JP2007200573A - 電子顕微鏡およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の傾斜角にかかわらず、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像を高感度に得られる電子顕微鏡およびその制御方法を提供する。
【解決手段】電子顕微鏡１００は、試料８を載置し試料８の観察面８ａの傾斜角を変化できる試料ステージ１１を備え、試料８の観察面８ａを、集束した電子線によって走査し、反射電子検出器によって、試料８からの反射電子９を検出するものであって、試料ステージ駆動部１２は、駆動制御部１６の制御により、試料ステージ１１を駆動し試料８の観察面８ａを傾斜させ、反射電子検出器駆動部１７は、駆動制御部１６の制御により、試料ステージ１１の傾斜角に応じて反射電子検出器１０を駆動し、この反射電子検出器１０の検出面１０ａが試料８の観察面８ａに対して平行となるよう傾斜させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料の傾斜角にかかわらず、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像を高感度に得られる電子顕微鏡およびその制御方法に関する。

走査型の電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope: SEM）では、電子線を集束して試料表面を走査し、弾性散乱によって発生した反射電子を反射電子検出器で検出して、反射電子（Back Scattered Electron: BSE）像を得る。例えば、試料の結晶方位情報を得るには、入射電子線の光軸に対する試料表面の傾き（傾斜角）を変えながら、同様に反射電子像を撮像する。

なお、試料表面と同一平面方向に近い低角度に散乱した反射電子からは、主に試料の凹凸に関する情報が得られるが、試料の組成や結晶方位に関する情報はほとんど得られない。このため、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像を得るには、電子線の入射方向と概略逆向きに、試料表面の垂直方向に近い高角度で散乱した反射電子を検出する必要がある。

また、例えば、試料の導電性などのため試料室内を低真空雰囲気として撮像を行う場合は、反射電子は減衰の影響を大きく受ける。したがって、感度の低下を抑制するため、試料と反射電子検出器との間隔を小さくすることが望まれていた。

従来、複数個の反射電子検出器を試料傾斜軸の方向から見て、対物レンズの範囲内にあるように配置した走査電子顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、試料ステージ制御装置が試料傾斜機構および試料水平回転機構を駆動して、試料ステージの試料傾斜角度および水平回転角度を設定し、反射電子を、２つの半導体反射電子検出装置によって検出する走査型電子顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−１８２６２６号公報（段落［００１５］、図１） 特開平７−６６２５３号公報（段落［００１７］、図１）

しかし、従来の走査電子顕微鏡（特許文献１記載）では、２つの反射電子検出器は、対物レンズの外周の外側に位置することになる。このため、多くの場合、低角度で散乱した反射電子を検出することとなるため、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像が得られない問題点があった。また、この走査電子顕微鏡では、反射電子検出器が対物レンズの下面よりも上方に位置している。したがって、試料から反射電子検出器までの距離は、少なくとも作動距離（電子光学系の試料に最も近い箇所から試料までの距離）よりも長くなり、反射電子像の感度が低下する問題点があった。

また、従来の走査型電子顕微鏡（特許文献２記載）では、光軸に対し試料を傾斜させた場合、半導体反射電子検出装置に対し試料表面も傾斜する。このため、半導体反射電子検出装置は、試料表面に対して低角度で反射した反射電子を検出することになり、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像が得られない問題点があった。また、この走査型電子顕微鏡では、充分な感度を得るために試料と半導体反射電子検出器との距離を縮めると、試料を多少傾斜させただけで、試料と半導体反射電子検出器とが接触して損傷が生じる虞がある。このため、充分な傾斜角が得られるように試料と半導体反射電子検出器との距離を大きくすると、反射電子像の感度低下が生じる問題点があった。

そこで、本発明の目的は、試料の傾斜角にかかわらず、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像を高感度に得られる電子顕微鏡およびその制御方法を提供することにある。

本発明による電子顕微鏡は、試料の観察面を所定の傾斜角にしたとき、この傾斜角に応じて反射電子検出器を駆動して、反射電子検出器の検出面が試料の観察面に対して平行になるよう傾斜させるものであって、その具体的手段については、後記する実施形態を通じて、詳細に例示する。

本発明の電子顕微鏡およびその制御方法によれば、試料の傾斜角にかかわらず、試料の組成や結晶方位に依存した反射電子像を高感度に得ることができる。

次に、添付した図面を参照し、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の電子顕微鏡１００を示す構成図である。
この電子顕微鏡１００は、顕微鏡本体６０と、この顕微鏡本体６０を制御する電子顕微鏡制御部２０と、反射電子像の観察を行うための反射電子像観察部３０と、後方散乱電子回折像（Electron Back-Scattering Pattern: EBSP）の測定を行うためＥＢＳＰ測定部４０からなる。

顕微鏡本体６０は、電子源となる電子銃１と、電子銃１から発散された電子線４を所定方向へ引き出す引出電極２と、この電子線４を所定の電圧まで加速する加速電極３と、この電子線４を集束（focusing）するコンデンサレンズ５と、電子線４を偏向させる電磁界を発生する偏向コイル６と、この電子線４を試料８の表面（観察面８ａ）上に収束（convergence）させる対物レンズ７と、試料８を載置した試料ステージ１１と、対物レンズ７と試料８との間に配置された反射電子検出器１０とを具備している。

顕微鏡本体６０は、各々所定の真空度に保たれた複数のチャンバ（図示せず）を備え、前記した各要素は、いずれかのチャンバに収められている。なお、反射電子検出器１０および試料ステージ１１は、所定の真空度に保たれた試料室５０（図２参照）内に収められている。試料室５０内には、さらに、ＥＢＳＰ検出器１８が収容可能である。

顕微鏡本体６０内の電子光学系は、電子線４を発生させて、試料８に集束し、試料８の観察面８ａ上を走査する機能を有する。具体的には、電子線４は、電子銃１、引出電極２、および加速電極３によって射出され、コンデンサレンズ５によって集束され、対物レンズ７によって試料８の観察面８ａ上に収束される。さらに、電子線４は、偏向コイル６によって偏向され、ごく細いビームに収束された電子線４（電子プローブ）が、試料８の観察面８ａ上を走査することとなる。電子線４の照射によって試料８から発生した反射電子９は、反射電子検出器１０によって捉えられ、電気信号に変換される。電子顕微鏡１００は、この電気信号を基に、試料８の走査と同期して、反射電子像を生成する。

なお、電子顕微鏡１００は、偏向コイル６に電流を流さない状態では（すなわち、電子線４を偏向しない状態では）、電子線４の光軸は、鉛直軸と一致し、また、この光軸は、試料８の観察面８ａ上の視野中心を通るように調整されている。

また、電子顕微鏡１００は、試料８の観察面８ａが傾斜しても、対物レンズ７の屈折力（パワー）を制御して、観察面８ａの走査範囲全体に電子線４を継続して合焦させる、いわゆるダイナミックフォーカシング機能を有している。

