JP2007294325A - 3-dimensional image building method and transmission electron microscope - Google Patents

3-dimensional image building method and transmission electron microscope Download PDF

Info

Publication number
JP2007294325A
JP2007294325A JP2006122800A JP2006122800A JP2007294325A JP 2007294325 A JP2007294325 A JP 2007294325A JP 2006122800 A JP2006122800 A JP 2006122800A JP 2006122800 A JP2006122800 A JP 2006122800A JP 2007294325 A JP2007294325 A JP 2007294325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
sample
transmission electron
electron microscope
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006122800A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4822920B2 (en
Inventor
Souhei Motoki
木 創 平 元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2006122800A priority Critical patent/JP4822920B2/en
Publication of JP2007294325A publication Critical patent/JP2007294325A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4822920B2 publication Critical patent/JP4822920B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional image building method capable of obtaining a three-dimensional image with better image quality than that of a conventional one and reflecting precisely a test piece structure, and a transmission electron microscope. <P>SOLUTION: TEM images I(θ<SB>1</SB>), I(θ<SB>2</SB>), ... I(θ<SB>n</SB>) are obtained at respective test piece inclination angles θ<SB>1</SB>, θ<SB>2</SB>, ... θ<SB>n</SB>, and the image data of the inclined image series S<SB>1</SB>constructed of the TEM images I(θ<SB>1</SB>), I(θ<SB>2</SB>), ... I(θ<SB>n</SB>) are stored in an image memory 16. This process is repeatedly carried out, and the image data of the inclined image series S<SB>2</SB>, S<SB>3</SB>, ... S<SB>m</SB>constituted of the TEM images I(θ<SB>1</SB>), I(θ<SB>2</SB>), ... I(θ<SB>n</SB>) are stored in the image memory 16. An integration circuit 17 extracts the TEM images of the same test piece inclination angles from the inclined image series S<SB>1</SB>, S<SB>2</SB>, ... S<SB>m</SB>, and integrates these and obtains the integrated image for every test piece inclination angles θ<SB>1</SB>, θ<SB>2</SB>, ... θ<SB>n</SB>. A three-dimensional image building circuit 18 builds up the 3-dimensional images of the test piece based on the integrated images obtained by the integration circuit 17. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法および透過電子顕微鏡に関する。   The present invention relates to a three-dimensional image construction method and a transmission electron microscope for constructing a three-dimensional image of a sample using a transmission electron microscope image.

現在、試料の３次元像を得る装置として透過電子顕微鏡が注目されている。この３次元像を構築する機能を備えた透過電子顕微鏡においては、試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得し、取得したＴＥＭ像にＣＴ法（Computerized Tomography Method）を適用して３次元像を構築するようにしている。たとえば、試料は＋６０°から−６０°まで１°ステップで１２１段階に傾斜され、得られた１２１枚のＴＥＭ像に基づいて３次元像が構築されている（たとえば特許文献１参照）。   At present, a transmission electron microscope is attracting attention as an apparatus for obtaining a three-dimensional image of a sample. In a transmission electron microscope having a function of constructing this three-dimensional image, a sample is tilted in a plurality of stages to obtain a transmission electron microscope image (TEM image) at each sample tilt angle, and a CT method ( Computerized Tomography Method) is applied to construct 3D images. For example, the sample is inclined in 121 steps from + 60 ° to −60 ° in 1 ° steps, and a three-dimensional image is constructed based on the obtained 121 TEM images (see, for example, Patent Document 1).

さて、上述した１２１枚のＴＥＭ像は、試料上の同一領域に電子線が照射されて得られるが、試料が生物試料の場合には、電子線による試料損傷に注意が払われている。すなわち、それらのＴＥＭ像はＣＣＤカメラなどで撮像されるが、その１枚あたりの撮像（露光）時間ｔは、像のＳ／Ｎ（試料情報の量とノイズの比）が悪くなく且つ試料損傷が少なくなるようにオペレータによって設定されている。また、試料への電子線照射を低減して試料損傷を抑えるために、ＣＣＤカメラなどでＴＥＭ像を撮像するとき以外は、試料に電子線を照射しないようにしている。   The 121 TEM images described above are obtained by irradiating the same region on the sample with an electron beam. However, when the sample is a biological sample, attention is paid to sample damage caused by the electron beam. That is, these TEM images are picked up by a CCD camera or the like, but the image pickup (exposure) time t per sheet is not bad in image S / N (the ratio of the amount of sample information to noise) and the sample is damaged. Is set by the operator so as to be reduced. Further, in order to reduce the electron beam irradiation to the sample and suppress the sample damage, the sample is not irradiated with the electron beam except when a TEM image is taken with a CCD camera or the like.

特開２００５−１９２１８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-19218

ところで、Ｓ／Ｎが良く且つ試料損傷のない最良の３次元像を得るには、試料が電子線による損傷を受ける間際で前記１２１枚のＴＥＭ像の撮像が終了するように、前記撮像時間ｔをｔ０に設定すべきである。しかしながら、そのように撮像時間ｔを設定するのは現実的には不可能である。なぜなら、試料が電子線によりどれほど損傷を受けるかは、事前にわからないからである。
このため従来においては、撮像時間ｔが最適時間ｔ０より短く設定された場合には、試料が電子線損傷を受けることは防止されるが、Ｓ／Ｎの良い３次元像は得られなかった。この場合、１２１枚全てのＴＥＭ像を撮像した時点でも試料は損傷していないので、もう少し撮像時間ｔを長く設定しておけばよりＳ／Ｎの良い３次元像が得られたはずである。
一方、撮像時間ｔが最適時間ｔ０より長く設定された場合には、試料が観察の途中で損傷し、試料構造を正確に反映した３次元像が得られなかった。
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、従来よりも像質が良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる３次元像構築方法および透過電子顕微鏡を提供することにある。 By the way, in order to obtain the best three-dimensional image with good S / N and no sample damage, the imaging time t is set so that the imaging of the 121 TEM images is completed immediately before the sample is damaged by the electron beam. a should be set to t 0. However, it is practically impossible to set the imaging time t like that. This is because it is not known in advance how much the sample is damaged by the electron beam.
For this reason, conventionally, when the imaging time t is set shorter than the optimum time t 0 , the sample is prevented from being damaged by the electron beam, but a three-dimensional image having a good S / N cannot be obtained. . In this case, the sample is not damaged even when all 121 TEM images have been imaged. Therefore, if the imaging time t is set a little longer, a three-dimensional image with better S / N should have been obtained.
On the other hand, when the imaging time t is set longer than the optimum time t 0 , the sample is damaged during observation, and a three-dimensional image that accurately reflects the sample structure cannot be obtained.
The present invention has been made in view of such points, and the object thereof is to provide a three-dimensional image construction method capable of obtaining a three-dimensional image with better image quality and accurately reflecting the sample structure than before. It is to provide a transmission electron microscope.

上記目的を達成する本発明の３次元像構築方法は、
透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得することを繰り返し行い、
得られた複数の透過電子顕微鏡像から同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度ごとに積算像を取得し、
取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築するようにした。 The method for constructing a three-dimensional image of the present invention that achieves the above object is as follows.
In a 3D image construction method for constructing a 3D image of a sample using a transmission electron microscope image,
Repetitively acquiring a transmission electron microscope image at each sample tilt angle by tilting the sample in multiple stages,
Extracting transmission electron microscope images of the same sample inclination angle from the obtained plurality of transmission electron microscope images, integrating them, obtaining an integrated image for each sample inclination angle,
A three-dimensional image of the sample is constructed based on the acquired integrated image.

したがって本発明によれば、従来よりも像質が良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional image that has better image quality than the prior art and accurately reflects the sample structure.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の３次元像構築機能を備えた透過電子顕微鏡の一例を示した図である。まず、図１の装置構成について説明する。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a transmission electron microscope having the three-dimensional image construction function of the present invention. First, the apparatus configuration of FIG. 1 will be described.

図１において、１は真空チャンバであり、真空チャンバ１の内部は排気装置（図示せず）によって高真空に排気されている。真空チャンバ１の内部には、電子銃２側から順に、集束レンズ（ＣＬ）３、偏向器（ブランキングコイル）４、絞り５、偏向器（ＣＬアライメントコイル）６、試料ステージ（いわゆるユーセントリックゴニオメータ）７、対物レンズ８、偏向器（イメージシフトコイル）９、中間レンズ１０、投影レンズ１１、ＣＣＤカメラ１２が配置されている。   In FIG. 1, 1 is a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to a high vacuum by an exhaust device (not shown). Inside the vacuum chamber 1, in order from the electron gun 2 side, a focusing lens (CL) 3, a deflector (blanking coil) 4, a diaphragm 5, a deflector (CL alignment coil) 6, a sample stage (so-called eucentric goniometer) ) 7, an objective lens 8, a deflector (image shift coil) 9, an intermediate lens 10, a projection lens 11, and a CCD camera 12 are disposed.

前記試料ステージ７は、傾斜ステージ７ａと、その傾斜ステージ７ａ上に配置されたｘｙｚステージ７ｂを備えている。このｘｙｚステージ７ｂ上には、試料ホルダ（図示せず）にセットされた試料１３が配置されている。試料１３はたとえば生物試料であり、生物試料１３は図１の装置にセットされる前に予め冷却されている。または、生物試料１３は、図１の装置に備えられた冷却機構（図示せず）によって冷却されている。
前記傾斜ステージ７ａは、光軸Ｏにほぼ直交する傾斜軸Ｔを中心として左右に傾斜可能に構成されている。また、その傾斜ステージ７ａ上に配置されたｘｙｚステージ７ｂは、試料１３を互いに直交するｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能に構成されている。薄膜状に作られた試料１３は、傾斜ステージ７ａが水平（傾斜角度が０°）のときに試料面が光軸Ｏに直交するようにｘｙｚステージ７ｂ上に配置されており、この際、ｘ方向は傾斜軸Ｔおよび試料面に平行な方向、ｙ方向はｘ方向に直交し且つ試料面に平行な方向、ｚ方向は試料面に垂直な方向と規定する。 The sample stage 7 includes an inclined stage 7a and an xyz stage 7b disposed on the inclined stage 7a. A sample 13 set in a sample holder (not shown) is arranged on the xyz stage 7b. The sample 13 is, for example, a biological sample, and the biological sample 13 is cooled in advance before being set in the apparatus of FIG. Alternatively, the biological sample 13 is cooled by a cooling mechanism (not shown) provided in the apparatus of FIG.
The tilt stage 7a is configured to be tiltable right and left about a tilt axis T substantially perpendicular to the optical axis O. The xyz stage 7b disposed on the tilt stage 7a is configured to be able to move the sample 13 in the x, y, and z directions orthogonal to each other. The thin film-shaped sample 13 is arranged on the xyz stage 7b so that the sample surface is orthogonal to the optical axis O when the tilt stage 7a is horizontal (tilt angle is 0 °). The direction is defined as a direction parallel to the tilt axis T and the sample surface, the y direction is orthogonal to the x direction and parallel to the sample surface, and the z direction is defined as a direction perpendicular to the sample surface.

上述したように真空チャンバ１の内部には種々の電子光学要素が配置されており、電子銃２から放出された電子線は集束レンズ３で集束され、絞り５を通過した電子線は試料１３を照射する。そして、試料１３を透過した電子線は対物レンズ８の結像作用を受け、試料１３の初段像が対物レンズ８と中間レンズ１０間に形成される。その後、中間レンズ１０と投影レンズ１１により試料拡大像が形成されて行き、最終的に、試料拡大像すなわち透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）がＣＣＤカメラ１２上に結像される。ＣＣＤカメラ１２はＴＥＭ像を撮像し、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から中央制御装置１４に送られるように構成されている。   As described above, various electron optical elements are arranged inside the vacuum chamber 1, the electron beam emitted from the electron gun 2 is focused by the focusing lens 3, and the electron beam that has passed through the diaphragm 5 passes through the sample 13. Irradiate. Then, the electron beam that has passed through the sample 13 is subjected to the imaging action of the objective lens 8, and a first-stage image of the sample 13 is formed between the objective lens 8 and the intermediate lens 10. Thereafter, a magnified sample image is formed by the intermediate lens 10 and the projection lens 11, and finally a magnified sample image, that is, a transmission electron microscope image (TEM image) is formed on the CCD camera 12. The CCD camera 12 captures a TEM image, and an image signal I related to the TEM image is configured to be sent from the CCD camera 12 to the central controller 14.

