JP2004146192A

JP2004146192A - 透過電子顕微鏡による試料観察方法

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Publication number: JP2004146192A
Application number: JP2002309710A
Authority: JP
Inventors: Isao Nagaoki; 長沖　功
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP4011455B2

Abstract

【課題】非点量を自動的に検出し、検出した非点量に基づいて非点を自動的に補正する。
【解決手段】光軸に対して所定角度傾斜した電子線を複数の異なる方位角方向から試料に照射して複数の試料透過電子像を撮像し（Ｓ１２）、試料透過電子像間の移動量を求め（Ｓ１３）、次に、試料透過電子像の移動軌跡によって形成される楕円をそれと同じ面積の真円とするために必要な非点補正機構の制御量を求め、求めた制御量によって非点補正機構を制御する（Ｓ１４）。
【選択図】　図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過電子顕微鏡を用いた試料観察方法に関し、特に非点補正を簡便に行うことのできる試料観察方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過電子顕微鏡は、試料の内部を透過した透過電子線を結像するもので、試料の内部構造を観察することができる。透過電子顕微鏡によると、材料の格子欠陥や粒界の構造、析出物の大きさや分布、あるいは格子像を観察することができる。透過電子顕微鏡の磁界レンズには、磁極の精度、磁気材料の不均一、磁極の軸の精度等に起因して非点収差が生じる。非点収差は、通常、相互に４５゜ずらせて配置した２組の四極子を独立して励起することにより調整される。しかし、この調整には熟練を要する。
【０００３】
特許文献１には、電子線を光軸を中心として対称的に繰り返し傾斜させながらその方位角を順次変化させて試料に照射することにより、非点の方向とその大きさを検出すること、検出された非点の大きさと方向に関する画像を画面に表示し、表示画面中に同時に表示されたカーソルを動かすことにより非点補正指令信号を入力し、演算手段により、入力されたカーソルの移動方位角を２倍し、その２倍の方位角とカーソルの移動量に対応する大きさを有する２次元ベクトルをＸ、Ｙ方向に分解し、それぞれに基づいてＸ側非点補正用信号とＹ側非点補正信号を形成することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６２９５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の非点補正方法は、画面表示された非点の大きさと方向を表す画像に対してオペレータが非点補正信号を入力する必要がある。すなわち、非点補正に当たってオペレータの介在を必要とし、自動化できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、透過電子顕微鏡を用いた試料の拡大像観察時に、非点量を自動的に検出し、検出した非点量に基づいて非点を自動的に補正することのできる試料観察方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の非点補正機構を備える透過電子顕微鏡による試料観察方法は、光軸に対して所定角度傾斜した電子線を複数の異なる方位角方向から試料に照射し、複数の試料透過電子像を撮像するステップと、試料透過電子像間の移動量を求め、複数の試料透過電子像の移動軌跡によって形成される楕円を求めるステップと、複数の試料透過電子像の移動軌跡を前記楕円と同じ面積の真円とするために必要な非点補正機構の制御量を求めるステップと、求めた制御量によって非点補正機構を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の非点補正機構を備える透過電子顕微鏡による試料観察方法は、また、光軸に対して所定角度傾斜した電子線を非点補正機構の複数の非点補正方向に関してそれぞれ正負２方向から試料に照射し、複数の試料透過電子像を撮像するステップと、各非点補正方向に関して正負２方向に傾斜した電子線による２つの試料透過電子像間の移動量を求めるステップと、互いに直交する２つの非点補正方向に関して求められた２つの移動量を楕円の長軸と短軸としたとき、前記２つの試料透過電子像の移動量を当該楕円と同じ面積の真円の半径とするために必要な非点補正機構の制御量を求めるステップと、求めた制御量によって非点補正機構を制御するステップとを含むことを特徴とする。
２つの試料透過電子像間の移動量は、当該２つの試料透過電子像間の相関強度から計算することができる。
【０００９】
非点補正機構は相互に４５゜ずらして配置した第１の四極子と第２の四極子を有するものとすることができ、非点補正機構を制御するステップは、第１の四極子と第２の四極子に対して個別に行うことができる。
【００１０】
前記試料観察方法において、光軸に対して傾斜角ゼロの電子線を試料に照射したときの試料透過電子像と、光軸に対して所定角度傾斜した電子線を試料に照射したときの試料透過電子像との間の移動量を求めるステップと、２つの試料透過電子像間の移動量からフォーカス補正に必要な対物電流補正値を求めるステップと、求めた対物電流補正値を対物電流値に加算してフォーカス補正を行うステップとを更に備えるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明で用いる透過型電子顕微鏡の一例の概略機能ブロック図である。なお、偏向コイルの段数は問わないが、ここでは一般的な２段の偏向コイルを用いた透過電子顕微鏡について説明する。
【００１２】
電子銃１から放出されて加速された電子線は第１照射レンズ２及び第２照射レンズ３によって集束され、第１偏向コイル４及び第２偏向コイル５で偏向され、対物レンズ６で結像されて、試料ステージ６０に保持された試料に照射される。試料を透過した電子線は、非点補正機構を構成するＸ側非点補正コイル７及びＹ側非点補正コイル８を通り、第１中間レンズ９及び第２中間レンズ１０によって拡大された後、第１投射レンズ１１及び第２投射レンズ１２で更に拡大されて、シンチレータ４８上に試料の透過像が形成される。シンチレータ４８で光像に変換された試料の透過電子像は、ＴＶカメラ（撮像装置）４９によって撮像される。ＴＶカメラ４９からの映像信号はＴＶカメラ制御部４７、画像取り込みインターフェース５１を介してマイクロプロセッサ３５に取り込まれ、処理された後、ＣＲＴコントローラ３８で制御されるＣＲＴ３９に表示される。マイクロプロセッサ３５は、ＤＡＣ２４〜３４を介して、電子顕微鏡の各レンズ２〜１２に給電する励磁電源１３〜２３を制御する。また、マイクロプロセッサ３５には、バスを介してハードディスク等の記憶装置３６、演算装置３７、倍率切替用ロータリーエンコーダ４２、入力用ロータリーエンコーダ４３、キーボード４４、ＲＡＭ４５、ＲＯＭ４６、マウス５０等が接続されている。ロータリーエンコーダ４２，４３はＩ／Ｆ４０，４１を介してバスに接続されている。
【００１３】
図２は、試料を保持する試料ステージの概念図である。試料ステージ６０はメッシュ状の試料面５５を備え、試料は試料面５５上に保持される。また、試料ステージ６０は、マイクロプロセッサ３５からの指令のもとに試料ステージコントローラ５７によって駆動制御されるＸ方向駆動モータ５８及びＹ方向駆動モータ５９によってＸ方向及びＹ方向に駆動される。
