イマ―ジョンレンズ（UHRモード）搭載FE-SEMでのナノスケール TKD マッピングを実現
近年のナノテクノロジーの急速な普及により、走査電子顕微鏡（SEM）における最高空間分解能の実現が強く求められるようになっています。そのアプローチの一つとしてイマ―ジョンレンズ（UHRモード）搭載FE-SEMを用いる方法があります。しかし、イマ―ジョンレンズ（UHRモード）搭載FE-SEMでは、結晶方位マッピングが不可能でした。これは、レンズが生成する磁場が、透過菊池パターン（TKP）の取得および解析プロセスに干渉するためです。この干渉には、主に以下の 2 つの要因があります。
- 散乱電子が SEM の光軸周辺の非常に狭い領域に閉じ込められる（下Figureの「磁場あり TKP」参照）
- 磁場の影響により、菊池パターンが歪み・回転・シフトする
まず、菊池パターンは SEM の光軸から最大約 10 mmの範囲に制限されます。この結果、通常は光軸から 15 mm 以上離れた位置に蛍光スクリーンを配置する標準的な EBSD 検出器には、透過菊池パターンとなる散乱電子がわずかしか到達しません。OPTIMUS 2 によるオンアクシス TKD 技術は、SEM の光軸周辺から菊池パターンを直接取得することで、この問題を解決します。
次に、磁場の存在によって生じる TKP の大きな歪みは、正確なバンド検出を不可能にします。これらの歪みや回転、シフトを補正するために、当社は ESPRIT FIL TKD（Full Immersion Lens 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。本機能はキャリブレーションが容易で、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、イマージョンレンズを有効にした超高分解能（UHR）モードで動作する高性能 FE‑SEM においても、高精度な結晶方位マッピングが可能となります。
この ハードウェア（HW）およびソフトウェア（SW）の独自の組み合わせによる最終的な効果・利点は、Figure. 2（＊）に示す TKD 結果から明確に確認できます。
パターンクオリティマップ（左）は、イマージョンレンズを有効にした場合に、物理的な空間分解能が大幅に向上していること（よりシャープな画像）が示されています。
イマージョンレンズを有効にして取得した方位マップでは、10 nm 未満の微細な結晶粒／構造を明瞭に観察することができます。
Figure. 2：20 nm 厚の Au 薄膜の同一領域から取得した、オンアクシス TKD の生データマップ
上：磁場なし（アウトレンズモード）
下：磁場あり（イマ―ジョンレンズモード）
両マップは、プローブ電流、加速電圧、TKD 検出器設定、ステップサイズ（3 nm）をすべて同一条件で取得しています。スケールバーは 100 nm を示します。方位マップにはデータクリーニング処理は施していません。
Results are courtesy of Alice Da Silva Fanta from DTU Nanolab in Denmark.
（＊）ここで示した結果は定性的な評価を目的としたものであり、当社の TKD ソリューション、または特定メーカーの SEM における分解能仕様を示すものではありません。イマージョンモードと非イマージョンモードにおける TKD マップの分解能やインデクシング品質の差は、SEM の機種やメーカーに加え、測定環境（温度、床振動、音響条件など）によって変動する可能性があります。