この中央制御装置１４は、その内部に、制御部１５，画像メモリ１６，積算回路（積算手段）１７，３次元像構築回路（３次元像構築手段）１８を備えている。そして、前記制御部１５は、その内部に、フォーカス合わせ回路１９と位置ずれ補正回路２０を備えている。
また、中央制御装置１４は、前記集束レンズ３のコイルに励磁電流を流すための集束レンズ電源２１と、前記偏向器４のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２２と、前記偏向器６のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２３と、前記試料ステージ７の傾斜ステージ７ａとｘｙｚステージ７ｂを移動させるステージ駆動部２４と、前記対物レンズ８のコイルに励磁電流を流すための対物レンズ電源２５と、前記偏向器９のコイルに励磁電流を流すための偏向器電源２６と、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを制御するためのカメラ制御部２７と、キーボードやマウスなどの入力手段２８と、ＣＲＴ（表示手段）２９にそれぞれ電気的に接続されている。 The central control device 14 includes therein a control unit 15, an image memory 16, an integration circuit (integration means) 17, and a three-dimensional image construction circuit (three-dimensional image construction means) 18. The control unit 15 includes a focusing circuit 19 and a positional deviation correction circuit 20 therein.
The central control unit 14 includes a focusing lens power source 21 for supplying an exciting current to the coil of the focusing lens 3, a deflector power source 22 for supplying an exciting current to the coil of the deflector 4, and the deflector 6. A deflector power source 23 for flowing an excitation current through the coil of the sample stage, a stage driving unit 24 for moving the tilt stage 7a and the xyz stage 7b of the sample stage 7, and an objective for flowing an excitation current through the coil of the objective lens 8 A lens power source 25, a deflector power source 26 for supplying an exciting current to the coil of the deflector 9, a camera control unit 27 for controlling the imaging time t of the CCD camera 12, and input means 28 such as a keyboard and a mouse Are electrically connected to a CRT (display means) 29, respectively.