【００１４】
図３は、偏向コイルの概略図である。試料に対する傾斜角αでの電子線照射は、２段の偏向コイル４，５により電子線を傾斜して偏向角αとなる偏向データをＲＯＭ４６よりＤＡＣ２６，２７に出力し、ＤＡＣ２６，２７から励磁電源１５，１６にアナログ信号を出力して偏向コイル４，５に電流を流すことにより行うことができる。
以下に、本発明の透過電子顕微鏡を用いた試料観察方法において用いる要素技術について説明する。
【００１５】
（１）２つの画像間の移動量検出
図４に示す画像相関の例を用いて、２つの画像間７１，７２の移動量（ずれ量）検出方法について説明する。透過電子顕微鏡像７１をＭ×Ｎの画素数で記憶装置３６に登録画像ｆ１（ｍ，ｎ）として記録する。次に、透過電子顕微鏡像７１に対して平行移動した透過電子顕微鏡像７２をＭ×Ｎの画素数で記憶装置に参照画像ｆ２（ｍ，ｎ）として記録する。但し、どちらも自然画像とし、ｍ＝０，１，２，…，Ｍ−１；ｎ＝０，１，２，…，Ｎ−１である。
【００１６】
登録画像ｆ１（ｍ，ｎ）及び参照画像ｆ２（ｍ，ｎ）の離散フーリエ画像Ｆ１（ｕ，ｖ），Ｆ２（ｕ，ｖ）は、それぞれ次の式（１）、（２）で定義される。但し、ｕ＝０，１，２，…，Ｍ−１；ｖ＝０，１，２，…，Ｎ−１であり、Ａ（ｕ，ｖ），Ｂ（ｕ，ｖ）は振幅スペクトル、θ（ｕ，ｖ），φ（ｕ，ｖ）は位相スペクトルである。
【００１７】
【数１】

【００１８】
位相相関では、２つの画像間で画像の平行移動があった場合には、相関のピークの位置が移動量だけずれる。以下に移動量の導出方法を説明する。まず、原画像ｆ２（ｍ，ｎ）がｍ方向にｒ′だけ移動したとして、ｆ４（ｍ，ｎ）＝ｆ２（ｍ＋ｒ’，ｎ）とする。前記式（２）を式（３）のように変形する。
【００１９】
【数２】

振幅スペクトルＢ（ｕ，ｖ）を定数とすることにより、画像のコントラストに依存しない位相画像となる。ｆ４の位相画像Ｆ’（ｕ，ｖ）は、次の式（４）となる。
【００２０】
【数３】

位相画像Ｆ’１（ｕ，ｖ）にＦ’２（ｕ，ｖ）の複素供役を乗ずることによって、次の式（５）で表される合成画像Ｈ１４（ｕ，ｖ）が得られる。
【００２１】
【数４】

相関強度画像Ｇ１４（ｒ，ｓ）は、合成画像Ｈ１４（ｕ，ｖ）を逆フーリエ変換することによって次の式（６）となる。
【００２２】
【数５】

【００２３】
式（６）より、２つの画像間でｍ方向に位置ずれ量ｒ′が存在する場合、相関強度画像のピークの位置は−ｒ′だけずれる。また、位相成分で相関計算するため、２つの画像で明るさやコントラストに違いがあっても移動量の計算が行える。２つの画像間でｍ方向に位置ずれ量が存在する場合は、相関強度画像の中心よりΔＧ（ｐｉｘｅｌ）の位置にピークが発生する。例えば、図４に示すように、２つの画像７１，７２間でｍ方向に２ｐｉｘｅｌのずれがあると、合成位相画像７３は２周期の波になる。これを逆フーリエ変換すると相関強度画像７４となり、中心から２ｐｉｘｅｌずれた位置にピーク７５が発生する。このΔＧ（ｐｉｘｅｌ）は検出器の受光面での移動量に相当し、ΔＧを試料面上の移動量Δｘに変換する。検出器の受光面の径をＬ、受光面上での透過電子顕微鏡の倍率をＭ、検出器の受光面の画素数をＬｍとすると、試料面上の移動量Δｘは次式（７）で計算される。
Δｘ＝ΔＧ（ｐｉｘｅｌ）×Ｌ／Ｌｍ（ｐｉｘｅｌ）／Ｍ　　　　…（７）
Δｘは２つ画像７１，７２間の試料面上での移動量となる。Ｙ方向の移動量も、同様にして計算できる。
【００２４】
（２）非点量検出及び非点補正
次に、本発明による非点量検出方法及び非点補正方法について説明する。
