります。歪みを補正し、TKPの回転とシフトを補正するために、ESPRIT FIL TKD(フルイマージョンレンズTKD)と呼ばれる新しいソフトウェア機能(特許出願中)を開発しました。この機能は、簡単に校正でき、ESPRIT 2ソフトウェアの自動マップ取得プロセスに完全に統合されています。

FIL TKD機能とオンアクシスTKDの組み合わせにより、超高解像度モードで動作している間、すなわちイマージョンレンズがアクティブな状態でハイエンドFE-SEMを使用することによって、正確な方位マッピングが可能になります。

図1a:磁界の存在下でのオンアクシスTKD形状を用いて取得した非補正型透過菊池パターン(TKP)

図1b:FIL-TKDを用いた補正後の図1(左)からのTKP

図1c:図1(中央)と比較 - TKPは同じ粒子から取得したが、磁場はなしでイマージョンレンズは非アクティブであった

HWとSWオプションのこの独自の組み合わせの最終的な結果または利点は、図2(*)に示すTKDの結果にはっきりと示されています。パターンクオリティマップ(左)は、イマージョンレンズをアクティブにすると、物理的な空間解像度がはるかに優れていることを定性的に示しています。10nmより細かい粒子/特徴は、イマージョンレンズをアクティブにして取得した配向マップではっきりと見ることができます。

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図2:磁場なしの分析モード(上)と磁場ありの超高解像度モード(下)の20nmAu薄膜から取得した同領域の生のオンアクシスTKDマップ。両方のマップはプローブ電流、加速電圧、TKD検出器設定、3nmのステップサイズにおいて同じパラメータを使用して取得しました。スケールバーは 100 nm を表します。データクリーニングは、方位マップに適用されていません。結果はデンマークのDTU NanolabのAlice Da Silva Fanta様の好意によるものです。

(*)ここで示されている結果は、当社のTKDソリューションおよび/または特定のブランドのSEMの解像度の仕様ではなく、定性的な結果です。TKDマップ解像度と関連するSEMのイマージョンモードと非イマージョンモードのインデックス作成の品質の違いは、温度、地盤振動、音響などの設置環境、モデルやメーカーによって異なる場合があります。