以上、図１の透過電子顕微鏡の構成を説明した。
以下、図１の装置の動作説明を行う。なお、現時点においては、試料１３の高さ調整（ｚ方向の位置調整）は既に終了しており、試料１３の表面は傾斜軸Ｔ上にほぼ位置しているものとする。この試料１３の高さ調整は、３次元像を実際に得るときの倍率に装置の拡大倍率を設定し、試料１３をたとえば＋６０°から−６０°まで傾斜させながら試料１３のＴＥＭ像をＣＣＤカメラ１２で撮像して観察し、観察視野（ＣＲＴ画面上に表示されるＴＥＭ像）中の目標物Ａ（３次元像を得ようとする試料上の領域）ができるだけ移動しないようにｘｙｚステージ７ｂをｚ方向に移動させることによって行われる。
すなわち、図２（ａ）に示すように試料面が傾斜軸Ｔから大きくずれている場合、試料上の目標物Ａの３次元像を得るために試料１３を＋６０°から−６０°まで傾斜させると、目標物Ａが左右に大きくずれ、目標物Ａの像がＣＣＤカメラ１２の視野から外れてしまうことがある。このことを避けるために試料１３の高さ調整が行われるが、試料ステージ７の機械精度上、試料表面を傾斜軸Ｔに完全に一致させることはできない。たとえば図２（ｂ）の状態が試料１３の高さ調整の限界であり、現時点においては、試料１３を＋６０°傾斜させると、目標物Ａは傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ（＋６０°）上に位置する。また、試料１３を傾斜させないときには目標物Ａは直線Ｌ（０°）上に位置し、試料１３を−６０°傾斜させたときには目標物Ａは直線Ｌ（−６０°）上に位置する。
このため、図２（ｂ）の状態で低倍観察を行って３次元像を得る場合には問題ないが、図２（ｂ）の状態で高倍観察を行って３次元像を得ようとすると、試料傾斜に伴って目標物ＡのＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２の視野から外れてしまうことがある。図１の透過電子顕微鏡はこの問題も解決して高倍率の３次元像を得られるように構成されており、その説明も含めて以下に図１の装置の動作説明を行う。
まずオペレータは、入力手段２８上において、ＴＥＭ像の自動取り込みにあたってのデータ入力を行う。たとえばオペレータは、試料１３が＋６０°から１°ずつ−６０°まで傾斜されて、各試料傾斜角度（＋６０°，５９°，…，０°，…，−５９°，−６０°）においてＴＥＭ像が撮像されるように、入力手段２８上においてデータ入力を行う。さらにオペレータは、このように試料１３を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することを繰り返し何回行うか、入力手段２８上においてデータ入力を行う。たとえば、その繰り返し回数として「１０回」が入力される。これらの入力情報は制御部１５に取り込まれる。
すると、試料傾斜手段でもある制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を先ず＋６０°（θ１＝＋６０°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。そこで、ステージ駆動部２４は、傾斜ステージ７ａを＋６０°に傾斜させる。
また、制御部１５は、試料１３上の広い領域に電子線を照射するための制御信号を集束レンズ電源２１に送る。すると、集束レンズ電源２１は、電子銃２からの電子線が試料１３上の広い領域を照射するように、集束レンズ３のコイルに流れる電流を制御する。このように試料１３上の広い領域に電子線を照射するのは、後述する視野探しのためである。
さらに制御部１５は、視野探しに適した低倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に結像するように、結像レンズ系を制御する。すなわち制御部１５は、中間レンズ１０のレンズ電源（図示せず）などを制御して、装置の拡大倍率を低倍に設定する。
以上のような制御部１５の制御により、試料１３の低倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から制御部１５へ送られる。制御部１５はその像信号ＩをＣＲＴ２９に送るので、ＣＲＴ２９の画面上には、試料１３の低倍のＴＥＭ像が表示される。なお、そのＴＥＭ像は、フォーカス合わせが行われた良好な像である。そこでオペレータは、そのＴＥＭ像を見ながら視野探しを行い、観察視野の中央に目標物Ａが来るように（図３（ａ）参照）、すなわち試料上の目標物Ａが光軸Ｏ上に位置するように、試料１３をｘｙ方向に移動させる。なお、その試料移動は、オペレータが入力手段２８上において試料１３のｘｙ移動量を入力することによって行われ、その入力信号を受けた制御部１５はｘｙｚステージ７ｂがｘｙ方向に移動するようにステージ駆動部２４を制御する。
こうして目標物Ａが観察視野（ＣＲＴ画面上に表示されるＴＥＭ像）の中央に来ると、オペレータはＣＲＴ画面上において、目標物Ａを囲むように電子線照射領域Ａ’（図３（ｂ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上の目標物Ａに電子線を照射するための情報「Ａ’」は制御部１５に記憶される。
またオペレータは、図３（ｂ）に示したＴＥＭ像上において、目標物Ａの他に位置ずれ補正対象物を探す。その際、オペレータは、目標物Ａを通る前記直線Ｌ（＋６０°）（図２（ｂ）参照）上に位置ずれ補正対象物を探す。現在、その目標物Ａを通る直線Ｌ（＋６０°）は、図２（ｂ）の状態と異なり、上記説明から分かるように光軸Ｏ上に位置している。直線Ｌ（＋６０°）は前記傾斜軸Ｔおよび前記ｘ方向に平行な直線であり、ＣＲＴ画面上においてその直線Ｌ（＋６０°）の方向は、試料１３をｘ方向に移動させたときにＴＥＭ像が動く方向である。この場合、その方向は図３（ｃ）に示すＷの方向であり、オペレータはその方向Ｗを把握している。
そこでオペレータは、図３（ｃ）に示すように、目標物Ａを通るＷ方向の直線Ｌ（＋６０°）をＴＥＭ像上に想定し、その直線Ｌ（＋６０°）上にある対象物Ｂを位置ずれ補正対象物Ｂとして決定する。そしてオペレータはそのＴＥＭ像上において、位置ずれ補正対象物Ｂを囲むように電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上の位置ずれ補正対象物Ｂに電子線を照射するための情報「Ｂ’」は制御部１５に記憶される。なお、電子線照射領域Ｂ’は、前記電子線照射領域Ａ’と重ならないように設定される（図３（ｃ）参照）。
さらにオペレータは、図３（ｃ）に示したＴＥＭ像上において、フォーカス補正対象物を探す。そのときもオペレータは前記直線Ｌ（＋６０°）上にフォーカス補正対象物を探し、直線Ｌ（＋６０°）上にある対象物Ｃをフォーカス補正対象物Ｃとして決定する。そしてオペレータはそのＴＥＭ像上において、フォーカス補正対象物Ｃを囲むように電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）を設定する。この設定は入力手段２８を用いて行われ、その設定された情報、すなわち試料上のフォーカス補正対象物Ｃに電子線を照射するための情報「Ｃ’」は制御部１５に記憶される。なお、電子線照射領域Ｃ’は、前記電子線照射領域Ａ’および前記電子線照射領域Ｂ’と重ならないように設定される（図３（ｃ）参照）。
以上のようにして３つの電子線照射領域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’が設定されると、制御部１５は前記情報「Ａ’」に基づき、試料１３上の前記目標物Ａに電子線を照射するための制御信号ＤＡを集束レンズ電源２１に送る。すると、集束レンズ電源２１は、電子銃２からの電子線が光軸Ｏ上に位置する目標物Ａを照射するように、集束レンズ３のコイルに流れる電流を制御する。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ａ’（図３（ｃ）参照）を照射し、電子線は目標物Ａを照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ａ’」に基づき、目標物Ａの高倍ＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に結像するように、すなわち目標物ＡのＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２の撮像面いっぱいに投影されるように、結像レンズ系を制御する。こうして装置の拡大倍率は高倍に設定される。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像（露光）時間ｔをｔ１に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。すると、カメラ制御部２７は、前記目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ１撮像されるように、ＣＣＤカメラ１２を制御する。この撮像時間ｔ１は、ＴＥＭ像の情報が得られる最短時間に設定され、従来の１枚あたりの撮像時間ｔ（たとえば１秒）よりもかなり短い時間ｔ１（たとえば０．１秒）に設定される。
以上のような制御部１５の制御により、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から画像メモリ１６のメモリＭ１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ１（＝＋６０°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ１）は、画像メモリ１６のメモリＭ１に試料傾斜角度＋６０°と対応して記憶される。図４（ａ）は、そのＴＥＭ像Ｉ（θ１）を示したものである。
現在、試料傾斜角度は＋６０°に設定されているが、この状態において次に制御部１５は、前記情報「Ｂ’」に基づき、試料１３上の前記対象物Ｂに電子線を照射するための偏向信号ＥＢを偏向器電源２３に送る。すると、偏向器電源２３は、絞り５を通過した電子線が光軸Ｏから外れた対象物Ｂを照射するように、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。また、制御部１５は、前記情報「Ｂ’」に基づき、試料１３上の電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）に電子線を照射するための制御信号ＤＢを集束レンズ電源２１に供給しており、試料を照射する電子線の大きさは電子線照射領域Ｂ’に相当する大きさに調整されている。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ｂ’（図３（ｃ）参照）を照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ｂ’」に基づき、対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に投影されるように、偏向器電源２６に偏向信号ＦＢを送る。この偏向信号ＦＢは、光軸Ｏから外れた対象物Ｂの高倍像をＣＣＤカメラ１２上に振り戻すための信号である。すると偏向器電源２６は、偏向信号ＦＢに基づき、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔをｔ２に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。すると、カメラ制御部２７は、前記対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ２撮像されるように、ＣＣＤカメラ１２を制御する。この撮像時間ｔ２は、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像が得られるように、上述した目標物Ａの撮像時間ｔ１（たとえば０．１秒）より長い時間に設定される。
以上のような制御部１５の制御により、位置ずれ補正対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ２撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から位置ずれ補正回路２０へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ１（＝＋６０°）のときの対象物ＢのＴＥＭ像ＩＢ（θ１）は、位置ずれ補正回路２０に基準画像として記憶される。図４（ｂ）は、そのＴＥＭ像ＩＢ（θ１）を示したものである。
以上のようにして、試料傾斜角度がθ１（＝＋６０°）において、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ１）と位置ずれ補正対象物ＢのＴＥＭ像ＩＢ（θ１）が得られると、次に制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を＋５９°（θ２＝＋５９°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。そこで、ステージ駆動部２４は、傾斜ステージ７ａを＋５９°に傾斜させる。なお、この試料傾斜のときなど、ＴＥＭ像をＣＣＤカメラ１２で撮像しないときは、試料損傷を抑える目的で試料１３への電子線照射は中断される。その中断にあたっては、制御部１５からのブランキング信号を受けた偏向器電源２２は、電子線が全て絞り５で遮られるように、偏向器４のコイルに流れる電流を制御する。
こうして試料傾斜角度がθ２＝＋５９°に設定されると、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ２）の取得に先立ち、目標物Ａの位置ずれ補正が行われる。すなわち、試料を＋６０°から＋５９°に傾斜させると、目標物Ａは図５に示すように移動して光軸Ｏ上から外れるので、目標物Ａを光軸Ｏ上に戻す処理が行われる。なお、このように試料傾斜によって目標物Ａが光軸Ｏ上から外れるのは、上述したように、試料面を傾斜軸Ｔに完全に一致させることができないためである。また、このように試料傾斜によって目標物Ａが光軸Ｏ上から外れるとき、目標物Ａを通る前記直線Ｌ（＋６０°）（図３（ｃ）参照）上に位置する対象物Ｂは、目標物Ａと同じように傾斜する。すなわち、対象物Ｂは、図５に示す直線Ｌ（＋５９°）上に位置しており、この直線Ｌ（＋５９°）は傾斜軸Ｔおよび直線Ｌ（＋６０°）に平行である。
そこで制御部１５は、各レンズの状態を、前記ＴＥＭ像ＩＢ（θ１＝＋６０°）を得たときと同じ状態に設定する。すなわち制御部１５は、前記偏向信号ＥＢを偏向器電源２３に送ると共に前記制御信号ＤＢを集束レンズ電源２１に送り、さらに前記偏向信号ＦＢを偏向器電源２６に送る。また制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを前記ｔ２に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。
この結果、位置ずれ補正対象物Ｂの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ２撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２から位置ずれ補正回路２０へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ２（＝＋５９°）のときの対象物ＢのＴＥＭ像ＩＢ（θ２）は、位置ずれ補正回路２０に比較画像として記憶される。図４（ｃ）は、そのＴＥＭ像ＩＢ（θ２）を示したものである。この試料傾斜角度が＋５９°のＴＥＭ像ＩＢ（θ２）と、試料傾斜角度が＋６０°のＴＥＭ像ＩＢ（θ１）（図４（ｂ）参照）を比較して分かるように、ＴＥＭ像上で対象物Ｂは移動している（ずれている）。これは、上述した試料傾斜によるものである。
そこで、位置ずれ補正回路２０は、対象物ＢのＴＥＭ像（観察視野）上でのずれ量Δ（図４（ｃ）参照）を、基準画像ＩＢ（θ１）と比較画像ＩＢ（θ２）を相互相関演算して求める（たとえば特許文献１参照）。そして、位置ずれ補正回路２０は、求めたΔとＴＥＭ像ＩＢ（θ１），ＩＢ（θ２）の観察倍率Ｍに基づき、図５における距離ａを求める。すなわち、光軸Ｏおよび直線Ｌ（＋６０°）に直交する方向への目標物Ａのずれ量ａを求める。そして、位置ずれ補正回路２０は、目標物Ａを光軸Ｏ上に戻すためのｙ方向移動量ｄｙ（図５参照）を、ｄｙ＝ａ／ｃｏｓ５９°の演算により求める。
こうして、位置ずれ補正回路２０においてｙ方向移動量ｄｙが求められると、制御部１５は、ｘｙｚステージ７ｂがｙ方向にｄｙだけ移動するようにステージ駆動部２４を制御する。この結果、試料傾斜角度がθ２＝＋５９°において目標物Ａは光軸Ｏ上に位置し、目標物Ａは光軸Ｏ上のＺ位置Ｇ（図５参照）に位置する。以上のようにして試料傾斜による目標物Ａの位置ずれが補正されるが、その位置ずれ補正は、上述したように、目標物Ａを含まない試料上の領域に電子線が照射されて行われる。このため、目標物Ａの電子線照射による損傷は抑えられる。
さて、以上のようにして目標物Ａの位置ずれは補正されたが、図５に示すように、現在の目標物Ａの光軸Ｏ方向の位置（位置Ｇ）は、試料傾斜角度が＋６０°のときの目標物Ａの位置と異なっている。このため、このままで目標物ＡのＴＥＭ像を撮像すると、フォーカスがややずれた像を撮像することになる。
そこで、制御部１５は、たとえば特開２００４−５５１４３号公報に記載されている方法を用い、目標物Ａと同じ高さにある前記フォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせを行う。すなわち制御部１５は、前記情報「Ｃ’」に基づき、試料１３上の前記対象物Ｃに電子線を入射角度θａで照射するための偏向信号ＥＣ（θａ）を偏向器電源２３に送る。すると、偏向器電源２３は、絞り５を通過した電子線が光軸Ｏから外れた対象物Ｃを入射角度θａで照射するように、偏向器６のコイルに流れる電流を制御する。また、制御部１５は、前記情報「Ｃ’」に基づき、試料１３上の電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）に電子線を照射するための制御信号ＤＣを集束レンズ電源２１に供給しており、試料を照射する電子線の大きさは電子線照射領域Ｃ’に相当する大きさに調整されている。この結果、電子線は試料上の電子線照射領域Ｃ’（図３（ｃ）参照）を入射角度θａで照射する。
また、制御部１５は前記情報「Ｃ’」に基づき、対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２上に投影されるように、偏向器電源２６に偏向信号ＦＣを送る。この偏向信号ＦＣは、光軸Ｏから外れた対象物Ｃの高倍像をＣＣＤカメラ１２上に振り戻すための信号である。
さらに制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔをｔ３に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。この撮像時間ｔ３は、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像が得られるように、上述した目標物Ａの撮像時間ｔ１より長い時間に設定されている。
以上のような制御部１５の制御により、フォーカス補正対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ３撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２からフォーカス合わせ回路１９へ送られる。こうして、フォーカス補正対象物Ｃに電子線を入射角度θａで照射したときの対象物ＣのＴＥＭ像ＩＣ（θａ）は、フォーカス合わせ回路１９に記憶される。
さらに制御部１５は、フォーカス合わせのために、試料１３上の前記対象物Ｃに電子線を入射角度θｂ（θｂはθａと異なる）で照射するための偏向信号ＥＣ（θｂ）を偏向器電源２３に送る。また、制御部１５は、前記制御信号ＤＣを集束レンズ電源２１に送り、前記偏向信号ＦＣを偏向器電源２６に送り、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間をｔ３に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。この結果、フォーカス補正対象物Ｃの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ３撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号ＩはＣＣＤカメラ１２からフォーカス合わせ回路１９へ送られる。こうして、フォーカス補正対象物Ｃに電子線を入射角度θｂで照射したときの対象物ＣのＴＥＭ像ＩＣ（θｂ）は、フォーカス合わせ回路１９に記憶される。
そこでフォーカス合わせ回路１９は、ＴＥＭ像ＩＣ（θａ）とＴＥＭ像ＩＣ（θｂ）の相互相関関数を計算してそれら２つの像間の位置ずれ量δを求め、その位置ずれ量δに基づいて焦点ずれ量ｄｆを求める。そしてフォーカス合わせ回路１９は、求めた焦点ずれ量ｄｆに基づいて対物レンズ補正信号を作成する。すると、制御部１５はその対物レンズ補正信号を対物レンズ電源２５に供給し、対物レンズ電源２５は前記焦点ずれがなくなるように対物レンズ８のコイルに流れる電流を制御する。この結果、フォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせが完了する。このフォーカス補正対象物Ｃの高さ（光軸Ｏ方向の位置）は目標物Ａのそれと同じなので、このようにフォーカス補正対象物Ｃに関してフォーカス合わせが完了すれば、目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了したことになる。そして、このフォーカス合わせは、目標物Ａを含まない試料上の領域Ｃ’に電子線が照射されて行われるため、目標物Ａの電子線照射による損傷は抑えられる。
以上のようにして、試料傾斜角度が＋５９°において目標物Ａが光軸Ｏ上に位置し、その目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了すると、制御部１５は、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像が撮像されるようにレンズを制御する。すなわち制御部１５は、前記情報「Ａ’」に基づき、光軸Ｏ上に位置する目標物Ａに電子線を照射するための前記制御信号ＤＡを集束レンズ電源２１に送る。また制御部１５は、ＣＣＤカメラ１２の撮像時間ｔを前記ｔ１に設定するための信号をカメラ制御部２７に送る。
この結果、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号Ｉは画像メモリ１６のメモリＭ１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ２（＝＋５９°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ２）は、画像メモリ１６のメモリＭ１に試料傾斜角度＋５９°と対応して記憶される。その像Ｉ（θ２）中における目標物Ａは、上述した位置ずれ補正により、図４（ａ）の場合と同じようにその中央に位置する。
次に制御部１５は、傾斜ステージ７ａの傾斜角度を＋５８°（θ３＝＋５８°）に設定するための傾斜信号をステージ駆動部２４に送る。このため試料１３は＋５８°に傾斜する。そして、上述したθ２＝＋５９°のときと同様にして、目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ３）の取得に先立って位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われる。その位置ずれ補正とフォーカス合わせにより、試料傾斜角度が＋５８°において目標物Ａが光軸Ｏ上に位置し、その目標物Ａに関してフォーカス合わせが完了する。そして、θ２＝＋５９°のときと同様にして、目標物Ａの高倍のＴＥＭ像がＣＣＤカメラ１２で時間ｔ１撮像され、そのＴＥＭ像に関する像信号Ｉは画像メモリ１６のメモリＭ１へ送られる。こうして、試料傾斜角度がθ３（＝＋５８°）のときの目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ３）は、画像メモリ１６のメモリＭ１に試料傾斜角度＋５８°と対応して記憶される。この像Ｉ（θ３）においても、像Ｉ（θ３）中における目標物Ａは、上述した位置ずれ補正によりその中央に位置する。
以後、試料１３は＋５７°，＋５６°，…０°，…−５９°，−６０°に順次傾斜され、上述したθ２＝＋５９°およびθ３＝＋５８°のときと同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ４＝＋５７°），Ｉ（θ５＝＋５６°），…Ｉ（θ６１＝０°），…Ｉ（θ１２０＝−５９°），Ｉ（θ１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ１に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ２にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、＋６０°〜−６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）は、画像メモリ１６のメモリＭ１に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ１には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ１が記憶される。これで、試料を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することが、「１回」行われたことになる。その回数として最初に「１０回」が入力されているので、続いてその「２回目」のＴＥＭ像の取得が行われる。その場合、試料傾斜方向が反転され、試料１３は−５９°，−５８°，…０°，…５９°，６０°の順に傾斜され、前記同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が時間ｔ１撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ１２０＝−５９°），Ｉ（θ１１９＝−５８°），…Ｉ（θ６１＝０°），…Ｉ（θ２＝＋５９°），Ｉ（θ１＝＋６０°）は、上述したＴＥＭ像Ｉ（θ１２１＝−６０°）と共に、画像メモリ１６のメモリＭ２に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ１＝＋６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ３にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、−６０°〜＋６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１２１），Ｉ（θ１２０），…Ｉ（θ１）は、画像メモリ１６のメモリＭ２に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ２には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ２が記憶される。これで、試料を複数段階（この場合１２１段階）に傾斜させて各試料傾斜角度においてＴＥＭ像を取得することが、「２回」行われたことになる。続いて「３回目」のＴＥＭ像の取得が行われる。その場合、試料１３は＋５９°，＋５８°，…０°，…−５９°，−６０°の順に傾斜され、前記同様、各試料傾斜角度において位置ずれ補正とフォーカス合わせが行われてから目標物ＡのＴＥＭ像が時間ｔ１撮像される。こうして各試料傾斜角度において撮像された目標物ＡのＴＥＭ像Ｉ（θ２＝＋５９°），Ｉ（θ３＝＋５８°），…Ｉ（θ６１＝０°），…Ｉ（θ１２０＝−５９°），Ｉ（θ１２１＝−６０°）は、上述したＴＥＭ像Ｉ（θ１＝＋６０°）と共に、画像メモリ１６のメモリＭ３に試料傾斜角度と対応して記憶される。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ１２１＝−６０°）は、画像メモリ１６のメモリＭ４にも試料傾斜角度と対応して記憶される。
以上のようにして、＋６０°〜−６０°の各傾斜角度において撮像された１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）は、画像メモリ１６のメモリＭ３に記憶される。すなわち、画像メモリ１６のメモリＭ３には、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ３が記憶される。
以後、同様にして、１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）で構成される傾斜画像シリーズＳ４，Ｓ５，…，Ｓ１０が取得される。それらの傾斜画像シリーズＳ４，Ｓ５，…，Ｓ１０は、画像メモリ１６のメモリＭ４〜Ｍ１０に順に記憶される。
さて、１０個の傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ１０が得られると、次に制御部１５は、まずメモリＭ１に記憶された傾斜画像シリーズＳ１の画像データを読み出してＣＲＴ２９に送る。この結果、ＣＲＴ２９の画面上には、１回目の１２１段階の試料傾斜によって得られた１２１枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）が表示される。そこでオペレータは、その１２１枚のＴＥＭ像を観察し、電子線照射による試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像がその中に含まれているか否かを判断する。たとえばこの場合、何れのＴＥＭ像も図４（ａ）に示したようなＴＥＭ像であり、目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像である。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ１を３次元像の構築に使用することを、像選択手段である入力手段２８上において入力する。すると、その入力情報は制御部１５に取り込まれる。
続いて制御部１５は、メモリＭ２に記憶された傾斜画像シリーズＳ２の画像データを読み出してＣＲＴ２９に送る。この場合にもオペレータは、ＣＲＴ２９画面上に表示された１２１枚のＴＥＭ像は目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像であると判断する。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ２を３次元像の構築に使用することを、入力手段２８上において入力する。その入力情報は制御部１５に取り込まれる。
以後同様にして、メモリＭ３〜Ｍ１０に記憶された傾斜画像シリーズＳ３〜Ｓ１０の画像データがＣＲＴ２９に順に送られ、オペレータによる像の判断が行われる。たとえばこの場合、オペレータは、傾斜画像シリーズＳ３〜Ｓ９は目標物Ａを正確に反映したＴＥＭ像であると判断し、傾斜画像シリーズＳ３〜Ｓ９を３次元像の構築に使用することを入力手段２８上において入力する。
一方、ＣＲＴ画面上に表示された傾斜画像シリーズＳ１０の中には、図６に示すような形態変化が認められるＴＥＭ像が何枚も含まれている。この図６に示すＴＥＭ像から、目標物Ａは電子線照射により２つに分離したことが分かる。そこでオペレータは、傾斜画像シリーズＳ１０を３次元像の構築に使用しないことを入力手段２８上において入力する。
以上のようにして、試料が電子線により損傷を受けていない傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９を３次元像の構築に使用し、試料が電子線により損傷を受けた傾斜画像シリーズＳ１０を３次元像の構築に使用しないという情報が制御部１５に取り込まれると、制御部１５は、傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９の画像データ（試料傾斜角度と対応して記憶された画像データ）をメモリＭ１〜Ｍ９から読み出して積算回路１７に送る。すなわち制御部１５は、傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ１０から、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を含む傾斜画像シリーズＳ１０を除外し、残りの傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９の画像データを積算回路１７へ送る。
積算回路１７は、傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９から同じ試料傾斜角度のＴＥＭ像を抽出してそれらを積算する。すなわち積算回路１７は、試料傾斜角度がθ１（＝＋６０°）のＴＥＭ像Ｉ（θ１）を傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９からそれぞれ抽出し、抽出した計９枚のＴＥＭ像Ｉ（θ１）を積算する。この積算により、Ｓ／Ｎの良いＴＥＭ像Ｉ’（θ１）（積算像Ｉ’（θ１））が得られる（図７参照）。また積算回路１７は、その他の試料傾斜角度θ２＝＋５９，θ３＝＋５８°，…，θ６１＝０°，…，θ１２０＝−５９°，θ１２１＝−６０°のＴＥＭ像Ｉ（θ２），Ｉ（θ３），…Ｉ（θ６１），…，Ｉ（θ１２０），Ｉ（θ１２１）についても同様に積算処理を行い、試料傾斜角θ２，θ３，…，θ６１，…θ１２０，θ１２１ごとに積算像Ｉ’（θ２），Ｉ’（θ３），…Ｉ’（θ６１），…，Ｉ’（θ１２０），Ｉ’（θ１２１）を取得する。これらの積算像もＳ／Ｎの良いＴＥＭ像である。しかも、それらの積算像は、電子線照射による損傷を受けていない試料のＴＥＭ像であり、元々の試料構造を正確に反映したＴＥＭ像である。
そして、積算回路１７で作られた前記積算像Ｉ’（θ１），Ｉ’（θ２），…Ｉ’（θ１２１）の画像データは３次元像構築回路１８に送られる。３次元像構築回路１８は、その各試料傾斜角度の積算像Ｉ’（θ１），Ｉ’（θ２），…Ｉ’（θ１２１）に前記ＣＴ法を適用して、試料１３の目標物Ａに関する３次元像Ｉ（Ａ）を構築する。その構築された３次元像Ｉ（Ａ）の画像データは、制御部１５によって読み出されてＣＲＴ２９に送られる。この結果、３次元像Ｉ（Ａ）がＣＲＴ２９の画面上に表示される。
以上、図１の透過電子顕微鏡の動作説明を行った。
上述したように図１の透過電子顕微鏡においては、試料が電子線により損傷を受ける間際までのＴＥＭ像（傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９）を用いて３次元像を構築しているので、Ｓ／Ｎが良く、試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。
また、従来の方法では、１回の撮像で１つの試料傾斜角度の情報取得が完結する。一般的に電子線を照射する限り試料は必ずダメージを受けるので、この従来の方法では、測定開始初期に得た画像（たとえば＋６０°での画像）と測定終了間際に取得した画像（たとえば−６０°での画像）では試料の形状が大きく異なっている可能性がある。このため、従来においては、元々の試料構造を正確に反映した３次元像を得られなかった。
一方、本発明においては、試料を繰り返し傾斜させ、１つの試料傾斜角度につき複数枚のＴＥＭ像を取得して試料情報を得ている。その際、１枚のＴＥＭ像の撮像時間（上記例では０．１秒）は、従来の撮像時間（たとえば１秒）よりもかなり短く設定されている。このため、本発明では、たとえば＋６０°から−６０°までの１回の傾斜において、測定開始初期に得た画像（＋６０°の画像）と測定終了間際に取得した画像（−６０°の画像）での試料形状の差異は従来よりもかなり小さい。このように本発明においては、異なる試料傾斜角度においてほぼ同じ試料形態のＴＥＭ像を得られる。これにより本発明においては、元々の試料構造を正確に反映した３次元像を得ることができる。
以上、本発明の一例を説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。上記例では、試料を傾斜させる毎に位置ずれ補正が行われるが、たとえば試料を＋６０°から−６０°に傾斜させても目標物Ａが観察視野から外れなければ、その位置ずれ補正を行わないようにしてもよい。しかし、その場合には、オペレータによって選択された前記傾斜画像シリーズＳ１〜Ｓ９ごとにＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）間の位置合わせを行い（すなわち目標物Ａの位置ずれを画像処理で補正し）、その後で前記積算像Ｉ’（θ１），Ｉ’（θ２），…Ｉ’（θ１２１）を取得することが必要である。その際、ＴＥＭ像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θ１２１）間の位置合わせは、相関法（各画像間の相関をとり、相関が最大となるように画像の位置合わせをする方法）を用いて行われる。また、前記位置ずれ補正を行わない場合、上記図１の例のように試料傾斜角度θ１，θ２，…θ１２１ごとに積算像Ｉ’（θ１），Ｉ’（θ２），…Ｉ’（θ１２１）をまず取得し、その後でその積算像Ｉ’（θ１），Ｉ’（θ２），…Ｉ’（θ１２１）間の位置合わせを行い、その位置合わせが行われた積算像にＣＴ法を適用して３次元像を構築するようにしてもよい。
また、上記例では、試料をｙ方向へ移動させて位置ずれ補正が行われるが、それに代えて、試料を照射する電子線を前記偏向器６で偏向させて位置ずれ補正を行うようにしてもよい。その場合、前記位置ずれ補正処理において目標物Ａのずれ量ａ（図５参照）が求められると、そのずれ量ａを補正するように電子線が偏向されて目標物Ａに電子線が照射され、目標物ＡのＴＥＭ像が撮像される。このときに前記偏向器電源２３に供給される偏向信号をＥａとすると、次に試料が１°傾斜されて位置ずれを補正するときには、前記偏向信号ＥＢとその偏向信号Ｅａを加算した信号（ＥＢ＋Ｅａ）が前記偏向器電源２３に供給されて前記対象物Ｂに電子線が照射される。なお、このように試料を照射する電子線を偏向させて位置ずれ補正を行った場合、目標物ＡのＴＥＭ像を取得するときには、目標物Ａが観察視野の中央に位置するように前記偏向器電源２６へ補正信号が供給される。
また、図１の装置において位置ずれ補正を行う場合、前記基準画像ＩＢ（θ１）を所定のタイミングで更新するようにしてもよい。たとえば、＋６０°から−６０°までの１回の傾斜が終わり、その−６０°において試料移動による位置ずれ補正が終わった後、フォーカス合わせを行ってから前記対象物Ｂに電子線を照射してＴＥＭ像を取得し、そのＴＥＭ像を前記基準画像として位置ずれ補正回路２０に記憶するようにしてもよい。
また、上記例では、目標物Ａを通る直線Ｌ（＋６０°）（図３（ｃ）参照）上にフォーカス補正対象物Ｃを決定した。しかし、その直線Ｌ（＋６０°）上に適当な対象物Ｃが無い場合もある。そのような場合には、図３（ｃ）に示すように、直線Ｌ（＋６０°）を挟んだ試料上の２つの領域Ｊ’，Ｋ’であって、直線Ｌ（＋６０°）からほぼ等距離にある試料上の２つの領域Ｊ’，Ｋ’をフォーカス補正領域として設定するようにすればよい。領域Ｊ’は試料上の対象物Ｊを囲む領域であり、領域Ｋ’は試料上の対象物Ｋを囲む領域である。そして、それぞれの領域Ｊ’，Ｋ’について前記フォーカス合わせを行い、領域Ｊ’に関して得られたフォーカス値と領域Ｋ’に関して得られたフォーカス値の中間値を求め、その中間のフォーカス値を最適なフォーカス値として前記対物レンズ８に設定すればよい。
また、上記例では、＋６０°から−６０°までの傾斜を１０回行うと像取得を自動的に終了するようにした。これに代えて、オペレータが、試料が１°傾斜される毎に撮像される目標物ＡのＴＥＭ像をＣＲＴ画面上で監視し、図６に示したような試料損傷を確認した時点で像取得を終了させるようにしてもよい。または、このようにオペレータが判断するのではなく、装置側で試料損傷を画像処理により確認した時点で像取得を終了させるようにしてもよい。それらの場合においても、前記同様、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を含む傾斜画像シリーズを除いて前記積算処理が行われる。また、そのように傾斜画像シリーズ単位で取得したＴＥＭ像を積算処理の対象から外すのではなく、試料損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像だけを前記積算処理の対象から外すようにしてもよい。 The configuration of the transmission electron microscope of FIG. 1 has been described above.
The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described below. At this time, it is assumed that the height adjustment (position adjustment in the z direction) of the sample 13 has already been completed, and the surface of the sample 13 is substantially located on the tilt axis T. The height of the sample 13 is adjusted by setting the magnification of the apparatus to the magnification at which a three-dimensional image is actually obtained, and the CCD image of the TEM image of the sample 13 while tilting the sample 13 from + 60 ° to −60 °, for example. The xyz stage 7b is moved so that the target A (region on the sample to obtain a three-dimensional image) in the observation field (TEM image displayed on the CRT screen) is not moved as much as possible. This is done by moving in the z direction.