図５は、非点補正機構が備える非点補正コイルの配置を示す概念図である。非点補正コイルは、互いに４５゜の角度で交差するＸ側非点補正コイルとＹ側非点補正コイルとを組み合わせて構成されている。図５（ａ）にＸ側非点補正コイル７の配置を略示し、図５（ｂ）にＹ側非点補正コイル８の配置を略示する。便宜上、Ｘ側非点補正コイル７の非点補正方向をＸ_Ａ方向、Ｙ_Ａ方向と表記し、Ｙ側非点補正コイル７の非点補正方向をＸ_Ｂ方向、Ｙ_Ｂ方向と表記する。Ｘ_Ａ方向とＹ_Ａ方向は直交し、Ｘ_Ｂ方向とＹ_Ｂ方向も直交している。また、Ｘ_Ａ方向とＸ_Ｂ方向とは４５゜回転した関係にある。Ｘ側非点補正コイル７に流す電流Ｉ_ＡとＹ側非点補正コイル８に流す電流Ｉ_Ｂを独立に調整することによって、電子ビーム６５が持っている非点収差を補正することができる。
【００２５】
いま、試料に入射する照射電子線を光軸に対して一定の角度αだけ傾斜させ、その傾斜した照射電子線の入射方向（方位角）を光軸の周りに変化させていく場合を考える。このとき、非点収差がない電子光学系の場合、焦点があっていれば透過電子線像は不動であり、焦点が合っていなければ透過電子線像は図６（ａ）に示すように円の軌跡を描いて移動する。一方、電子光学系に非点収差があれば、透過電子線像は図６（ｂ）に示すように一般に楕円軌跡を描いて移動する。従って、光軸に対する傾斜角αを一定にした照射電子線を異なる方位角方向から照射したときの透過電子線像の移動量を検出することにより、非点量を求めることができる。本発明は、このような原理に基づいて非点量を算出する。また、算出した非点量に基づいて非点補正コイル７，８に流す電流を制御することにより、非点の自動補正を可能にする。
【００２６】
ここで、図７に示すように、画像の移動量を定義する。
Ａ＿Ｘ：照射電子線を非点補正方向Ｘ_Ａ方向に傾斜した時の画像の非点補正方向Ｘ_Ａ方向の移動量
Ａ＿Ｙ：照射電子線を非点補正方向Ｙ_Ａ方向に傾斜した時の画像の非点補正方向Ｙ_Ａ方向の移動量
Ｂ＿Ｘ：照射電子線を非点補正方向Ｘ_Ｂ方向に傾斜した時の画像の非点補正方向Ｘ_Ｂ方向の移動量
Ｂ＿Ｙ：照射電子線を非点補正方向Ｙ_Ｂ方向に傾斜した時の画像の非点補正方向Ｙ_Ｂ方向の移動量
電子線を傾斜して像の移動軌跡を検出すると、非点がない場合には移動軌跡は真円を描くが、非点があると楕円を描く。本発明による非点補正は、面積を変えずに楕円の軌跡を真円にすることにより動作する。
【００２７】
（３）フォーカス補正
図８に示すレイダイアグラムを用いて、フォーカス補正について説明する。図８は、対物レンズ６の焦点が試料面５５に合っている場合と合っていない場合のレイダイアグラムを示したものである。
【００２８】
図８（ａ）は対物レンズ６の焦点が試料面５５に合っている場合を表し、この場合には、照射電子線５２を傾斜角ゼロで試料に照射したときと、傾斜角αで試料に照射したときとで、対物レンズ６によって像面５６に形成される試料の透過電子線像は移動しない。しかし、対物レンズ６の焦点が試料面５５に合っていない場合には、図８（ｂ）に示すように、試料の透過電子線像は像面５６から離れた仮想像面５３に結像することになるため、試料に照射する電子線５２を傾斜角ゼロの状態から傾斜角αに傾斜すると、像面５６で観察される試料の透過電子線像はΔＸｔだけ移動する。この像の移動量ΔＸｔを測定すると、焦点位置５４からのデフォーカス量Δｆを計算することができる。
【００２９】
具体的には、次のような操作によりフォーカス補正を行うことができる。透過像をＭ×Ｎの画素数で記憶装置３６にｆ１（ｍ，ｎ）として記録する。次に、図３に示すように、照射電子線を傾斜角αで試料に照射した透過像をＭ×Ｎの画素数で記憶装置にｆ２（ｍ，ｎ）として記録する。上記に述べた手法と同様に２つの画像間の試料面上での移動量Δｘを計算する。但し、この移動量Δｘには球面収差による像の移動量δが入っており、デフォーカスによる移動量は、Δｘからδを引いたものである。試料面上でのδは球面収差Ｃｓと偏向角αにより次の式（８）のように表される。