なお、本説明において、光軸（鉛直軸）に沿って下方向を、Ｚ方向とする。また、ＸＹ面とは、Ｘ軸およびＹ軸に平行で、Ｚ軸と垂直な平面とする。すなわち、ＸＹ面は、水平面である。観察面８ａなどが、水平面となす角度を、傾斜角とする。Ｘ軸とＹ軸とは直角に交わり、また、光軸を中心として、Ｘ方向の方位角を０°とする。

電子顕微鏡制御部２０は、パラメータや指示など、データまたは情報の入力を受け付ける入力装置１４と、対物レンズ７のフォーカシング電流を検出して、対物レンズ７の下面７ａと試料８の観察面８ａとの距離（作動距離）を算出する作動距離検出部１５と、試料ステージ１１を駆動して、試料ステージ１１の傾斜および移動を行わせる試料ステージ駆動部１２と、反射電子検出器１０を駆動して傾斜させる反射電子検出器駆動部１７と、試料ステージ１１の駆動状態と駆動すべき状態とを監視する試料ステージ監視部１３と、反射電子検出器駆動部１７による反射電子検出器１０の駆動および試料ステージ駆動部１２による試料ステージ１１の駆動を制御する駆動制御部１６と、を具備している。

電子顕微鏡制御部２０は、具体的には、複数の入出力装置（Ｉ／Ｏ、Ｉ／Ｆ）（図示せず）を備えたコンピュータ（図示せず）に、複数の付属装置（図示せず）を付設し、各機能部（符号１２〜符号１７）として機能させるプログラムおよびデータを、実行可能にロードしたものである。付属装置は、例えば、機械動力源、これらを駆動する駆動回路、および駆動量を検出するセンサを含む機械駆動装置、および、電流センサなどの物理量検出素子およびその制御回路を含む検出装置である（いずれも図示せず）。

反射電子像観察部３０は、信号処理部３１と、画像表示部３２と、を具備している。
信号処理部３１は、反射電子検出器１０からの電気信号を信号処理し、反射電子像を示す表示用データを生成する。
画像表示部３２は、反射電子検出器１０によって生成された表示用データを用いて、試料８の反射電子像を表示する。

電子顕微鏡１００において、試料８を傾斜させて反射電子像を観察する場合、まず、試料８の所望の傾斜角θａおよび試料８の大きさなどのパラメータを入力装置１４から入力すると、これらのパラメータが試料ステージ監視部１３および駆動制御部１６へ出力される。そして、作動距離検出部１５は、駆動制御部１６へ作動距離の値を出力し、また、試料ステージ駆動部１２は、現在の試料８の傾斜角θｂなど、試料ステージ１１の傾斜移動状態を表す値を試料ステージ監視部１３へ出力する。試料ステージ監視部１３は、所望の傾斜角θａおよび現在の傾斜角θｂを基に、試料ステージ１１を傾斜すべき駆動量を算出し、駆動制御部１６へ出力する。

駆動制御部１６は、入力された作動距離および試料８の大きさから、試料８の観察面８ａと対物レンズ７の下面７ａとが干渉（接触）する駆動限界を算出する。そして、入力装置１４から入力した所望の傾斜角θａが駆動限界より小さければ、試料ステージ駆動部１２を制御して試料ステージ１１を駆動し、試料８の観察面８ａが所望の傾斜角θａになるよう傾斜させる。また、入力装置１４から入力した所望の傾斜角θａが駆動限界以上であれば、表示装置（図示せず）などにより、傾斜角θａの再入力が促される。

なお、この場合、入力装置１４から入力される試料８の大きさとは、原則として、試料ステージ１１の試料載置面の大きさを意味する。ただし、試料８が試料載置面より大きいときは、試料８そのものの大きさを入力する。

駆動制御部１６は、試料ステージ１１が傾斜するのに伴って、反射電子検出器駆動部１７を制御して、反射電子検出器１０を、試料ステージ１１が傾斜したのと同方向に同角度、傾斜させる。すなわち、試料８の観察面８ａに、反射電子検出器１０の検出面１０ａが正対し、観察面８ａと検出面１０ａとが常に平行になるように、試料ステージ１１の傾斜に追随して反射電子検出器１０が傾斜させるよう、制御が行われる。

なお、試料ステージ１１および反射電子検出器１０のＺ方向を除く駆動方向（試料ステージ１１の観察面８ａに沿った駆動方向、および、反射電子検出器１０の検出面１０ａに沿った駆動方向）は、試料８および試料ステージ１１の傾斜方向および傾斜量で傾斜する。したがって、反射電子検出器１０が傾斜している状態で試料ステージ１１を駆動しても（Ｚ方向を除く）、反射電子検出器１０と試料８との位置関係は変化しないので、反射電子検出器１０を別途、駆動する必要がない。

あるいは、次のような別の構成としてもよい。すなわち、電子顕微鏡１００は、さらに、試料８および反射電子検出器１０を傾斜させた状態で試料ステージ１１を駆動し、試料８をＸ方向およびＹ方向へ水平移動させることができる。この場合、まず、入力装置１４から、所望のＸ方向およびＹ方向への移動量を入力すると、この移動量が駆動制御部１６へ出力される。駆動制御部１６は、試料ステージ駆動部１２を制御し、この移動量、試料ステージ１１を水平移動させる。

試料８および反射電子検出器１０を傾斜させた状態で試料ステージ１１を水平移動したり、試料８の観察面８ａの傾斜角を変化させたりすると、試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとの間隔（位置関係）が変わってしまう。このため、駆動制御部１６は、入力装置１４または試料ステージ監視部１３から試料ステージ１１の移動量を読み取り、反射電子検出器駆動部１７を制御して、試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとの間隔（位置関係）が一定に保たれるように、反射電子検出器駆動部１７を制御し、反射電子検出器１０をＺ方向に移動させる。

または、移動量が充分小さい場合、試料ステージ１１の水平移動に合わせて、反射電子検出器１０が、同方向および同距離、移動するように駆動を行うようにしてもよい。このようにしても、試料８と反射電子検出器１０との間隔は、一定に保たれる。

ＥＢＳＰ測定部４０は、ＥＢＳＰ検出器１８と、ＥＢＳＰ検出器駆動部４１と、ＥＢＳＰ解析部４２と、ＥＢＳＰ表示部４３と、を具備している。
ＥＢＳＰ検出器駆動部４１は、アクチュエータおよびその駆動制御回路（いずれも図示せず）を含み、電子顕微鏡制御部２０内の試料ステージ監視部１３の制御によってＥＢＳＰ検出器１８を機械的に駆動する。こうして、試料室５０（図２参照）において、ＥＢＳＰ検出器１８が移動し、その出し入れがなされることとなる。