That is, as shown in FIG. 2A, when the sample surface is greatly deviated from the tilt axis T, the sample 13 is tilted from + 60 ° to −60 ° in order to obtain a three-dimensional image of the target A on the sample. Then, the target A may be greatly deviated left and right, and the image of the target A may be out of the field of view of the CCD camera 12. In order to avoid this, the height of the sample 13 is adjusted. However, the sample surface cannot be completely aligned with the tilt axis T because of the mechanical accuracy of the sample stage 7. For example, the state of FIG. 2B is the limit of the height adjustment of the sample 13, and at present, when the sample 13 is tilted by + 60 °, the target A is on a straight line L (+ 60 °) parallel to the tilt axis T. Located in. When the sample 13 is not tilted, the target A is positioned on the straight line L (0 °), and when the sample 13 is tilted by −60 °, the target A is positioned on the straight line L (−60 °).
For this reason, there is no problem when a low-magnification observation is performed in the state of FIG. 2B to obtain a three-dimensional image, but when a high-magnification observation is performed in the state of FIG. As the sample is tilted, the TEM image of the target A may deviate from the field of view of the CCD camera 12. The transmission electron microscope of FIG. 1 is configured to solve this problem and obtain a high-magnification three-dimensional image. The operation of the apparatus of FIG.
First, the operator performs data input on the input means 28 for automatically capturing a TEM image. For example, the operator tilts the sample 13 from + 60 ° to −60 ° by 1 °, and TEM images at each sample tilt angle (+ 60 °, 59 °,..., 0 °,..., −59 °, −60 °). Is input on the input means 28 so that an image is captured. Further, the operator inputs data on the input means 28 how many times to repeatedly acquire the TEM image at each sample inclination angle by inclining the sample 13 in a plurality of stages (121 stages in this case). For example, “10 times” is input as the number of repetitions. These pieces of input information are taken into the control unit 15.
Then, the control unit 15 which is also the sample tilting means first sets the tilt angle of the tilt stage 7a to + 60 ° (θ 1 = + 60 °) is sent to the stage drive unit 24. Therefore, the stage drive unit 24 tilts the tilt stage 7a to + 60 °.
Further, the control unit 15 sends a control signal for irradiating a wide area on the sample 13 to the focusing lens power source 21. Then, the focusing lens power source 21 controls the current flowing through the coil of the focusing lens 3 so that the electron beam from the electron gun 2 irradiates a wide area on the sample 13. The reason why the wide area on the sample 13 is irradiated with the electron beam in this way is to search for a visual field to be described later.
Further, the control unit 15 controls the imaging lens system so that a low-magnification TEM image suitable for visual field search is formed on the CCD camera 12. That is, the control unit 15 controls the lens power supply (not shown) of the intermediate lens 10 and the like, and sets the magnification of the apparatus to a low magnification.
Under the control of the control unit 15 as described above, a low-magnification TEM image of the sample 13 is picked up by the CCD camera 12, and an image signal I related to the TEM image is sent from the CCD camera 12 to the control unit 15. Since the control unit 15 sends the image signal I to the CRT 29, a low-magnification TEM image of the sample 13 is displayed on the screen of the CRT 29. The TEM image is a good image that has been focused. Therefore, the operator searches the field of view while viewing the TEM image so that the target A comes to the center of the observation field (see FIG. 3A), that is, the target A on the sample is positioned on the optical axis O. Thus, the sample 13 is moved in the xy direction. The sample movement is performed when the operator inputs the xy movement amount of the sample 13 on the input means 28, and the control unit 15 receiving the input signal moves the stage so that the xyz stage 7b moves in the xy direction. The drive unit 24 is controlled.
When the target A comes to the center of the observation visual field (TEM image displayed on the CRT screen) in this way, the operator irradiates the electron beam irradiation area A ′ (FIG. 3B) so as to surround the target A on the CRT screen. Set the reference). This setting is performed using the input means 28, and the set information, that is, information “A ′” for irradiating the target A on the sample with an electron beam is stored in the control unit 15.
In addition to the target A, the operator searches for a misalignment correction target object on the TEM image shown in FIG. At that time, the operator searches for a position shift correction object on the straight line L (+ 60 °) (see FIG. 2B) passing through the target A. Currently, the straight line L (+ 60 °) passing through the target A is located on the optical axis O as can be seen from the above description, unlike the state of FIG. A straight line L (+ 60 °) is a straight line parallel to the tilt axis T and the x direction, and the direction of the straight line L (+ 60 °) on the CRT screen is a TEM image when the sample 13 is moved in the x direction. Is the direction of movement. In this case, the direction is the direction W shown in FIG. 3C, and the operator knows the direction W.
Therefore, as shown in FIG. 3C, the operator assumes a straight line L (+ 60 °) in the W direction passing through the target A on the TEM image, and moves the object B on the straight line L (+ 60 °). The position deviation correction target B is determined. Then, the operator sets an electron beam irradiation region B ′ (see FIG. 3C) so as to surround the misalignment correction target object B on the TEM image. This setting is performed using the input unit 28, and the set information, that is, information “B ′” for irradiating the misalignment correction target B on the sample with an electron beam is stored in the control unit 15. The electron beam irradiation region B ′ is set so as not to overlap the electron beam irradiation region A ′ (see FIG. 3C).
Further, the operator searches for a focus correction target object on the TEM image shown in FIG. Also at that time, the operator searches for the focus correction target object on the straight line L (+ 60 °), and determines the target object C on the straight line L (+ 60 °) as the focus correction target object C. Then, the operator sets an electron beam irradiation region C ′ (see FIG. 3C) so as to surround the focus correction object C on the TEM image. This setting is performed using the input unit 28, and the set information, that is, information “C ′” for irradiating the focus correction target C on the sample with an electron beam is stored in the control unit 15. The electron beam irradiation region C ′ is set so as not to overlap the electron beam irradiation region A ′ and the electron beam irradiation region B ′ (see FIG. 3C).
When the three electron beam irradiation areas A ′, B ′, and C ′ are set as described above, the control unit 15 applies an electron beam to the target A on the sample 13 based on the information “A ′”. Control signal D for irradiation A Is sent to the focusing lens power source 21. Then, the focusing lens power supply 21 controls the current flowing through the coil of the focusing lens 3 so that the electron beam from the electron gun 2 irradiates the target A located on the optical axis O. As a result, the electron beam irradiates the electron beam irradiation area A ′ (see FIG. 3C) on the sample, and the electron beam irradiates the target A.
Further, the control unit 15 forms a high-magnification TEM image of the target A on the CCD camera 12 based on the information “A ′”, that is, the TEM image of the target A fills the entire imaging surface of the CCD camera 12. The imaging lens system is controlled so that it is projected. Thus, the enlargement magnification of the apparatus is set to a high magnification.
Further, the control unit 15 sets the imaging (exposure) time t of the CCD camera 12 to t 1 Is sent to the camera control unit 27. Then, the camera control unit 27 generates a high-magnification TEM image of the target A with the CCD camera 12 for a time t. 1 The CCD camera 12 is controlled so that an image is taken. This imaging time t 1 Is set to the shortest time during which TEM image information can be obtained, and is much shorter than the conventional imaging time t (for example, 1 second) per sheet. 1 (For example, 0.1 second).
By the control of the control unit 15 as described above, a high-magnification TEM image of the target A is timed by the CCD camera 12 at time t 1 The image signal I relating to the TEM image is picked up from the CCD camera 12 to the memory M of the image memory 16. 1 Sent to. Thus, the sample tilt angle is θ 1 TEM image I (θ of target A when (= + 60 °) 1 ) Is the memory M of the image memory 16 1 Is stored in correspondence with the sample inclination angle + 60 °. FIG. 4A shows the TEM image I (θ 1 ).
At present, the sample inclination angle is set to + 60 °. In this state, the control unit 15 next irradiates the object B on the sample 13 with an electron beam based on the information “B ′”. Deflection signal E B Is sent to the deflector power source 23. Then, the deflector power source 23 controls the current flowing through the coil of the deflector 6 so that the electron beam that has passed through the diaphragm 5 irradiates the object B that is off the optical axis O. Further, the control unit 15 controls the control signal D for irradiating the electron beam irradiation region B ′ (see FIG. 3C) on the sample 13 based on the information “B ′”. B Is supplied to the focusing lens power source 21, and the size of the electron beam for irradiating the sample is adjusted to a size corresponding to the electron beam irradiation region B ′. As a result, the electron beam irradiates the electron beam irradiation region B ′ (see FIG. 3C) on the sample.
Further, the control unit 15 sends a deflection signal F to the deflector power source 26 so that a high-magnification TEM image of the object B is projected on the CCD camera 12 based on the information “B ′”. B Send. This deflection signal F B Is a signal for turning back a high-magnification image of the object B off the optical axis O onto the CCD camera 12. Then, the deflector power supply 26 supplies the deflection signal F. B Based on the above, the current flowing in the coil of the deflector 6 is controlled.
Furthermore, the control unit 15 sets the imaging time t of the CCD camera 12 to t 2 Is sent to the camera control unit 27. Then, the camera control unit 27 generates a high-magnification TEM image of the object B with the CCD camera 12 for a time t. 2 The CCD camera 12 is controlled so that an image is taken. This imaging time t 2 Is the imaging time t of the target A described above so that a TEM image with a good S / N can be obtained. 1 It is set to a longer time (for example, 0.1 seconds).
As a result of the control of the control unit 15 as described above, a high-magnification TEM image of the misalignment correction object B is obtained by the CCD camera 12 at time t. 2 An image signal I relating to the TEM image is sent from the CCD camera 12 to the misalignment correction circuit 20. Thus, the sample tilt angle is θ 1 TEM image I of the object B when (= + 60 °) B (Θ 1 ) Is stored in the misregistration correction circuit 20 as a reference image. FIG. 4B shows the TEM image I. B (Θ 1 ).
As described above, the sample inclination angle is θ 1 At (= + 60 °), the TEM image I (θ of the target A 1 ) And TEM image I of misalignment correction object B B (Θ 1 ) Is obtained, the control unit 15 next changes the tilt angle of the tilt stage 7a to + 59 ° (θ 2 = + 59 °) is sent to the stage drive unit 24. Therefore, the stage drive unit 24 tilts the tilt stage 7a to + 59 °. When the TEM image is not picked up by the CCD camera 12 such as when the sample is tilted, the electron beam irradiation to the sample 13 is interrupted for the purpose of suppressing sample damage. In the interruption, the deflector power supply 22 that has received the blanking signal from the control unit 15 controls the current flowing through the coil of the deflector 4 so that all the electron beams are blocked by the diaphragm 5.
Thus, the sample tilt angle is θ 2 = + 59 °, TEM image I (θ of target A 2 ), The positional deviation correction of the target A is performed. That is, when the sample is tilted from + 60 ° to + 59 °, the target A moves as shown in FIG. 5 and deviates from the optical axis O, so that the target A is returned to the optical axis O. The reason why the target A deviates from the optical axis O due to the sample tilt in this manner is that the sample surface cannot be completely coincident with the tilt axis T as described above. In addition, when the target A deviates from the optical axis O due to the sample tilt in this way, the target B located on the straight line L (+ 60 °) (see FIG. 3C) passing through the target A is Inclined in the same way as the object A. That is, the object B is located on the straight line L (+ 59 °) shown in FIG. 5, and the straight line L (+ 59 °) is parallel to the tilt axis T and the straight line L (+ 60 °).
Therefore, the control unit 15 determines the state of each lens based on the TEM image I. B (Θ 1 = + 60 °). That is, the control unit 15 sends the deflection signal E B To the deflector power source 23 and the control signal D B To the converging lens power source 21 and further the deflection signal F B To the deflector power supply 26. Further, the control unit 15 sets the imaging time t of the CCD camera 12 to the t 2 Is sent to the camera control unit 27.
As a result, a high-magnification TEM image of the misalignment correction object B is obtained by the CCD camera 12 at time t. 2 An image signal I relating to the TEM image is sent from the CCD camera 12 to the misalignment correction circuit 20. Thus, the sample tilt angle is θ 2 TEM image I of the object B when (= + 59 °) B (Θ 2 ) Is stored in the misalignment correction circuit 20 as a comparative image. FIG. 4C shows the TEM image I. B (Θ 2 ). TEM image I with a sample inclination angle of + 59 ° B (Θ 2 ) And TEM image I with a sample tilt angle of + 60 ° B (Θ 1 ) (See FIG. 4B), the object B is moved (shifted) on the TEM image. This is due to the sample inclination described above.
Accordingly, the positional deviation correction circuit 20 uses the deviation amount Δ (see FIG. 4C) on the TEM image (observation field of view) of the object B as the reference image I. B (Θ 1 ) And comparative image I B (Θ 2 ) Is calculated by cross-correlation calculation (see, for example, Patent Document 1). Then, the misregistration correction circuit 20 calculates the obtained Δ and the TEM image I. B (Θ 1 ), I B (Θ 2 5) is obtained based on the observation magnification M. That is, the shift amount a of the target A in the direction orthogonal to the optical axis O and the straight line L (+ 60 °) is obtained. Then, the positional deviation correction circuit 20 obtains a y-direction movement amount dy (see FIG. 5) for returning the target A onto the optical axis O by calculation of dy = a / cos 59 °.
Thus, when the y-direction movement amount dy is obtained in the positional deviation correction circuit 20, the control unit 15 controls the stage driving unit 24 so that the xyz stage 7b moves by dy in the y direction. As a result, the sample inclination angle is θ 2 At + 59 °, the target A is located on the optical axis O, and the target A is located at the Z position G (see FIG. 5) on the optical axis O. As described above, the position deviation of the target A due to the sample inclination is corrected. However, as described above, the position deviation correction is performed by irradiating the region on the sample not including the target A with the electron beam. . For this reason, the damage by the electron beam irradiation of the target A is suppressed.
As described above, the positional deviation of the target A has been corrected as described above. However, as shown in FIG. 5, the current position of the target A in the optical axis O direction (position G) has a sample inclination angle of + 60 °. This is different from the position of the target A at. For this reason, if a TEM image of the target A is captured as it is, an image with a slight shift in focus is captured.
Therefore, the control unit 15 performs focusing on the focus correction target C that is at the same height as the target A using, for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-55143. That is, the control unit 15 causes the electron beam to enter the object C on the sample 13 based on the information “C ′”. a Deflection signal E for irradiation with C (Θ a ) To the deflector power source 23. Then, the deflector power source 23 causes the object C from which the electron beam that has passed through the diaphragm 5 has deviated from the optical axis O to enter the incident angle θ. a The current flowing in the coil of the deflector 6 is controlled so as to irradiate with. Further, the control unit 15 controls the control signal D for irradiating the electron beam irradiation region C ′ (see FIG. 3C) on the sample 13 based on the information “C ′”. C Is supplied to the converging lens power source 21, and the size of the electron beam that irradiates the sample is adjusted to a size corresponding to the electron beam irradiation region C ′. As a result, the electron beam passes through the electron beam irradiation region C ′ (see FIG. 3C) on the sample at an incident angle θ. a Irradiate with.
Further, the control unit 15 sends a deflection signal F to the deflector power supply 26 so that a high-magnification TEM image of the object C is projected on the CCD camera 12 based on the information “C ′”. C Send. This deflection signal F C Is a signal for turning back the high-magnification image of the object C off the optical axis O onto the CCD camera 12.
Furthermore, the control unit 15 sets the imaging time t of the CCD camera 12 to t 3 Is sent to the camera control unit 27. This imaging time t 3 Is the imaging time t of the target A described above so that a TEM image with a good S / N can be obtained. 1 It is set to a longer time.
By the control of the control unit 15 as described above, a high-magnification TEM image of the focus correction target C is obtained by the CCD camera 12 at time t. 3 The image signal I relating to the TEM image is sent from the CCD camera 12 to the focusing circuit 19. Thus, the electron beam is incident on the focus correction target C and the incident angle θ a TEM image I of object C when irradiated with C (Θ a ) Is stored in the focusing circuit 19.
Further, the control unit 15 causes the electron beam to enter the object C on the sample 13 for the purpose of focusing. b (Θ b Is θ a Deflection signal E for irradiation with C (Θ b ) To the deflector power source 23. Further, the control unit 15 receives the control signal D C To the focusing lens power source 21 and the deflection signal F C Is sent to the deflector power supply 26, and the imaging time of the CCD camera 12 is t. 3 Is sent to the camera control unit 27. As a result, a high-magnification TEM image of the focus correction object C is obtained by the CCD camera 12 at time t. 3 The image signal I relating to the TEM image is sent from the CCD camera 12 to the focusing circuit 19. Thus, the electron beam is incident on the focus correction target C and the incident angle θ b TEM image I of object C when irradiated with C (Θ b ) Is stored in the focusing circuit 19.