δ＝Ｃｓ・α^３　　　　　…（８）
以上より、デフォーカスによる像の移動量ΔＸｔは次式（９）で表される。
ΔＸｔ＝Δｘ−δ　　　　…（９）
移動量ΔＸｔからデフォーカスΔｆは次式（１０）で計算される。
Δｆ＝ΔＸｔ／α　　　　…（１０）
【００３０】
次に、デフォーカス量Δｆを対物電流値補正値ΔＩに変換する。ΔｆとΔＩの間には、Ｃを定数として次式（１１）で表される関係がある。従って、式（１１）の関係で求まる対物電流補正値ΔＩを対物電流値に加算することで、試料に焦点を合わせることができる。
ΔＩ＝√（Ｃ／Δｆ）　…（１１）
以下に、本発明による試料観察方法の例について説明する。
【００３１】
図９は、本発明による非点補正の手順を示すフローチャートである。
最初、ステップ１１において、非点補正値を初期化する。すなわち、出力する電流値を０にする。次に、ステップ１２に進み、非点補正コイルによる非点補正方向に電子線を傾斜し、画像を記憶する。具体的には、非点補正方向であるＸ_Ａ方向（図５参照）及びＸ_Ａ方向と直交するＹ_Ａ方向の２方向に照射電子線を傾斜し、それぞれの透過電子線像を記憶する。更に、非点補正方向であるＸ_Ｂ方向及びＸ_Ｂ方向と直交するＹ_Ｂ方向の２方向に照射電子線を傾斜し、それぞれの透過電子線像を記憶する。次に、ステップ１３に進み、記憶した画像から各非点補正方向について、照射電子線を傾斜したことによる透過電子線像の移動量を計測する。最後に、ステップ１４において、計測した移動量より移動軌跡が描く楕円を求め、更に、移動軌跡をそれと同じ面積の真円とするために必要な非点補正コイル電流の補正量を求め、ＤＡＣ２９，３０（図１参照）に入力して非点補正を行う。以下に、各ステップの詳細を説明する。なお、ステップ１２では、電子線を傾斜する代わりに、試料ステージ６０を傾斜してもよい。
【００３２】
ステップ１２における、照射電子線を傾斜し、透過電子線像を記憶する処理について説明する。非点補正方向であるＸ_Ａ方向に関し、最初、角度αだけマイナス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ａ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（−）を記憶する。同様に、Ｙ_Ａ方向に関し、角度αだけマイナス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ａ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（−）を記憶する。次に、非点補正方向であるＸ_Ｂ方向に関し、角度αだけマイナス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ｂ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（−）を記憶する。同様に、Ｙ_Ｂ方向に関し、角度αだけマイナス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ｂ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（−）を記憶する。
【００３３】