ＥＢＳＰ検出器１８は、試料８からの後方散乱回折電子を投影する蛍光スクリーン（図示せず）と、この蛍光スクリーンに投影された後方散乱電子回折像を取り込むカメラ（図示せず）とを含む。カメラで取り込まれた後方散乱電子回折像を示す信号またはデータは、ＥＢＳＰ解析部４２へ送られる。
ＥＢＳＰ解析部４２は、例えば、所要の画像解析プログラムがロードされたコンピュータによって構成され、ＥＢＳＰ検出器１８から送られた信号またはデータを解析し、後方散乱電子回折像を示す表示用データを生成する。
ＥＢＳＰ表示部４３は、ＥＢＳＰ解析部４２によって生成された表示用データを用いて、試料８の後方散乱電子回折像を表示する。

ＥＢＳＰ測定の概略について説明すると、次のとおりである。
（１）入力装置１４によってＥＢＳＰ測定の指示が受け付けられ、この指示が駆動制御部１６および試料ステージ監視部１３へ入力される。
（２）駆動制御部１６の制御により、反射電子検出器駆動部１７は、試料ステージ１１を駆動し、試料８の観察面８ａを所定の傾斜角（典型的には、７０°）に傾斜させる。
（３）試料８の観察面８ａが傾斜した後、試料ステージ監視部１３の制御により、ＥＢＳＰ検出器駆動部４１は、ＥＢＳＰ検出器１８を、試料８の観察面８ａへ接近させる。ここで、仮に、試料８の観察面８ａの傾斜角が０°のとき、ＥＢＳＰ検出器１８を接近させると、ＥＢＳＰ検出器１８と試料ステージ１１とが干渉することとなる。
（４）ＥＢＳＰ検出器１８が所定の位置に配置されたら、電子線４の照射を開始する。
（５）試料８から発生した後方散乱電子が、ＥＢＳＰ検出器１８により検出される。
こうして、ＥＢＳＰ測定部４０において、後方散乱電子回折像の生成および表示が行われる。

図２は、電子線４の照射方向に見た試料室５０内を示す平面構造図である。
試料ステージ１１は、この図の左方に位置し、試料室５０外にある試料ステージ駆動部１２（図１参照）に、Ｘ軸周りに回転する駆動軸（図示せず）によって機械的に接続されている。試料ステージ駆動部１２によって駆動軸が駆動されると、試料ステージ１１はＸ軸周りに回動してＹ方向に傾斜し、試料８の観察面８ａも、同様にＹ方向に傾斜する。

試料ステージ１１の傾斜軸は、試料８の観察面８ａ上に位置し、電子線４（図１参照）の光軸と交わっている。したがって、試料ステージ１１の傾斜角にかかわらず、得られる反射電子像において、視野中心は移動しない。なお、試料ステージ１１は、ユーセントリックステージであってもよい。

反射電子検出器１０は、試料ステージ１１の反対側から（すなわち、図２において、右側から左側へ向かう方向に）挿入され、Ｘ軸周りに回転する駆動軸を介して、反射電子検出器駆動部１７へ機械的に接続されている。反射電子検出器駆動部１７は、試料室５０外（すなわち、真空外）に駆動力源（例えば電気モータ（図示せず））を備え、駆動軸を介して、反射電子検出器１０を回動してＹ方向に傾斜させる。このような構成により、試料ステージ１１の駆動範囲を広く確保できる。

反射電子検出器１０には、電子線４を通過させるための切欠部１０ｃが設けられている。切欠部１０ｃは、Ｙ軸に沿って細長い形状を有し、一端は、反射電子検出器１０の検出面１０ａの概略中央に位置し、他端は、検出面１０ａの外周に達している。切欠部１０ｃが、このような形状であることにより、反射電子検出器１０をＹ方向に傾斜させても、電子線４が遮られず、その軌道が確保される。

比較例として、反射電子検出器１０に円形状の孔を設けた場合について説明すると、この場合、反射電子検出器１０が傾斜したとき、電子線４は反射電子検出器１０の検出面１０ａに対して斜めに入射するため、電子線４の全部または一部が遮られることとなる。

次に、電子顕微鏡１００が、反射電子像の観察形態から、後方散乱電子回折（EBSD: electron backscatter diffraction）像の測定形態へ遷移する手順について説明する。電子顕微鏡１００は、後方散乱電子回折像の測定形態のとき、同一の視野中心を有する反射電子像の観察を同時的に行うことができる。
図３は、反射電子像の観察状態から、後方散乱電子回折像の測定状態へ至る各段階における各要素の配置状態を示す側面図である。

ＥＢＳＰ検出器１８は、ＥＢＳＰ測定状態では、試料室５０（図２参照）内に前記した蛍光スクリーン（図示せず）を有する検出面１８ａが突出し、後方散乱電子を投影して後方散乱電子回折像を生成する機能を有する。

まず、後方散乱電子回折像の測定を行う場合には、入力装置１４（図１参照）へ後方散乱電子回折像の測定を行う指示を入力すると、駆動制御部１６（図１参照）は、試料ステージ監視部１３から読み込むか、もしくは入力装置１４から入力されたパラメータ（試料８の大きさ、試料８の傾斜角θ、作動距離ｗ、反射電子像の視野中心の座標）を基に、反射電子検出器１０の駆動量を算出する。

そして、図３（ａ）に示すように、まず、反射電子像の撮像状態において、試料８は、所定の傾斜角θ（典型的には、７０°）傾斜し、ＥＢＳＰ検出器１８が、試料８へ接近する。このとき、反射電子検出器１０の検出面１０ａと、試料８の観察面８ａとは平行であるから、観察面８ａに対して高角度で散乱する反射電子９（図１参照）を検出するので、容易に組成や結晶方位に依存した反射電子像を観察できる。しかし、反射電子検出器１０がＥＢＳＰ検出器１８と試料８との間に位置しているため、ＥＢＳＰ検出器１８による後方散乱電子の検出は、反射電子検出器１０によって障害を受ける。

次に、図３（ｂ）に示すように、反射電子検出器駆動部１７（図１参照）は、算出された駆動量を基に、反射電子検出器１０を駆動し、試料ステージ１１からＹ方向に距離ΔＹ′離れるよう移動させる。

次に、図３（ｃ）に示すように、反射電子検出器駆動部１７（図１参照）は、反射電子検出器１０を、反射電子検出器１０の検出面１０ａの中心を回転軸として、Ｘ軸周りに（１８０−θ）°（この例では１１０°）反時計方向（つまり、反射電子検出器１０の上端がＥＢＳＰ検出器１８へ向かう方向）へ回転（傾斜）させる。

そして、図３（ｄ）に示すように、反射電子検出器駆動部１７（図１参照）は、反射電子検出器１０を駆動し、試料８の観察面８ａの下方まで、Ｚ方向に距離ΔＺ′鉛直に移動させる。

図３（ｂ）を参照して説明した距離ΔＹ′は、反射電子検出器１０を水平にし（図３（ｃ）参照）、下方へ移動させたとき（図３（ｄ）参照）、反射電子検出器１０が試料８に接触しない距離とする。また、図３（ｄ）を参照して説明した距離ΔＺ′は、反射電子検出器１０を下方に移動させたとき、反射電子検出器１０が、試料８からＥＢＳＰ検出器１８へ向かう後方散乱電子を遮蔽しない距離とする。