Therefore, the focusing circuit 19 performs the TEM image I. C (Θ a ) And TEM image I C (Θ b ) To obtain a positional deviation amount δ between the two images, and obtain a defocus amount df based on the positional deviation amount δ. Then, the focusing circuit 19 creates an objective lens correction signal based on the obtained defocus amount df. Then, the control unit 15 supplies the objective lens correction signal to the objective lens power source 25, and the objective lens power source 25 controls the current flowing through the coil of the objective lens 8 so that the defocus is eliminated. As a result, focusing with respect to the focus correction target C is completed. Since the height (position in the direction of the optical axis O) of the focus correction target C is the same as that of the target A, the focus adjustment for the target A is completed when the focus correction for the focus correction target C is completed in this way. It will be done. Since this focusing is performed by irradiating the region C ′ on the sample not including the target A with an electron beam, damage to the target A due to the electron beam irradiation can be suppressed.
As described above, when the target A is positioned on the optical axis O at the sample tilt angle of + 59 ° and the focusing with respect to the target A is completed, the control unit 15 displays a high-magnification TEM image of the target A. Control the lens so that it is imaged. That is, the control unit 15 controls the control signal D for irradiating the target A located on the optical axis O with an electron beam based on the information “A ′”. A Is sent to the focusing lens power source 21. Further, the control unit 15 sets the imaging time t of the CCD camera 12 to the t 1 Is sent to the camera control unit 27.
As a result, a high-magnification TEM image of the target A is obtained by the CCD camera 12 at time t. 1 The image signal I relating to the TEM image is captured in the memory M of the image memory 16. 1 Sent to. Thus, the sample tilt angle is θ 2 TEM image I (θ of target A when (= + 59 °) 2 ) Is the memory M of the image memory 16 1 Is stored in correspondence with the sample inclination angle + 59 °. The image I (θ 2 ) Is positioned in the center in the same manner as in FIG. 4A due to the above-described positional deviation correction.
Next, the control unit 15 sets the tilt angle of the tilt stage 7a to + 58 ° (θ 3 = + 58 °) is sent to the stage drive unit 24. Therefore, the sample 13 is inclined at + 58 °. And θ described above 2 = TEM image I (θ of target A in the same manner as + 59 ° 3 ) Is corrected and focus adjustment is performed prior to acquisition of (). By the misalignment correction and focusing, the target A is positioned on the optical axis O when the sample tilt angle is + 58 °, and focusing for the target A is completed. And θ 2 As in the case of + 59 °, a high-magnification TEM image of the target A is obtained by the CCD camera 12 at time t. 1 The image signal I relating to the TEM image is captured in the memory M of the image memory 16. 1 Sent to. Thus, the sample tilt angle is θ 3 TEM image I (θ of target A when (= + 58 °) 3 ) Is the memory M of the image memory 16 1 Is stored corresponding to the sample inclination angle + 58 °. This image I (θ 3 ) Also in the image I (θ 3 ) Is positioned in the center by the above-described positional deviation correction.
Thereafter, the sample 13 is sequentially inclined to + 57 °, + 56 °,... 0 °,. 2 = + 59 ° and θ 3 As in the case of = + 58 °, the TEM image of the target A is taken after the positional deviation correction and focusing are performed at each sample inclination angle. Thus, the TEM image I (θ of the target A imaged at each sample inclination angle. 4 = + 57 °), I (θ 5 = + 56 °), ... I (θ 61 = 0 °), ... I (θ 120 = −59 °), I (θ 121 = −60 °) is the memory M of the image memory 16 1 Are stored in correspondence with the sample inclination angle. At that time, TEM image I (θ 121 = −60 °) is the memory M of the image memory 16 2 Is also stored in correspondence with the sample inclination angle.
As described above, 121 TEM images I (θ) captured at each inclination angle of + 60 ° to −60 °. 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 ) Is the memory M of the image memory 16 1 Is remembered. That is, the memory M of the image memory 16 1 Includes 121 TEM images I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 Inclined image series S 1 Is memorized. Thus, the TEM image is acquired “at once” by inclining the sample in a plurality of steps (in this case, 121 steps) and acquiring the TEM image at each sample inclination angle. Since “10 times” is first input as the number of times, the “second” TEM image is subsequently acquired. In that case, the sample tilt direction is reversed, and the sample 13 is tilted in the order of −59 °, −58 °,... 0 °,... 59 °, and 60 °. TEM image of target A is 1 Imaged. Thus, the TEM image I (θ of the target A imaged at each sample inclination angle. 120 = −59 °), I (θ 119 = -58 °), ... I (θ 61 = 0 °), ... I (θ 2 = + 59 °), I (θ 1 = + 60 °) is the TEM image I (θ 121 = −60 °) and the memory M of the image memory 16 2 Are stored in correspondence with the sample inclination angle. At that time, TEM image I (θ 1 = + 60 °) is the memory M of the image memory 16 3 Is also stored in correspondence with the sample inclination angle.
As described above, 121 TEM images I (θ) captured at each inclination angle of −60 ° to + 60 °. 121 ), I (θ 120 ), ... I (θ 1 ) Is the memory M of the image memory 16 2 Is remembered. That is, the memory M of the image memory 16 2 Includes 121 TEM images I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 Inclined image series S 2 Is memorized. As a result, the TEM image is acquired “at twice” by inclining the sample in a plurality of stages (in this case, 121 stages) at each sample inclination angle. Subsequently, a “third” TEM image is acquired. In this case, the sample 13 is tilted in the order of + 59 °, + 58 °,... 0 °,... -59 °, −60 °, and the target object is subjected to positional deviation correction and focus adjustment at each sample tilt angle as described above. A TEM image of time t 1 Imaged. Thus, the TEM image I (θ of the target A imaged at each sample inclination angle. 2 = + 59 °), I (θ 3 = + 58 °), ... I (θ 61 = 0 °), ... I (θ 120 = −59 °), I (θ 121 = −60 °) is the TEM image I (θ 1 = + 60 °) and the memory M of the image memory 16 3 Are stored in correspondence with the sample inclination angle. At that time, TEM image I (θ 121 = −60 °) is the memory M of the image memory 16 4 Is also stored in correspondence with the sample inclination angle.
As described above, 121 TEM images I (θ) captured at each inclination angle of + 60 ° to −60 °. 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 ) Is the memory M of the image memory 16 3 Is remembered. That is, the memory M of the image memory 16 3 Includes 121 TEM images I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 Inclined image series S 3 Is memorized.
Thereafter, 121 TEM images I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 Inclined image series S 4 , S 5 , ..., S 10 Is acquired. Those tilt image series S 4 , S 5 , ..., S 10 Is the memory M of the image memory 16 4 ~ M 10 Are stored in order.
Now, 10 tilted image series S 1 ~ S 10 Then, the control unit 15 firstly stores the memory M. 1 Image series S stored in 1 Are read out and sent to the CRT 29. As a result, on the screen of the CRT 29, 121 TEM images I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 ) Is displayed. Therefore, the operator observes the 121 TEM images and determines whether or not a TEM image in which a morphological change is recognized due to sample damage due to electron beam irradiation is included therein. For example, in this case, any TEM image is a TEM image as shown in FIG. 4A, and is a TEM image that accurately reflects the target A. Therefore, the operator can use the tilt image series S 1 Is used to construct a three-dimensional image on the input means 28 which is an image selection means. Then, the input information is taken into the control unit 15.
Subsequently, the control unit 15 stores the memory M 2 Image series S stored in 2 Are read out and sent to the CRT 29. Also in this case, the operator determines that the 121 TEM images displayed on the CRT 29 screen are TEM images that accurately reflect the target A. Therefore, the operator can use the tilt image series S 2 Is used on the input means 28 to be used for construction of a three-dimensional image. The input information is taken into the control unit 15.
Thereafter, in the same manner, the memory M 3 ~ M 10 Image series S stored in 3 ~ S 10 Are sequentially sent to the CRT 29, and the operator determines the image. For example, in this case, the operator can use the tilted image series S. 3 ~ S 9 Is determined to be a TEM image accurately reflecting the target A, and the tilt image series S 3 ~ S 9 Is used on the input means 28 to be used for constructing a three-dimensional image.
On the other hand, the tilted image series S displayed on the CRT screen 10 The image includes a number of TEM images in which morphological changes as shown in FIG. 6 are recognized. From the TEM image shown in FIG. 6, it can be seen that the target A is separated into two by electron beam irradiation. Therefore, the operator uses the tilt image series S 10 Is input on the input means 28 not to be used for constructing a three-dimensional image.
As described above, the tilted image series S in which the sample is not damaged by the electron beam. 1 ~ S 9 Is used to construct a three-dimensional image, and the sample is damaged by an electron beam. 10 When the information that the image is not used for the construction of the three-dimensional image is taken into the control unit 15, the control unit 15 1 ~ S 9 Image data (image data stored corresponding to the sample tilt angle) in the memory M 1 ~ M 9 Is sent to the integrating circuit 17. That is, the control unit 15 performs the tilt image series S. 1 ~ S 10 Inclined image series S including TEM images in which morphological changes are observed due to sample damage 10 And the remaining tilted image series S 1 ~ S 9 Is sent to the integration circuit 17.
The integrating circuit 17 is a tilted image series S. 1 ~ S 9 TEM images with the same sample inclination angle are extracted from the two and integrated. That is, the integrating circuit 17 has a sample tilt angle of θ 1 (= + 60 °) TEM image I (θ 1 ) Tilt image series S 1 ~ S 9 A total of nine TEM images I (θ 1 ). By this integration, the TEM image I ′ (θ 1 ) (Integrated image I ′ (θ 1 )) Is obtained (see FIG. 7). In addition, the integrating circuit 17 provides other sample tilt angles θ. 2 = + 59, θ 3 = + 58 °, ..., θ 61 = 0 °, ..., θ 120 = -59 °, θ 121 = -60 ° TEM image I (θ 2 ), I (θ 3 ), ... I (θ 61 ), ..., I (θ 120 ), I (θ 121 ) For the sample inclination angle θ 2 , Θ 3 , ..., θ 61 , ... θ 120 , Θ 121 For each integrated image I ′ (θ 2 ), I ′ (θ 3 ), ... I '(θ 61 ), ..., I '(θ 120 ), I ′ (θ 121 ) To get. These integrated images are also TEM images with good S / N. Moreover, the integrated image is a TEM image of a sample that is not damaged by electron beam irradiation, and is a TEM image that accurately reflects the original sample structure.
Then, the integrated image I ′ (θ 1 ), I ′ (θ 2 ), ... I '(θ 121 ) Is sent to the three-dimensional image construction circuit 18. The three-dimensional image construction circuit 18 calculates the integrated image I ′ (θ 1 ), I ′ (θ 2 ), ... I '(θ 121 ) Is applied to construct a three-dimensional image I (A) relating to the target A of the sample 13. The constructed image data of the three-dimensional image I (A) is read by the control unit 15 and sent to the CRT 29. As a result, a three-dimensional image I (A) is displayed on the CRT 29 screen.
The operation of the transmission electron microscope of FIG. 1 has been described above.
As described above, in the transmission electron microscope of FIG. 1, a TEM image (tilted image series S) up to the point where the sample is damaged by an electron beam. 1 ~ S 9 ) Is used to construct a three-dimensional image, the S / N is good, and a three-dimensional image accurately reflecting the sample structure can be obtained.
Moreover, in the conventional method, information acquisition of one sample inclination angle is completed by one imaging. Generally, as long as the electron beam is irradiated, the sample is always damaged. Therefore, with this conventional method, an image obtained at the beginning of measurement (for example, an image at + 60 °) and an image obtained at the end of measurement (for example, −60). (Images at °) may have very different sample shapes. For this reason, conventionally, a three-dimensional image that accurately reflects the original sample structure cannot be obtained.
On the other hand, in the present invention, the sample is repeatedly tilted to obtain sample information by acquiring a plurality of TEM images for one sample tilt angle. At that time, the imaging time of one TEM image (0.1 seconds in the above example) is set to be considerably shorter than the conventional imaging time (for example, 1 second). For this reason, in the present invention, for example, in one tilt from + 60 ° to −60 °, an image obtained at the beginning of measurement (an image of + 60 °) and an image obtained immediately before the end of measurement (an image of −60 °) The difference in the sample shape is considerably smaller than that of the prior art. Thus, in the present invention, TEM images of almost the same sample form can be obtained at different sample tilt angles. Thus, in the present invention, a three-dimensional image accurately reflecting the original sample structure can be obtained.
Although an example of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above example. In the above example, the displacement correction is performed every time the sample is tilted. For example, even if the sample is tilted from + 60 ° to −60 °, if the target A does not deviate from the observation field, the displacement correction is not performed. You may do it. In that case, however, the tilted image series S selected by the operator is used. 1 ~ S 9 TEM image I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 ) (That is, the positional deviation of the target A is corrected by image processing), and then the integrated image I ′ (θ 1 ), I ′ (θ 2 ), ... I '(θ 121 ) Is necessary. At that time, TEM image I (θ 1 ), I (θ 2 ), ... I (θ 121 ) Is performed using a correlation method (a method of taking a correlation between images and aligning images so that the correlation is maximized). In addition, when the positional deviation correction is not performed, the sample inclination angle θ as in the example of FIG. 1 , Θ 2 , ... θ 121 For each integrated image I ′ (θ 1 ), I ′ (θ 2 ), ... I '(θ 121 ) First, and then the integrated image I ′ (θ 1 ), I ′ (θ 2 ), ... I '(θ 121 ), And a three-dimensional image may be constructed by applying the CT method to the integrated image subjected to the alignment.
In the above example, the positional deviation correction is performed by moving the sample in the y direction. Instead, the positional deviation correction may be performed by deflecting the electron beam irradiating the specimen with the deflector 6. Good. In this case, when the displacement amount a (see FIG. 5) of the target A is obtained in the positional displacement correction process, the electron beam is deflected so as to correct the displacement amount a and the target A is irradiated with the electron beam. A TEM image of the target A is captured. At this time, the deflection signal supplied to the deflector power source 23 is changed to E a Then, the next time the sample is tilted by 1 ° to correct the positional deviation, the deflection signal E B And its deflection signal E a Signal (E B + E a ) Is supplied to the deflector power source 23 to irradiate the object B with an electron beam. Note that when the electron beam irradiating the sample is deflected to correct the misalignment, when the TEM image of the target A is acquired, the deflector is arranged so that the target A is positioned at the center of the observation field. A correction signal is supplied to the power supply 26.
In addition, when the positional deviation correction is performed in the apparatus of FIG. B (Θ 1 ) May be updated at a predetermined timing. For example, after one tilt from + 60 ° to −60 ° is finished, and after the positional deviation correction by moving the sample is finished at −60 °, focusing is performed, and then the object B is irradiated with an electron beam. A TEM image may be acquired, and the TEM image may be stored in the misalignment correction circuit 20 as the reference image.
In the above example, the focus correction target C is determined on the straight line L (+ 60 °) passing through the target A (see FIG. 3C). However, there may be no suitable object C on the straight line L (+ 60 °). In such a case, as shown in FIG. 3C, the two regions J ′ and K ′ on the sample sandwiching the straight line L (+ 60 °), which are substantially equal from the straight line L (+ 60 °). The two regions J ′ and K ′ on the sample at a distance may be set as the focus correction region. The region J ′ is a region surrounding the object J on the sample, and the region K ′ is a region surrounding the object K on the sample. Then, the focusing is performed for each of the regions J ′ and K ′, an intermediate value between the focus value obtained for the region J ′ and the focus value obtained for the region K ′ is obtained, and the intermediate focus value is determined as an optimum value. What is necessary is just to set to the said objective lens 8 as a focus value.
In the above example, the image acquisition is automatically ended when the inclination from + 60 ° to −60 ° is performed 10 times. Instead, the operator monitors the TEM image of the target A, which is imaged every time the sample is tilted by 1 °, on the CRT screen, and acquires the image when the sample damage as shown in FIG. 6 is confirmed. May be terminated. Alternatively, the image acquisition may be terminated when the operator confirms the specimen damage by the image processing instead of making the determination in this way. Also in those cases, the integration process is performed except for the tilted image series including the TEM image in which the morphological change is recognized due to the sample damage. In addition, instead of excluding the TEM image acquired in units of the tilt image series from the target of integration processing, only the TEM image in which a morphological change is recognized due to sample damage may be excluded from the target of the integration processing.