続いて、非点補正方向であるＸ_Ａ方向に関し、角度αだけプラス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ａ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（＋）を記憶する。同様に、Ｙ_Ａ方向に関し、角度αだけプラス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ａ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（＋）を記憶する。次に、非点補正方向であるＸ_Ｂ方向に関し、角度αだけプラス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ｂ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（＋）を記憶する。同様に、Ｙ_Ｂ方向に関し、角度αだけプラス方向に照射電子線を傾斜し、透過電子線像Ｂ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（＋）を記憶する。なお、照射電子線を傾斜する方向、すなわち８枚の透過電子線像を撮像する順番は必ずしもここに記載した順番である必要はない。
【００３４】
ステップ１３においては、上記８枚の透過電子線像Ａ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（−），Ａ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（−），Ｂ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（−），Ｂ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（−）とＡ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（＋），Ａ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（＋），Ｂ＿Ｘ＿Ｉｍａｇｅ（＋），Ｂ＿Ｙ＿Ｉｍａｇｅ（＋）を用いて、上述の位相限定相関法により、Ｘ_Ａ方向の移動量（移動画素数）Ａ＿Ｘ　とＹ_Ａ方向の移動量（移動画素数）Ａ＿Ｙ、及びＸ_Ｂ方向の移動量（移動画素数）Ｂ＿ＸとＹ_Ｂ方向の移動量（移動画素数）Ｂ＿Ｙを計算する。
【００３５】
次に、上述のようにして求められた移動量Ａ＿Ｘ，Ａ＿Ｙ，Ｂ＿Ｘ，Ｂ＿Ｙにそれぞれ対応する試料面上での移動量Ａ＿ｘ，Ａ＿ｙ，Ｂ＿ｘ，Ｂ＿ｙを下式のように計算する。下式において、Ｔ＿Ｍａｇは透過電子顕微鏡の倍率、ＣａｍｅｔａＭａｇはカメラ取り込み倍率、Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎは分解能（１２８　または　２５６）、ｒＲａｄｉａｎはμｍ／ｐｉｘｅｌを表す。
（Ａ）Ａ＿ｘ　＝　Ａ＿Ｘ／（Ｔ＿Ｍａｇ＊ＣａｍｅｔａＭａｇ＊Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎ＊ｒＲａｄｉａｎ）　（μｍ）
（Ｂ）Ａ＿ｙ　＝　Ａ＿Ｙ／（Ｔ＿Ｍａｇ＊ＣａｍｅｔａＭａｇ＊Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎ＊ｒＲａｄｉａｎ）　（μｍ）
（Ｃ）Ｂ＿ｘ　＝　Ｂ＿Ｘ／（Ｔ＿Ｍａｇ＊ＣａｍｅｔａＭａｇ＊Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎ＊ｒＲａｄｉａｎ）　（μｍ）
（Ｄ）Ｂ＿ｙ　＝　Ｂ＿Ｙ／（Ｔ＿Ｍａｇ＊ＣａｍｅｔａＭａｇ＊Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎ＊ｒＲａｄｉａｎ）　（μｍ）
【００３６】
ステップ１４では、Ｘ側非点補正コイル７による補正量、Ｙ側非点補正コイル８による補正量をそれぞれ計算し、それを非点補正ＤＡＣを介して非点補正コイル７，８に加算する。以下では、Ｘ側非点補正コイル７の加算分（μｍ）をＡ＿ｓｅｔ、Ｙ側非点補正コイル８の加算分（μｍ）をＢ＿ｓｅｔと記載する。
【００３７】