こうして、後方散乱電子回折像の測定を行う場合に、反射電子検出器１０による障害が防止される。なお、後方散乱電子回折像の測定では、試料８の傾斜角θは、典型的には７０°であるが、傾斜角θを７０°以外の値としてもよい。また、反射電子検出器１０の検出面１０ａが試料８に向くので、後方散乱電子回折像とともに、同一の視野中心を有する反射電子像を同時的に得ることができる。

あるいは、反射電子検出器１０を、次のように移動させてもよい。
（１）図３（ａ）および図３（ｂ）に示す手順を、同様に行う。
（２）次に、反射電子検出器１０を、図３（ｃ）に示すように（１８０−θ）[°]回転させる代わりに、Ｘ軸周りに時計方向（反射電子検出器１０の上端が試料８へ向かう方向）へθ[°]回転させ、水平状態にする。
（３）そして、図３（ｄ）に示すようにＺ方向に下方へ駆動する代わりに、対物レンズ７の下面７ａ（Ｚ＝０面）付近へ上方に移動させる。この際、後方散乱電子回折像の測定の障害とならないように、適宜、Ｙ方向にも移動させるとよい。
このような手順を行ったときも、反射電子検出器１０の検出面１０ａが試料８に向くので、同様に、後方散乱電子回折像とともに、同一の視野中心を有する反射電子像を同時的に得ることができる。

図４は、電子顕微鏡１００による試料８の観察および測定の手順を示すフローチャートである（適宜、図１、図２および図３参照）。
はじめに、試料８を傾斜させないときの反射電子像を観察する手順を実行する。
なお、既に、反射電子検出器１０が試料室５０内に挿入され、目的の視野が導入されているものとする。

まず、試料８の観察面８ａおよび反射電子検出器１０の検出面１０ａを水平にしておく（ステップＳ１０１）。したがって、電子線４の入射方向（光軸方向）に対して試料８の観察面８ａが垂直になり、観察面８ａに対して、反射電子検出器１０の検出面１０ａが平行になる。

次に、反射電子像の観察を行う（ステップＳ１０２）。

次に、試料８を傾斜させたときの反射電子像を観察する手順に移る。
まず、入力装置１４を操作して、試料８の大きさ（傾斜方向の長さ）Ｌ、作動距離ｗ、試料８の傾斜角θを設定する（ステップＳ１０３）。

駆動制御部１６は、入力された試料８の大きさなどのパラメータを基に、試料８を傾斜させる駆動限界を算出する（ステップＳ１０４）

そして、駆動制御部１６は、設定された傾斜角θは駆動限界未満か否かを判断する（ステップＳ１０５）。

設定された試料８の傾斜角θが、算出された駆動限界以上である場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０３へ戻り、試料８の傾斜角θまたは作動距離ｗを再設定する。

設定された試料８の傾斜角θが、ステップＳ１０４で算出された駆動限界未満である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、反射電子検出器駆動部１７および試料ステージ駆動部１２は、試料８と反射電子検出器１０とを駆動し、その観察面８ａおよび検出面１０ａを傾斜角θとする（ステップＳ１０６）。このとき、試料８が傾斜するときの中心は反射電子画像上に表示された中心座標となる。

そして、傾斜角θにおける反射電子像の観察を行う（ステップＳ１０７）。

次に、後方散乱電子回折像の測定を行う手順に移る。
後方散乱電子回折像の測定を行わない場合は（ステップＳ１０８のＮｏ）、観察および測定の全手順を終了する。
引き続き、後方散乱電子回折像の測定を行う場合は（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、入力装置１４から、表示されている反射電子像の中心となる点Ａの座標を入力する（ステップＳ１１１）。あるいは、試料ステージ監視部１３から、自動的に点Ａの座標が読み込まれるようにしてもよい。

駆動制御部１６は、入力された点Ａの各座標、試料８の大きさ、および試料８の傾斜角θを基に、移動に際して反射電子検出器１０が対物レンズ７などに干渉（接触）しないように、反射電子検出器１０のＹ方向の移動量ΔＹ′およびＺ方向の移動量ΔＺ′を算出する（ステップＳ１１２）。

反射電子検出器駆動部１７は、駆動制御部１６の制御により、反射電子検出器１０を駆動し、傾斜角を維持した状態で、Ｙ方向へ距離ΔＹ′移動させる（ステップＳ１１３）。つまり、反射電子検出器１０は、試料ステージ１１に対して、離隔する。

そして、反射電子検出器１０を駆動し、角度（１８０−θ）[°]、反時計方向（反射電子検出器１０の上端が、ＥＢＳＰ検出器１８へ近づく方向）へ回転させる（ステップＳ１１４）。したがって、反射電子検出器１０は、検出面１０ａを上向きとして、水平状態になる。

さらに、反射電子検出器１０を駆動し、Ｚ方向（下方）へ距離ΔＺ′移動させる（ステップＳ１１５）。

こうして、反射電子検出器１０は、ＥＢＳＰ検出器１８による測定の障害とならない位置へ退避することとなる。反射電子検出器１０は、この位置においても反射電子９を検出できるので、反射電子像の観察を行うことができる。つまり、同一視野の後方散乱電子解析像の測定と反射電子像の観察とを同時に行うことができる。

そして、後方散乱電子回折像の測定を行う（ステップＳ１１６）。

次に、図５および図６を参照し、試料８および反射電子検出器１０の駆動の概念について説明する。
以下の説明において、試料８の観察面８ａ（図１参照）は、おおよそ試料ステージ１１（図１参照）の試料載置面程度以上の大きさを有しているものとする。すなわち、試料ステージ１１の駆動に際して、対物レンズ７に接触する可能性があるのは、試料８であるとする。試料ステージ１１の試料載置面に比べて、試料８が非常に小さい場合には、試料ステージ１１の駆動に際して、対物レンズ７に接触する可能性があるのは、試料ステージ１１の試料載置面であるから、以下の説明において、試料８の観察面８ａを、試料ステージ１１の試料載置面に読み替えればよい。

図５は、傾斜させた試料８の観察面８ａ（図１参照）と、対物レンズ７との位置関係を詳細に示す概念図である。
まず、図５（ａ）を参照し、傾斜した試料８の観察面８ａの位置関係を表すための各点について規定する。試料８の観察面８ａは、ＹＺ面に沿って大きさ（長さ）Ｌを有し、傾斜角θで、水平面から傾斜しているものとする。また、対物レンズ７の下面７ａは、Ｚ＝０となる水平面であるとする。

図５（ａ）に示す各点（点Ｂ，点Ｏ，点Ｐ，点Ｓ）は、いずれも、Ｘ＝ａとなる同一平面上（ＹＺ平面上）に位置している。観察面８ａ上の一端（傾斜させたときの下端）を点Ｂ（ａ，ｂ_Ｂ，ｃ_Ｂ）とし、他端（傾斜させたときの上端）を点Ｐ（ａ，０，ｃ_Ｐ）とする。また、点ＢからＹ＝０となるＸＺ平面上に法線を引いたとき、この法線とこのＸＺ平面との交点を点Ｏ（ａ，０，ｃ_Ｂ）とする。この平面と、点Ｏおよび点Ｐを通り対物レンズ７の下面７ａへ引いた法線との交点を、点Ｓ（ａ，０，０）とする。