本発明の透過電子顕微鏡の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the transmission electron microscope of this invention. 試料傾斜を説明するために示した図である。It is the figure shown in order to demonstrate sample inclination. 図１の装置の動作を説明するために示した図である。It is the figure shown in order to demonstrate operation | movement of the apparatus of FIG. 図１の装置の動作を説明するために示した図である。It is the figure shown in order to demonstrate operation | movement of the apparatus of FIG. 図１の装置の動作を説明するために示した図である。It is the figure shown in order to demonstrate operation | movement of the apparatus of FIG. 電子線損傷により形態変化が認められるＴＥＭ像を示した図である。It is the figure which showed the TEM image in which a shape change is recognized by electron beam damage. 図１の装置の動作を説明するために示した図である。It is the figure shown in order to demonstrate operation | movement of the apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…真空チャンバ、２…電子銃、３…集束レンズ、４…偏向器、５…絞り、６…偏向器、７…試料ステージ、７ａ…傾斜ステージ、７ｂ…ｘｙｚステージ、８…対物レンズ、９…偏向器、１０…中間レンズ、１１…投影レンズ、１２…ＣＣＤカメラ、１３…試料、１４…中央制御装置、１５…制御部、１６…画像メモリ、１７…積算回路、１８…３次元像構築回路、１９…フォーカス合わせ回路、２０…位置ずれ補正回路、２１…集束レンズ電源、２２…偏向器電源、２３…偏向器電源、２４…ステージ駆動部、２５…対物レンズ電源、２６…偏向器電源、２７…カメラ制御部、２８…入力手段、２９…ＣＲＴ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Electron gun, 3 ... Focusing lens, 4 ... Deflector, 5 ... Diaphragm, 6 ... Deflector, 7 ... Sample stage, 7a ... Inclination stage, 7b ... xyz stage, 8 ... Objective lens, 9 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Deflector, 10 ... Intermediate lens, 11 ... Projection lens, 12 ... CCD camera, 13 ... Sample, 14 ... Central controller, 15 ... Control part, 16 ... Image memory, 17 ... Integration circuit, 18 ... Three-dimensional image construction Circuit: 19: Focus adjustment circuit, 20: Position shift correction circuit, 21: Focusing lens power supply, 22: Deflector power supply, 23 ... Deflector power supply, 24 ... Stage drive unit, 25 ... Objective lens power supply, 26 ... Deflector power supply 27 ... Camera control unit 28 ... Input means 29 ... CRT