最初に、Ｘ側非点補正コイル７による補正について、場合分けをして説明する。
（１）　Ａ＿ｘ＝Ａ＿ｙ（Ａ＿ｘ＝　Ａ＿ｙ＝０）の場合、Ｘ側非点補正コイル７による補正を行わない。
（２）　Ａ＿ｘ＞Ａ＿ｙ、Ａ＿ｙ≠０の場合、Ａ＿Ｓｅｔ　＝　Ａ＿ｘ　−　（Ａ＿ｘ＊Ａ＿ｙ）^１／２　とする。
（３）　Ａ＿ｘ＜Ａ＿ｙ、Ａ＿ｘ≠０の場合、Ａ＿Ｓｅｔ　＝　Ａ＿ｘ　＋　（Ａ＿ｘ＊Ａ＿ｙ）^１／２　とする。
（４）　Ａ＿ｘ≠０、Ａ＿ｙ＝０の場合、Ａ＿Ｓｅｔ　＝　Ａ＿ｘ／２とする。
（５）　Ａ＿ｘ＝０、Ａ＿ｙ≠０の場合、Ａ＿Ｓｅｔ　＝　Ａ＿ｙ／２とする。
【００３８】
次に、Ｙ側非点補正コイル８による補正について、同様に場合分けをして説明する。
（１）　Ｂ＿ｘ＝Ｂ＿ｙ（Ｂ＿ｘ＝　Ｂ＿ｙ＝０）の場合、Ｙ側非点補正コイル８による補正を行わない。
（２）　Ｂ＿ｘ＞Ｂ＿ｙ、Ｂ＿ｙ≠０の場合、Ｂ＿Ｓｅｔ　＝　Ｂ＿ｘ　−　（Ｂ＿ｘ＊Ｂ＿ｙ）^１／２　とする。
（３）　Ｂ＿ｘ＜Ｂ＿ｙ、Ｂ＿ｘ≠０の場合、Ｂ＿Ｓｅｔ　＝　Ｂ＿ｘ　＋　（Ｂ＿ｘ＊Ｂ＿ｙ）^１／２　とする。
（４）　Ｂ＿ｘ≠０、Ｂ＿ｙ＝０の場合、Ｂ＿Ｓｅｔ　＝　Ｂ＿ｘ／２とする。
（５）　Ｂ＿ｘ＝０、Ｂ＿ｙ≠０の場合、Ｂ＿Ｓｅｔ　＝　Ｂ＿ｙ／２とする。
【００３９】
Ｘ側非点補正コイル７の加算分Ａ＿ｓｅｔ（μｍ）と非点補正ＤＡＣ２９への入力値、及びＹ側非点補正コイル８の加算分Ｂ＿ｓｅｔ（μｍ）と非点補正ＤＡＣ３０への入力値との関係は予め分かっているので、その関係に基づいて非点補正ＤＡＣ２９，３０への入力値を求め、励磁電源１８，１９を制御する。この制御によって非点補正が行われる。
【００４０】
図１０は、非点補正とフォーカス補正を行って試料観察を行う手順の例を示すフローチャートである。
図１０のステップ２１からステップ２４までは図９のステップ１１からステップ１４と同じであるため、説明を省略する。ステップ２１〜２４にて非点補正を行ったのち、自動フォーカス合わせを行って試料の透過電子顕微鏡像を撮像する。
【００４１】
フォーカス合わせは、上述した手順によって行うことができる。すなわち、ステップ２５において、照射電子線を傾斜角ゼロで試料に照射した透過像をＭ×Ｎの画素数で記憶装置にｆ１（ｍ，ｎ）として記録すると共に、傾斜角αで試料に照射した透過像をＭ×Ｎの画素数で記憶装置にｆ２（ｍ，ｎ）として記録し、ステップ２６において、２つの画像ｆ１（ｍ，ｎ），ｆ２（ｍ，ｎ）間の試料面上での移動量（ずれ量）Δｘを計算する。ステップ２８において、この移動量Δｘをもとに、上式（８）〜（１１）に従って対物電流補正値ΔＩを求める。そして、ステップ２９において、求めた対物電流補正値ΔＩを対物電流値に加算することで試料に焦点を合わせることができる。移動量がゼロになるまで、ステップ２８からステップ２６の手順を繰り返してフォーカス合わせを行う。
【００４２】
傾斜角αでの電子線照射は、図３に示すように、２段の偏向コイル４，５により電子線を傾斜して偏向角αとなる偏向データをＲＯＭ４６よりＤＡＣ２６，２７に出力し、ＤＡＣ２６，２７から励磁電源１５，１６にアナログ信号を出力して偏向コイル４，５に電流を流すことにより行うことができる。また、対物電流補正値ΔＩはＤＡＣ２８に出力してレンズデータをアナログ信号に変換する。ＤＡＣ２８は、励磁電源１７にアナログ信号を出力して対物レンズ（コイル）６に電流を出力させる。なお、ステップ２５では、電子線を傾斜させる代わりに、試料ステージ６０を傾斜してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、電子顕微鏡の非点補正を自動的に行うことが可能となり、電子顕微鏡の操作性が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる透過型電子顕微鏡の一例の概略機能ブロック図。