したがって、線分ＢＰの長さＢＰは、試料８の観察面８ａの大きさを意味するため、次式が成り立つ。
ＢＰ＝Ｌ …（１）

また、線分ＯＰの長さＯＰは、式（１）および試料８の傾斜角θから、次式で求めることができる。
ＯＰ＝Ｌ・sin θ …（２）

したがって、式（２）および試料８が水平であるときの作動距離ｗから、次式を満足する範囲内で、試料８を傾斜させることができる。
Ｌ ＜ ｗ ／ sin θ …（３）

また、式（３）の条件を満たせば、試料８の位置にかかわらず観察を行うことができる。

次に、図５（ｂ）を参照し、試料ステージ１１をＸＹ駆動する（水平移動させる）ときの反射電子検出器１０の駆動限界について説明する。
前記したように、反射電子検出器１０および試料８が傾斜している状態であっても、試料ステージ１１を駆動したとき（Ｚ方向を除く）、反射電子検出器１０と試料８との位置関係は変化しないので、反射電子検出器１０を別途、駆動させる必要はない。この場合、試料８に対して駆動制限が生じ、後記する式（５）によって、駆動限界が求められる。

あるいは、前記した別の構成の場合、試料ステージ１１をＸＹ駆動し、Ｘ方向およびＹ方向に移動させた（つまり、水平移動させた）場合、試料ステージ１１の傾斜軸はＸ軸に平行であるから、試料ステージ１１のＹ方向の移動量を考慮して、反射電子検出器１０を駆動すればよい。この場合、試料８および反射電子検出器１０が、いずれも傾斜角θで傾斜しているので、試料８の観察面８ａの視野中心（光軸との交点）のＺ座標が変化し、反射電子検出器１０の検出面１０ａの中心点との距離も変化する。したがって、観察面８ａの移動に合わせて反射電子検出器１０との距離を保つには、反射電子検出器１０をＺ方向に駆動する必要がある。

図５（ｂ）において、図５（ａ）に示した各点（点Ｂ，点Ｏ，点Ｐ，点Ｓ）については、既に規定したとおりである。試料ステージ１１が移動する前の試料８の観察面８ａを面αとし、試料ステージ１１が移動した後の試料８の観察面８ａを面α′とする。面αと面α′とのＹ方向の距離を距離ΔＹとする。なお、距離ΔＹは、試料ステージ監視部１３によって、試料ステージ駆動部１２の制御量を基に、試料ステージ１１の座標を検出することにより、求めることができる。

次の点Ａ，点Ａ′，点Ａ″は、前記した各点（点Ｂ，点Ｏ，点Ｐ，点Ｓ）が位置する同一平面（Ｘ＝ａとなる平面）上に位置するものとする。
移動前の観察面８ａを示す面αにおける視野中心に相当する点を点Ａ（ａ，ｂ，ｃ）とし、移動後の観察面８ａにおける視野中心に相当する点を点Ａ′（ａ′，ｂ′，ｃ′）とする。そこで、点Ａ′の各座標は、点Ａの各座標を用いて、次式で表すことができる。
ａ′＝ａ
ｂ′＝ｂ
ｃ′＝ｃ−ΔＹ・tan θ

また、点Ａを通り、Ｙ＝０となる鉛直な平面に法線を引いたとき、この法線と面α′との交点を点Ａ″（ａ″，ｂ″，ｃ″）とする。そこで、点Ａ″の各座標は、点Ａの各座標値を用いて、次式で表すことができる。
ａ″＝ａ
ｂ″＝ｂ＋ΔＹ
ｃ″＝ｃ

ここで、試料ステージ１１が、Ｙ方向に、距離ΔＹ移動したとする。すなわち、試料８の観察面８ａが、面αから面α′になったとする。
線分ＡＡ″は、Ｙ軸に平行であるから、線分ＡＡ″の長さＡＡ″は、距離ΔＹと、次式の関係にある。
ＡＡ″＝ΔＹ …（４）

このとき、試料８の観察面８ａについて、Ｚ方向の移動量を示す距離ΔＺは、線分ＡＡ′の長さＡＡ′に等しい。したがって、試料８の観察面８ａについて、Ｚ方向の移動量である距離ΔＺを求めるには、線分ＡＡ′の長さＡＡ′を求めればよい。

ここで、式（４）より、線分ＡＡ′の長さＡＡ′は、次式で与えられる。
ΔＺ＝ＡＡ′＝ΔＹ・tan θ …（５）

したがって、試料ステージ１１が水平移動した場合（Ｘ，Ｙ方向に駆動した場合）、Ｙ方向に移動した距離ΔＹを基に、式（５）を用いて、観察面８ａのＺ方向の変化量を示す距離ΔＺを求める。そして、反射電子検出器１０を駆動し、Ｚ方向へ距離ΔＺ移動させる。こうして、試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとの位置関係を同一に保つことができる。

次に、図６（ａ）を参照し、試料ステージ１１が駆動するときの反射電子検出器１０の駆動制限について説明する。
反射電子検出器１０をＺ方向に駆動する場合、反射電子検出器１０の検出面１０ａと、対物レンズ７の下面７ａとが干渉（接触）しないようにする必要がある。

前記した各点（点Ａ，点Ｂ，点Ｏ，点Ｐ）（図５参照）を基準として、点Ｄ，点Ｆ，点Ｈ，点Ｉ，点Ｑを、次の通り規定する。反射電子検出器１０が水平状態にあるとき、これらの各点は、Ｘ＝ａとなる同一平面上にある。また、反射電子検出器１０は、既知の大きさ（長さ）Ｍを有している。

反射電子検出器１０が傾斜するとき、その傾斜軸は、反射電子像の視野の中心を通る。さらに、試料ステージ１１をＸＹ駆動しても、反射電子検出器１０と試料８との相対位置は変化しない。ここで、点Ａを通り反射電子検出器１０の検出面１０ａへ法線を引いたとき、この法線と反射電子検出器１０の検出面１０ａとの交点を点Ｄ（ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ，ｃ_Ｄ）とする。この線分ＡＤの長さＡＤは、試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとの間隔ｄを意味する。したがって、長さＡＤは、既知であり、傾斜角θにかかわらず一定になるよう制御されている。

そこで、線分ＡＤの長さＡＤと間隔ｄとの関係は、次式の通りである。
ＡＤ＝ｄ …（６）

したがって、点Ｄ（ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ，ｃ_Ｄ）の各座標は、次式の通りである。
ａ_Ｄ＝ａ
ｂ_Ｄ＝ｂ＋ｄ・sin θ
ｃ_Ｄ＝ｃ−ｄ・cos θ