Claims (10)

透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得することを繰り返し行い、
得られた複数の透過電子顕微鏡像から同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度ごとに積算像を取得し、
取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築する
ことを特徴とする３次元像構築方法。 In a 3D image construction method for constructing a 3D image of a sample using a transmission electron microscope image,
Repetitively acquiring a transmission electron microscope image at each sample tilt angle by tilting the sample in multiple stages,
Extracting transmission electron microscope images of the same sample inclination angle from the obtained plurality of transmission electron microscope images, integrating them, obtaining an integrated image for each sample inclination angle,
A three-dimensional image construction method comprising constructing a three-dimensional image of a sample based on an acquired integrated image. 透過電子顕微鏡像を用いて試料の３次元像を構築する３次元像構築方法において、
以下の（ａ）〜（ｄ）の手順で試料の３次元像を構築することを特徴とする３次元像構築方法
（ａ）試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度θ１，θ２，…θｎにおいて透過電子顕微鏡像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θｎ）を取得し、透過電子顕微鏡像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θｎ）で構成される傾斜画像シリーズＳ１を取得する
（ｂ）（ａ）の処理を繰り返し行い、透過電子顕微鏡像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θｎ）で構成される傾斜画像シリーズＳ２，Ｓ３，…Ｓｍを取得する
（ｃ）取得した傾斜画像シリーズＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓｍから同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像を抽出してそれらを積算し、試料傾斜角度θ１，θ２，…θｎごとに積算像を取得する
（ｄ）取得した積算像に基づいて試料の３次元像を構築する。 In a 3D image construction method for constructing a 3D image of a sample using a transmission electron microscope image,
A three-dimensional image construction method characterized in that a three-dimensional image of a sample is constructed by the following procedures (a) to (d): (a) The sample is inclined in a plurality of stages, and each sample inclination angle θ 1 , θ 2 is constructed. , ... theta n in TEM image I (θ 1), I ( θ 2), ... and acquires the I (θ n), transmission electron microscopy image I (θ 1), I ( θ 2), ... I ( The process of (b) and (a) for obtaining the tilted image series S 1 composed of θ n ) is repeated, and transmission electron microscope images I (θ 1 ), I (θ 2 ),... I (θ n ) configured inclined image series S 2, S 3, ... to obtain the S m (c) the acquired tilt image series S 1, S 2, S 3 , ... extracted TEM image of the same specimen rotation angle from S m and by integrating them, the specimen rotation angle θ 1, θ 2, ... θ n to obtain the integrated image for each (d) obtained integrated image based on There constructing a three-dimensional image of the sample. 得られた傾斜画像シリーズＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓｍから、試料損傷により形態変化が認められる透過電子顕微鏡像を含む傾斜画像シリーズを除外し、残りの傾斜画像シリーズについて前記積算像を取得することを特徴とする請求項２記載の３次元像構築方法。 From the obtained tilted image series S 1 , S 2 , S 3 ,... S m , the tilted image series including a transmission electron microscope image in which a morphological change is recognized due to sample damage is excluded, and the accumulated image for the remaining tilted image series. The three-dimensional image construction method according to claim 2, wherein: 傾斜画像シリーズごとに透過電子顕微鏡像Ｉ（θ１），Ｉ（θ２），…Ｉ（θｎ）間の位置合わせを行い、その後で前記積算像を取得することを特徴とする請求項２記載の３次元像構築方法。 3. The transmission electron microscope images I (θ 1 ), I (θ 2 ),... I (θ n ) are aligned for each tilted image series, and then the integrated image is acquired. The three-dimensional image construction method described. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
試料上の前記直線Ｌ上に、前記目標物の他に位置ずれ補正対象物を決め、
所定角度の試料傾斜の前後において、前記位置ずれ補正対象物にそれぞれ電子線を照射して透過電子顕微鏡像を取得し、
その取得した２つの透過電子顕微鏡像から、試料傾斜によって生じた前記目標物の位置ずれを求め、
その目標物の位置ずれを試料移動、または、試料を照射する電子線を偏向させることにより補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。 When the transmission electron microscope image is acquired by irradiating an electron beam to a target located on a sample and located on a straight line L parallel to the tilt axis T,
On the straight line L on the sample, a misalignment correction target object is determined in addition to the target object,
Before and after the sample tilt at a predetermined angle, each of the misalignment correction objects is irradiated with an electron beam to obtain a transmission electron microscope image,
From the obtained two transmission electron microscope images, to determine the position displacement of the target caused by the sample tilt,
3. The method for constructing a three-dimensional image according to claim 1, wherein the positional deviation of the target is corrected by moving the sample or deflecting an electron beam that irradiates the sample. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
試料上の前記直線Ｌ上に、前記目標物を含まないようにフォーカス補正領域を設定し、
所定の試料傾斜角度において、前記フォーカス補正領域に電子線を照射してフォーカス合わせを行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。 When the transmission electron microscope image is acquired by irradiating an electron beam to a target located on a sample and located on a straight line L parallel to the tilt axis T,
A focus correction area is set on the straight line L on the sample so as not to include the target,
3. The three-dimensional image construction method according to claim 1, wherein focusing is performed by irradiating the focus correction region with an electron beam at a predetermined sample tilt angle. 試料上に位置し、傾斜軸Ｔに平行な直線Ｌ上に位置する目標物に電子線を照射して前記透過電子顕微鏡像を取得する場合、
前記直線Ｌを挟んだ試料上の２つの領域であって、直線Ｌからほぼ等距離にある試料上の２つの領域をフォーカス補正領域として設定し、
所定の試料傾斜角度において、前記２つのフォーカス補正領域に電子線を照射してそれぞれフォーカス合わせを行い、
得られた２つのフォーカス値の中間値を最適なフォーカス値として設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像構築方法。 When the transmission electron microscope image is acquired by irradiating an electron beam to a target located on a sample and located on a straight line L parallel to the tilt axis T,
Two regions on the sample sandwiching the straight line L, and two regions on the sample that are substantially equidistant from the straight line L are set as focus correction regions,
At a predetermined sample tilt angle, each of the two focus correction regions is irradiated with an electron beam to perform focusing,
3. The method for constructing a three-dimensional image according to claim 1, wherein an intermediate value between the two obtained focus values is set as an optimum focus value. 試料を複数段階に傾斜させて各試料傾斜角度において透過電子顕微鏡像を取得し、取得した透過電子顕微鏡像に基づいて試料の３次元像を構築するようにした透過電子顕微鏡において、
試料を複数段階に傾斜させることを繰り返し行う試料傾斜手段と、
試料傾斜手段によって設定された各試料傾斜角度のもとで得られた透過電子顕微鏡像を、その像が得られたときの試料傾斜角度と対応させて記憶する画像メモリと、
画像メモリに記憶された透過電子顕微鏡像を用い、同じ試料傾斜角度の透過電子顕微鏡像どうしを積算して試料傾斜角度ごとに積算像を取得する積算手段と、
積算手段により得られた積算像に基づいて試料の３次元像を構築する３次元像構築手段
を備えたことを特徴とする透過電子顕微鏡。 In a transmission electron microscope in which a sample is inclined in a plurality of stages, a transmission electron microscope image is acquired at each sample inclination angle, and a three-dimensional image of the sample is constructed based on the acquired transmission electron microscope image,
Sample tilting means for repeatedly tilting the sample in a plurality of stages;
An image memory for storing a transmission electron microscope image obtained under each sample inclination angle set by the sample inclination means in correspondence with the sample inclination angle when the image is obtained;
Using a transmission electron microscope image stored in the image memory, integrating the transmission electron microscope images of the same sample tilt angle and obtaining an integrated image for each sample tilt angle;
A transmission electron microscope comprising a three-dimensional image construction means for constructing a three-dimensional image of a sample based on an integrated image obtained by the integration means. 画像メモリに記憶された透過電子顕微鏡像を表示する表示手段と、
表示手段に表示された透過電子顕微鏡像の中から、３次元像の構築に使用する透過電子顕微鏡像を選択するための像選択手段を更に備え、
前記積算手段は、像選択手段により選択された透過電子顕微鏡像を用いて前記積算像を取得する
ことを特徴とする請求項８記載の透過電子顕微鏡。 Display means for displaying a transmission electron microscope image stored in the image memory;
An image selection means for selecting a transmission electron microscope image used for constructing a three-dimensional image from the transmission electron microscope images displayed on the display means;
9. The transmission electron microscope according to claim 8, wherein the integration unit acquires the integration image using a transmission electron microscope image selected by the image selection unit. 複数段階の試料傾斜を１回行って得られた透過電子顕微鏡像ごとに、像間の位置合わせを行う手段を更に備え、
前記積算手段は、前記位置合わせが行われた透過電子顕微鏡像を用いて前記積算像を取得する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の透過電子顕微鏡。 For each transmission electron microscope image obtained by performing a multi-stage sample tilt once, further comprising means for aligning the images,
The transmission electron microscope according to claim 8, wherein the integration unit acquires the integration image using a transmission electron microscope image on which the alignment is performed.
JP2006122800A 2006-04-27 2006-04-27 Three-dimensional image construction method and transmission electron microscope Expired - Fee Related JP4822920B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006122800A JP4822920B2 (en) 2006-04-27 2006-04-27 Three-dimensional image construction method and transmission electron microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006122800A JP4822920B2 (en) 2006-04-27 2006-04-27 Three-dimensional image construction method and transmission electron microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007294325A true JP2007294325A (en) 2007-11-08
JP4822920B2 JP4822920B2 (en) 2011-11-24