【図２】試料ステージの説明図。
【図３】偏向コイルの説明図。
【図４】画像相関の説明図。
【図５】非点補正コイルの配置を示す概念図。
【図６】照射電子線を変化させたときの透過電子線像の移動軌跡の説明図。
【図７】画像の移動量を定義する図。
【図８】透過電子顕微鏡のレイダイアグラム。
【図９】本発明による非点補正の手順を示すフローチャート。
【図１０】非点補正とフォーカス補正を行って試料観察を行う手順の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１：電子銃、２：第１照射レンズ、３：第２照射レンズ、４：第１偏向コイル、５：第２偏向コイル、６：対物レンズ、７：Ｘ側非点補正コイル、８：Ｙ側非点補正コイル、９：第１中間レンズ、１０：第２中間レンズ、１１：第１投射レンズ、１２：第２投射レンズ、１３〜２３：励磁電源、２４〜３４：ＤＡＣ、３５：マイクロプロセッサ、３６：記憶装置、３７：演算装置、３８：ＣＲＴコントローラ、３９：ＣＲＴ、４０，４１：Ｉ／Ｆ、４２：倍率切替用ロータリーエンコーダ、４３：入力用ロータリーエンコーダ、４４：キーボード、４５：ＲＡＭ、４６：ＲＯＭ、４７：ＴＶカメラ制御部、４８：シンチレータ、４９：ＴＶカメラ、５０：マウス、５１：画像取込みインターフェース、５３：仮想像面、５４：焦点位置、５５：試料面、５６：像面、５７：試料ステージコントローラ、５８：Ｘ方向駆動モータ、５９：Ｙ方向駆動モータ、６０：試料ステージ

Claims

非点補正機構を備える透過電子顕微鏡による試料観察方法において、
光軸に対して所定角度傾斜した電子線を複数の異なる方位角方向から試料に照射し、複数の試料透過電子像を撮像するステップと、
試料透過電子像間の移動量を求め、前記複数の試料透過電子像の移動軌跡によって形成される楕円を求めるステップと、
前記複数の試料透過電子像の移動軌跡を前記楕円と同じ面積の真円とするために必要な前記非点補正機構の制御量を求めるステップと、
求めた制御量によって前記非点補正機構を制御するステップとを含むことを特徴とする試料観察方法。
非点補正機構を備える透過電子顕微鏡による試料観察方法において、
光軸に対して所定角度傾斜した電子線を前記非点補正機構の複数の非点補正方向に関してそれぞれ正負２方向から試料に照射し、複数の試料透過電子像を撮像するステップと、
各非点補正方向に関して正負２方向に傾斜した電子線による２つの試料透過電子像間の移動量を求めるステップと、
互いに直交する２つの非点補正方向に関して求められた２つの移動量を楕円の長軸と短軸としたとき、前記２つの試料透過電子像の移動量を当該楕円と同じ面積の真円の半径とするために必要な前記非点補正機構の制御量を求めるステップと、
求めた制御量によって前記非点補正機構を制御するステップとを含むことを特徴とする試料観察方法。
請求項１又は２記載の試料観察方法において、前記２つの試料透過電子像間の移動量を当該２つの試料透過電子像間の相関強度から計算することを特徴とする試料観察方法。
請求項１〜４のいずれか１項記載の試料観察方法において、前記非点補正機構は相互に４５゜ずらして配置した第１の四極子と第２の四極子を有し、前記非点補正機構を制御するステップを前記第１の四極子と第２の四極子に対して個別に行うことを特徴とする試料観察方法。
請求項１〜４のいずれか１項記載の試料観察方法において、
光軸に対して傾斜角ゼロの電子線を試料に照射したときの試料透過電子像と、光軸に対して所定角度傾斜した電子線を試料に照射したときの試料透過電子像との間の移動量を求めるステップと、
前記２つの試料透過電子像間の移動量からフォーカス補正に必要な対物電流補正値を求めるステップと、
求めた対物電流補正値を対物電流値に加算してフォーカス補正を行うステップとを更に備えることを特徴とする試料観察方法。