また、反射電子検出器１０の傾斜軸は、反射電子像の視野の中心を通るから、点Ｄは反射電子検出器１０の検出面１０ａの中点である。ここで、点ＤからＹ＝０となる平面へ法線を引いたとき、この法線とこの平面との交点を点Ｑ（ａ_Ｑ，ｂ_Ｑ，ｃ_Ｑ）とする。すると、点Ｑの各座標は、次の通りである。
ａ_Ｑ＝ａ
ｂ_Ｑ＝０
ｃ_Ｑ＝ｃ−ｄ・cos θ

さらに、点Ａを通り、線分ＤＱへ垂線を引いたとき、この垂線と線分ＤＱとの交点を点Ｈ（ａ_Ｈ，ｂ_Ｈ，ｃ_Ｈ）とする。したがって、点Ｈの各座標は、次の通りである。
ａ_Ｈ＝ａ
ｂ_Ｈ＝ｂ
ｃ_Ｈ＝ｃ−ｄ・cos θ

したがって、線分ＡＨの長さＡＨは、次式で与えられる。
ＡＨ＝ｄ・cos θ …（７）

また、反射電子検出器１０の上端を点Ｆ（ａ_Ｆ，ｂ_Ｆ，ｃ_Ｆ）とすると、線分ＤＦの長さＤＦは、次式で与えられる。
ＤＦ＝Ｍ／２ …（８）

ここで、点Ｆを通りＺ＝ｃ_Ｄとなる平面へ法線を引いたとき、この法線とこの平面（Ｚ＝ｃ_Ｄ）との交点を点Ｉ（ａ_Ｉ，ｂ_Ｉ，ｃ_Ｉ）とすると、点Ｉの座標は、次式の通りとなる。
ａ_Ｉ＝ａ
ｂ＜ｂ_Ｉ＜ｂ_Ｅ
ｃ_Ｉ＝ｃ−（Ｍ・sin θ）／２

したがって、線分ＦＩの長さＦＩは、次式で与えられる。
ＦＩ＝（Ｍ・sin θ）／２ …（９）

点Ｆは、θ[°]傾斜した反射電子検出器１０の上端であるから、点Ｆが、対物レンズ７の下面７ａ（Ｚ＝０面）と干渉しないように、駆動範囲を制限すればよい。このためには、点ＦのＺ座標であるｃ_Ｆについて、ｃ_Ｆ＞０が満たされればよい。

点ＦのＺ座標であるｃ_Ｆは、式（８）および式（９）から、次式により求めることができる。
ｃ_Ｆ＝ｃ−ｄ・cos θ−（Ｍ・sin θ）／２ …（１０）

したがって、反射電子検出器１０を、Ｚ方向に駆動する場合の条件は、式（１０）より、次式が満足されていることである。
ｃ−ｄ・cos θ−（Ｍ・sin θ）／２ ＞ ０ …（１１）

このように、式（１１）の条件を満足すれば、反射電子検出器１０と対物レンズ７の下面７ａとの干渉を回避できる。

次に、図６（ｂ）を参照し、反射電子像の撮像状態から後方散乱電子回折像の撮像状態に移行するに当たって、反射電子検出器１０を退避させる場合の移動距離の算出方法について、詳細に説明する。

はじめに、反射電子検出器１０を水平方向（Ｙ方向）に退避させる距離ΔＹ′の算出方法について説明する。
ここで、図６（ａ）に示した各点（点Ａ，点Ｂ，点Ｄ，点Ｆ，点Ｏ，点Ｐ，点Ｑ）を基準として、点Ｃ，点Ｅ，点Ｒを次のように設定した。これらの各点は、Ｘ＝ａとなる同一平面上にある。点Ａを通り、Ｚ＝ｃ_Ｂとなる水平面へ法線を引いたとき、この法線とＺ＝ｃ_Ｂとなる面との交点を点Ｃとすると、点Ｃの座標は（ａ，ｂ，ｃ_Ｂ）である。また、点Ａを通り、Ｙ＝０となる鉛直面へ法線を引いたとき、この法線とＹ＝０となる面との交点を点Ｒとすると、点Ｒの座標は（ａ，０，ｃ）である。

線分ＡＲの長さＡＲは、次式で表される。
ＡＲ＝ｂ …（１３）

したがって、線分ＢＣの長さＢＣは、次式で求めることができる。
ＢＣ＝Ｌ・cos θ − ｂ …（１４）

ここで、反射電子検出器１０の下端を点Ｅ（ａ_Ｅ，ｂ_Ｅ，ｃ_Ｅ）とすると、点Ｅの各座標は、次式で表される。
ａ_Ｅ＝ ａ
ｂ ＜ ｂ_Ｅ
ｃ_Ｅ＝ ｃ−ｄ・cos θ ＋ （Ｍ・sin θ）／２

線分ＥＦの長さＥＦは、反射電子検出器１０の大きさ（長さ）Ｍ（図６（ａ）参照）を意味する。また、この反射電子検出器１０が反時計方向に（１８０−θ）[°]回転した後の点Ｄ、点Ｅ、点Ｆをそれぞれ点Ｄ′（ａ_Ｄ′，ｂ_Ｄ′，ｃ_Ｄ′）、点Ｅ′（ａ_Ｅ′，ｂ_Ｅ′，ｃ_Ｅ′）、点Ｆ′（ａ_Ｆ′，ｂ_Ｆ′，ｃ_Ｆ′）とする。なお、線分Ｅ′Ｆ′は、線分ＢＯと平行である。

点Ｄ′（ａ_Ｄ′，ｂ_Ｄ′，ｃ_Ｄ′）の各座標は、次の通りである。
ａ_Ｄ′＝ａ
ｂ_Ｅ′＜ｂ_Ｄ′＜ｂ_Ｆ′
ｃ_Ｄ′＝ｃ−ｄ・cos θ

また、点Ｅ′（ａ_Ｅ′，ｂ_Ｅ′，ｃ_Ｅ′）の各座標は、次の通りである。
ａ_Ｅ′＝ａ
ｂ_Ｄ＜ｂ_Ｅ′＜ｂ_Ｄ′
ｃＥ′＝ｃ−ｄ・cos θ

また、点Ｆ′（ａ_Ｆ′，ｂ_Ｆ′，ｃ_Ｆ′）の各座標は、次の通りである。
ａ_Ｆ′＝ａ
ｂ_Ｄ′＜ｂ_Ｆ′
ｃ_Ｆ′＝ｃ−ｄ・cos θ

このとき、移動量ΔＹ′について、点Ｅ′のＹ座標であるｂ_Ｅ′と、点ＢのＹ座標であるｂ_Ｂとについて、ｂ_Ｂ＜ｂ_Ｅ′の関係が成り立っていればよい。したがって、線分ＢＣと反射電子検出器１０の大きさＭとを基に、距離ΔＹ′が算出できる。したがって、反射電子検出器１０がＹ方向に移動する距離ΔＹ′は、式（８）および式（１４）から、次式で求めた値より大きくすればよい。
ΔＹ′＝Ｌ・cos θ − ｂ ＋ Ｍ／２ …（１５）

したがって、反射電子検出器１０が、まず、Ｙ方向に、式（１５）によって求めた距離ΔＹ′移動すれば、次に、反射電子検出器１０が、反時計方向に（１８０−θ）[°]回転し（反射電子検出器１０の検出面１０ａが対物レンズ７の下面７ａに対して平行になった後）Ｚ方向に移動するとき、試料８と干渉しない。

次に、距離ΔＺ′の算出方法について説明する。
まず、既に規定した各点（点Ａ，点Ｂ，点Ｃ，点Ｄ，点Ｅ，点Ｆ，点Ｏ，点Ｐ，点Ｑ，点Ｒ，点Ｄ′，点Ｅ′，点Ｆ′）を基準とする。点Ｄを通りＹ＝０となる平面へ法線を引いたとき、この法線と線分ＢＰとの交点を点Ｇとすると、点Ｇ（ａ_Ｇ，ｂ_Ｇ，ｃ_Ｇ）の座標の各値は、次の通りである。
ａ_Ｇ＝ａ
ｂ_Ｇ＝ｂ＋ｄ・sin θ−ｄ／sin θ
ｃ_Ｇ＝ｃ−ｄ・cos θ

ここで、反射電子検出器１０の検出面１０ａを示す線分Ｅ′Ｆ′が、線分ＢＯと同一面となれば、点Ｂは、試料８の観察面８ａの下端を示すから、反射電子検出器１０が後方散乱電子回折像の測定の障害とならない。そのための移動量を示す距離ΔＺ′は、線分ＯＱの長さＯＱと等しいから、長さＯＱを求めて、距離ΔＺ′とすればよい。

線分ＯＰの長さＯＰは、次式で求めることができる。
ＯＰ＝Ｌ・sin θ …（１６）

また、線分ＧＰの長さＧＰは、次式で求めることができる。
ＧＰ＝ＡＰ−ＡＧ
＝ｂ／cos θ − ｄ／tan θ …（１７）

したがって、線分ＰＱの長さＰＱは、式（１７）より、次式の通りとなる。
ＰＱ＝ｂ・tan θ − ｄ・cos θ …（１８）

よって線分ＯＱの長さＯＱ、つまり距離ΔＺ′は、式（１６）および式（１８）より、次式の通りとなる。
ΔＺ′＝ＯＰ−ＰＱ
＝Ｌ・sin θ − （ｂ・tan θ − ｄ・cos θ） …（１９）

したがって、式（１５）を用いて求めた距離ΔＹ′の値と、式（１９）を用いて求めた距離ΔＺ′の値とを用いて、反射電子検出器駆動部１７が反射電子検出器１０を駆動すれば、反射電子検出器１０がＥＢＳＰ検出器１８（図３参照）を遮らず、後方散乱電子回折像の測定に支障が生じない。

本実施形態の電子顕微鏡１００および電子顕微鏡１００を用いた撮像方法によれば、例えば、次の効果が得られる。

（１）試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとが、平行になるよう制御されるので、観察面８ａから高角度で散乱した反射電子９が検出され、試料８の傾斜角にかかわらず、試料８の組成や結晶方位に依存した反射電子像を得ることができる。
（２）試料８の観察面８ａと反射電子検出器１０の検出面１０ａとが、平行になるよう制御されるので、観察面８ａと検出面１０ａとの間隔を小さくしても、試料８の傾斜によって試料８と反射電子検出器１０とが干渉しないため、感度を向上できる。
（３）試料８と反射電子検出器１０とが干渉しないように、駆動制御部１６が反射電子検出器１０の傾斜限界を算出し、反射電子検出器駆動部１７が、この傾斜限界未満で、反射電子検出器１０を駆動するようにした。このため、試料８を傾斜させたとき、試料８と反射電子検出器１０とが干渉しないため、試料８と反射電子検出器１０とが接触して損傷することがない。
（４）反射電子検出器１０が後方散乱電子回折像の測定の障害とならない箇所まで移動可能なので、反射電子像の観察および後方散乱電子回折像の測定を同時に行える。
（５）試料８を傾斜させて、後方散乱電子回折像を測定するとき、組成や結晶方位に依存した反射電子像も得られる。したがって、視野探しが容易となり、また、結晶方位像と結晶方位に依存した反射電子像とを容易に対比させて観察／測定を行える。
（６）反射電子検出器１０に、反射電子検出器１０の傾斜方向に細長い切欠部１０ｃを設け、電子線４が通過するようにしたため、反射電子検出器１０を傾斜させても、電子線４が遮られない。
（７）一般に、試料８を傾斜させた状態で反射電子像の観察を行う場合は、反射電子検出器１０と試料８との干渉を防止するため、試料８の大きさや傾斜角、作動距離などの制限が大きかった。しかし、本実施形態の電子顕微鏡１００では、試料８の傾斜に合わせて反射電子検出器１０が傾斜するようにしたため、試料８と反射電子検出器１０とが干渉（接触）して損傷することがなく、試料８の傾斜角を大きくすることができる。
（８）一般に、後方散乱電子回折法による測定を行う場合、試料８を大きく（典型的には７０°前後に）傾斜させるため、対物レンズ７と試料８との間に反射電子検出器１０を挿入することが困難であった。しかし、本実施形態の電子顕微鏡１００では、反射電子検出器１０の検出面１０ａを上向きに水平にして試料８の下方に移動するようにした（あるいは、反射電子検出器１０の検出面１０ａを下向きに水平にして試料８の上方に移動するようにした。）。このため、同一の視野中心を有する反射電子像および後方散乱電子解析像が同時的に得られる。
（９）同一の視野中心を有する組成や結晶方位に依存した反射電子像および後方散乱電子解析像が同時的に得られるので、反射電子像を観察しながら、後方散乱電子回折像において目的の視野を容易に導入できる。また、反射電子像と後方散乱電子解析像を比較参照することが容易になる。

（比較例）
次に、図７を参照し、比較例の反射電子像の撮像方法および後方散乱電子回折像の撮像方法について説明する。

図７（ａ）に示すように、試料８の反射電子像を得ようとする場合、一般的に、試料８を水平状態とし、反射電子検出器１０を対物レンズ７と試料８との間に挿入して、試料８の上方へ向かう反射電子９を検出する。

しかし、図７（ｂ）に示すように、試料８が傾斜した状態であるとき、反射電子検出器１０の検出面１０ａは、試料８の観察面８ａに対して正対せず、傾斜してしまう。このため、高角度で反射した反射電子９が検出されず、組成や結晶方位に関する情報が乏しくなる。また、試料８と反射電子検出器１０とが干渉するため、試料８の傾斜角度を大きくすることができない。あるいは、傾斜角度を大きくするためには、反射電子検出器１０の検出面１０ａと試料８の観察面８ａとの間隔を大きくしなければならないので、反射電子検出器１０の実効感度が低下し、得られる反射電子像の画質が低下する。

図７（ｃ）に示すように、後方散乱電子回折（electron backscatter diffraction: EBSD）法による測定を行う場合、電子線４の入射方向に垂直な平面に対して、試料８の観察面８ａを、例えば７０°傾斜させる。このため、傾斜させない反射電子検出器１０を挿入すると、試料８、反射電子検出器１０、またはＥＢＳＰ検出器１８を損傷する可能性がある。したがって、この場合、後方散乱電子回折像とともに、反射電子像を得ることはできない。

反射電子像観察および後方散乱電子回折法などの分析に利用できる。したがって、半導体、材料など分野を問わずに適用できる。また、例えば、試料室内を低真空にして観察等を行わなければならない場合は、反射電子の減衰が大きくなるが、本発明によれば、試料と反射電子検出器との間隔を小さくできるので、低真空雰囲気においても、良好な反射電子像が得られる。

本発明による一実施形態の電子顕微鏡を示す構成図である。 電子線の照射方向に見た試料室内を示す平面構造図である。 反射電子像の観察状態から、後方散乱電子回折像の測定状態へ至る各段階における各要素の配置状態を示す側面図である。 電子顕微鏡による試料の観察および測定の手順を示すフローチャートである。 傾斜させた試料の観察面と、対物レンズとの位置関係を詳細に示す概念図である。 試料ステージが駆動するときの反射電子検出器の駆動制限、および、反射電子像の撮像状態から後方散乱電子回折像の撮像状態に移行するに当たって、反射電子検出器を退避させる場合の移動距離の算出方法を示す概念図である。 比較例の反射電子像の撮像方法および後方散乱電子回折像の撮像方法を示す側面図である。

符号の説明

１ 電子銃（電子光学系）
２ 引出電極（電子光学系）
３ 加速電極（電子光学系）
４ 電子線
５ コンデンサレンズ（電子光学系）
６ 偏向コイル（電子光学系）
７ 対物レンズ（電子光学系）
７ａ 対物レンズの下面（電子光学系）
８ 試料
８ａ 試料の観察面
９ 反射電子
１０ 反射電子検出器（反射電子検出器）
１０ａ 反射電子検出器の検出面（検出面）
１０ｃ 反射電子検出器の切欠部（切欠部）
１１ 試料ステージ（試料ステージ）
１２ 試料ステージ駆動部（試料ステージ駆動部）
１３ 試料ステージ監視部
１４ 入力装置
１５ 作動距離検出部
１６ 駆動制御部（駆動制御部）
１７ 反射電子検出器駆動部（反射電子検出器駆動部）
１８ ＥＢＳＰ検出器
１８ａ ＥＢＳＰ検出器の検出面
２０ 電子顕微鏡制御部
３０ 反射電子像観察部
３１ 信号処理部
３２ 画像表示部
４０ ＥＢＳＰ測定部
４１ ＥＢＳＰ検出器駆動部
４２ ＥＢＳＰ解析部
４３ ＥＢＳＰ表示部
５０ 試料室
６０ 顕微鏡本体
１００ 電子顕微鏡

Claims (12)

1. 試料を載置し前記試料の観察面の傾斜角を変化できる試料ステージと、前記観察面を集束した電子線によって走査する電子光学系と、前記試料からの反射電子を検出する反射電子検出器を具備した電子顕微鏡であって、
   前記試料ステージを駆動し前記観察面を所定の傾斜角にする試料ステージ駆動部と、
   前記試料ステージの傾斜角に応じて前記反射電子検出器を駆動し当該反射電子検出器の検出面が前記観察面に対して平行となるよう傾斜させる反射電子検出器駆動部と、
   を具備したことを特徴とする電子顕微鏡。
2. 前記反射電子検出器駆動部は、前記反射電子検出器を駆動し傾斜させるとき、前記試料と前記反射電子検出器とが所定間隔に保たれるように、前記反射電子検出器を移動することを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
3. 前記反射電子検出器は、当該反射電子検出器の傾斜方向に細長い切欠部を有し、前記電子線は、前記切欠部内を通過することを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
4. 前記試料の前記観察面に向けて配置されるＥＢＳＰ検出器を具備し、
   前記反射電子検出器駆動部はさらに、前記反射電子検出器を、前記ＥＢＳＰ検出器によるＥＢＳＰ測定の障害とならない移動箇所まで駆動可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
5. 前記反射電子検出器は、前記移動箇所まで移動したとき、当該反射電子検出器の検出面が前記試料に向いていることを特徴とする請求項４に記載の電子顕微鏡。
6. 前記電子光学系、前記試料および前記反射電子検出器に係る位置関係を基に、前記反射電子検出器が前記電子光学系および前記試料に干渉しないように前記移動箇所までの前記反射電子検出器の移動経路を算出する駆動制御部を具備したことを特徴とする請求項４に記載の電子顕微鏡。
7. 前記反射電子検出器が前記移動箇所まで駆動されたとき、前記反射電子検出器および前記ＥＢＳＰ検出器を用いて、同一の視野中心を有する前記試料の反射電子像および後方散乱電子回折像を生成可能であることを特徴とする請求項４に記載の電子顕微鏡。
8. 試料を載置し前記試料の観察面の傾斜角を変化できる試料ステージと、前記観察面を集束した電子線によって走査する電子光学系と、前記試料からの反射電子を検出する反射電子検出器を具備した電子顕微鏡の制御方法であって、
   前記試料ステージを駆動し前記観察面を所定の傾斜角にする試料ステージ駆動ステップと、
   前記試料ステージの傾斜角に応じて前記反射電子検出器を駆動し当該反射電子検出器の検出面を前記観察面に対して平行にする反射電子検出器駆動ステップと、
   を含むことを特徴とする電子顕微鏡の制御方法。
9. 前記反射電子検出器駆動ステップでは、前記反射電子検出器を駆動し傾斜させるとき、前記試料と前記反射電子検出器とが所定間隔に保たれるように、前記反射電子検出器を移動することを特徴とする請求項８に記載の電子顕微鏡の制御方法。
10. 前記電子顕微鏡はさらに、前記試料の前記観察面に向けて配置されるＥＢＳＰ検出器を具備し、
    前記反射電子検出器駆動ステップでは、前記反射電子検出器を、前記ＥＢＳＰ検出器によるＥＢＳＰ測定の障害とならない移動箇所まで駆動することを特徴とする請求項８に記載の電子顕微鏡の制御方法。
11. 前記電子光学系、前記試料および前記反射電子検出器に係る位置関係を基に、前記反射電子検出器が前記電子光学系および前記試料に干渉しないように前記移動箇所までの前記反射電子検出器の移動経路を算出する駆動制御ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子顕微鏡の制御方法。
12. 前記反射電子検出器が前記移動箇所まで駆動されたとき、前記反射電子検出器および前記ＥＢＳＰ検出器を用いて、同一の視野中心を有する前記試料の反射電子像および後方散乱電子回折像を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子顕微鏡の制御方法。

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