Family

ID=38764729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006122800A Expired - Fee Related JP4822920B2 (en) 2006-04-27 2006-04-27 Three-dimensional image construction method and transmission electron microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4822920B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03255303A (en) * 1990-03-05 1991-11-14 Jeol Ltd Reconstruction of three-dimensional image using stereo-pair image in multiple directions
JPH11297253A (en) * 1998-04-06 1999-10-29 Jeol Ltd Scanning electron microscope
JP2000251823A (en) * 1999-02-25 2000-09-14 Jeol Ltd Sample inclination observing method in scanning charged particle beam system
JP2002056798A (en) * 2000-08-10 2002-02-22 Hitachi Ltd Spectrum data processing method of transmission type electron microscope using energy filter and its transmission type electron microscope
JP2002150987A (en) * 2000-11-16 2002-05-24 Jeol Ltd Electron microscope and photographing method of transmission electron image in electron microscope
JP2002279926A (en) * 2001-03-22 2002-09-27 Jeol Ltd Transmission type electron microscope
WO2003044821A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Hitachi High-Technologies Corporation Sample imaging method and charged particle beam system
JP2004055143A (en) * 2002-07-16 2004-02-19 Jeol Ltd Transmission electron microscope and focusing method
JP2005019218A (en) * 2003-06-26 2005-01-20 Jeol Ltd Electron microscope device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03255303A (en) * 1990-03-05 1991-11-14 Jeol Ltd Reconstruction of three-dimensional image using stereo-pair image in multiple directions
JPH11297253A (en) * 1998-04-06 1999-10-29 Jeol Ltd Scanning electron microscope
JP2000251823A (en) * 1999-02-25 2000-09-14 Jeol Ltd Sample inclination observing method in scanning charged particle beam system
JP2002056798A (en) * 2000-08-10 2002-02-22 Hitachi Ltd Spectrum data processing method of transmission type electron microscope using energy filter and its transmission type electron microscope
JP2002150987A (en) * 2000-11-16 2002-05-24 Jeol Ltd Electron microscope and photographing method of transmission electron image in electron microscope
JP2002279926A (en) * 2001-03-22 2002-09-27 Jeol Ltd Transmission type electron microscope
WO2003044821A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Hitachi High-Technologies Corporation Sample imaging method and charged particle beam system
JP2004055143A (en) * 2002-07-16 2004-02-19 Jeol Ltd Transmission electron microscope and focusing method
JP2005019218A (en) * 2003-06-26 2005-01-20 Jeol Ltd Electron microscope device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4822920B2 (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5296413B2 (en) Cross-sectional image acquisition method using composite charged particle beam apparatus and composite charged particle beam apparatus
JP5205306B2 (en) Scanning electron microscope
WO2016006375A1 (en) Electron microscope and sample observation method
WO2012101927A1 (en) Charged particle beam device
US20060038127A1 (en) Method of three-dimensional image reconstruction and transmission electron microscope
JP2005310602A (en) Charged particle beam adjustment method and charged particle beam device
JP2005114578A (en) Sample preparation method device and sample observation device
KR20170038666A (en) Sample positioning method and charged particle beam apparatus
US6777679B2 (en) Method of observing a sample by a transmission electron microscope
WO2017033591A1 (en) Charged particle beam device and sample stage alignment adjustment method
JP2001357811A (en) Scanning type charged particle microscope, method of focusing it and method of compensating its astigmatism
JP4822920B2 (en) Three-dimensional image construction method and transmission electron microscope
JPH07302564A (en) Scanning electron microscope
JP3876129B2 (en) Transmission electron microscope
JP2000251823A (en) Sample inclination observing method in scanning charged particle beam system
JP2005174812A (en) Scanning electron microscope, control method of the same, and electron beam axis control method
JP2007242514A (en) Transmission electron microscope, and its control method
JP4011455B2 (en) Sample observation method using transmission electron microscope
JP4624708B2 (en) Multi-directional observation device
JP4431624B2 (en) Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus
WO2020129164A1 (en) Imaging device
US10020162B2 (en) Beam alignment method and electron microscope
WO2021186637A1 (en) Charged particle beam device
JP2000294183A (en) Scanning electron microscope and sample photographing method
JP5502794B2 (en) electronic microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110309

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110405

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110823

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4822920

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees