JP2016039119A - 電子顕微鏡、および電子顕微鏡の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー選択スリットを円滑に移動させて、エネルギー選択スリットの調整を短時間で行うことができる電子顕微鏡を提供する。
【解決手段】電子顕微鏡１００は、電子線ＥＢを放出する電子線源１０と、電子線ＥＢの光路に偏向場を発生させて、電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター２２と、エネルギー分散面上に配置され、かつ、エネルギー選択スリット２５が形成されたスリットプレート２４と、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定する電流測定部５０と、電流測定部５０の測定結果に基づいて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御するエネルギーフィルター制御部６０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子顕微鏡、および電子顕微鏡の調整方法に関する。

モノクロメーターは、一般的に、電子線の分光部であるエネルギーフィルターと、エネルギー選択スリットと、で構成されている。モノクロメーターに入射した電子線は、エネルギーフィルターの分光によりエネルギー分散面に置かれたエネルギー選択スリット面上で電子線のエネルギー分布に対応するスペクトルとなる。このスペクトルに対してエネルギー選択スリットを用いることで、エネルギー選択スリットのスリット幅に相当した特定のエネルギー幅の電子線のみがスリットを通過し、電子線は単色化される。

モノクロメーターは、エネルギー選択スリットで電子線の一部分を選択する構造を持っているため、試料に照射されるビーム電流量の低下は避けることができない。ビーム電流量の低下は電子線の輝度の低下となり、電子顕微鏡の性能に大きく影響を及ぼす。そのため、モノクロメーターによるビーム電流量の低下は極力抑える必要がある。モノクロメーターの基本性能である高エネルギー分解能を確保し、かつ、電子線の輝度の低下を抑えるためには、エネルギー選択スリットを通過するビーム電流量が最大になるように、電子線のスペクトルに対するエネルギー選択スリットの位置を最適化する必要がある。

従来のモノクロメーターにおけるエネルギー選択スリットの位置調整は、オペレーターに大きく依存していた。オペレーターは、スリット通過後の電子線の電流量の増減を直接観察によるビームの明るさの違いから判断し、スリットを通過する電子線の電流量が最大となるようにスリットの位置を移動させる。

一方、モノクロメーターにおけるエネルギー選択スリットの位置調整として、ファラデーカップ等でエネルギー選択スリットを通過したビームを電流計で計測し、エネルギー選択スリットの位置を調整する方法も考えられる。この場合、スリットを通過したビームはすべてファラデーカップに吸収されており、ビームの形状を直接観察することはできない。モノクロメーターの調整では、ビームの形状を直接観察しながらのエネルギーフィルターの調整と、エネルギー選択スリットの位置調整が必要である。エネルギーフィルターの条件を変えた場合、その都度、ファラデーカップを挿入してのビーム電流量の計測を行うのは煩雑であり、オペレーターに更なる操作の負担を強いることになる。また、モノクロメーターの調整の長時間化を招き、使いやすい装置とは言い難くなる。

そのため、例えば、特許文献１には、エネルギー選択スリットに流れる電流を検出し、検出した電流値が最小となるようにエネルギー選択スリットの位置を制御することで、モノクロメーターの調整を短時間で行うことができるモノクロメーターのスリット位置制御方法が開示されている。

特開２０１１−１２９２５７号公報

しかしながら、特許文献１では、エネルギー選択スリットの位置を機械的に移動させて、位置の調整を行っている。そのため、例えば、エネルギー選択スリットの動きだしの領
域において逆転ガタによって意図する方向とは逆の方向へ移動する等、円滑にエネルギー選択スリットを移動させることが難しい。したがって、特許文献１の手法では、エネルギー選択スリットの位置調整の長時間化を招いてしまう場合がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、エネルギー選択スリットを円滑に移動させて、エネルギー選択スリットの調整を短時間で行うことができる電子顕微鏡、および電子顕微鏡の調整方法を提供することにある。

（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線を放出する電子線源と、
前記電子線の光路に偏向場を発生させて、前記電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルターと、
エネルギー分散面上に配置され、かつ、エネルギー選択スリットが形成されたスリットプレートと、
前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を制御するエネルギーフィルター制御部と、
を含む。

このような電子顕微鏡では、電子線を偏向させることでエネルギー選択スリットに対する電子線の分散方向の位置を調整することができるため、例えば、機械的にスリットプレートを移動させて調整を行う場合と比べて、円滑に位置調整を行うことができる。したがって、このような電子顕微鏡では、エネルギー選択スリットの調整を短時間で行うことができる。

（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記エネルギーフィルター制御部は、前記電流測定部で測定された前記電子線の電流値が最小となるように、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を制御してもよい。

このような電子顕微鏡では、エネルギー選択スリットを通過する電子線の電流値を最大にすることができる。

（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、試料に照射されてもよい。

このような電子顕微鏡では、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットによって、電子線を単色化して試料に照射することができる。したがって、このような電子顕微鏡では、電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ）において、エネルギー分解能の向上を図ることができる。

（４）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記エネルギー選択スリットの後段に設けられた加速管をさらに含み、
前記電流測定部は、前記スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計であってもよい。

このような電子顕微鏡では、スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計によって、スリットプレートに吸収された電子線の電流を測定することができる。

（５）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記エネルギーフィルターの前段に設けられた加速管をさらに含み、
前記電流測定部は、前記スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計であってもよい。

このような電子顕微鏡では、スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計によって、スリットプレートに吸収された電子線の電流を測定することができる。

（６）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記電子線源から放出され試料を透過した前記電子線は、前記エネルギーフィルターおよび前記スリットプレートで単色化されてもよい。

このような電子顕微鏡では、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットによって、試料を透過した電子線を単色化して結像させることができる。したがって、このような電子顕微鏡では、例えば、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットによって、弾性散乱電子のみを選択して結像させることで、非弾性散乱電子によるバックグラウンドを取り除くことができ、明瞭な透過電子顕微鏡像を得ることができる。

（７）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法は、
電子線源と、電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルターと、エネルギー分散面上に配置され、かつエネルギー選択スリットが形成されたスリットプレートと、を備えた電子顕微鏡の調整方法であって、
前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値に基づいて、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程を含む。

このような電子顕微鏡の調整方法では、電子線を偏向させることで、エネルギー選択スリットに対する電子線の分散方向の位置を調整することができるため、例えば、機械的にスリットプレートを移動させて調整を行う場合と比べて、円滑に位置調整を行うことができる。したがって、このような電子顕微鏡の調整方法では、エネルギー選択スリットの調整を短時間で行うことができる。

（８）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法において、
前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値が最小となるように、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整してもよい。

このような電子顕微鏡の調整方法では、エネルギー選択スリットを通過する電子線の電流値を最大にすることができる。

（９）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法において、
前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、試料に照射されてもよい。

このような電子顕微鏡の調整方法では、エネルギーフィルターおよびエネルギー選択スリットによって、電子線を単色化して試料に照射することができる。したがって、このような電子顕微鏡では、電子エネルギー損失分光において、エネルギー分解能の向上を図ることができる。

（１０）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法において、
前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、加速管に入射し、
前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレート
に吸収された前記電子線の電流値を、前記スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計で測定してもよい。

このような電子顕微鏡の調整方法では、スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計によって、スリットプレートに吸収された電子線の電流を測定することができる。

（１１）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法において、
加速管で加速された前記電子線は、前記エネルギーフィルターに入射し、
前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値を、前記スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計で測定してもよい。

このような電子顕微鏡の調整方法では、スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計によって、スリットプレートに吸収された電子線の電流を測定することができる。

（１２）本発明に係る電子顕微鏡の調整方法において、
前記電子線源から放出され試料を透過した前記電子線は、前記エネルギーフィルターおよび前記スリットプレートで単色化されてもよい。

このような電子顕微鏡の調整方法では、試料を透過した電子線を単色化して結像させることができる。したがって、このような電子顕微鏡の調整方法では、例えば、弾性散乱電子のみを選択して結像させることで、非弾性散乱電子によるバックグラウンドを取り除くことができ、明瞭な透過電子顕微鏡像を得ることができる。

第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。 第１実施形態に係る電子顕微鏡のスリットプレートを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る電子顕微鏡の調整方法の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。 第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。 第４実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 電子顕微鏡
まず、第１実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を模式的に示す図である。

電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である。透過電子顕微鏡とは、試料を透過した電子で結像して、透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を得る装置である。なお、透過電子顕微鏡像は、明視野像や、暗視野像、回折図形（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）などを含む。

電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子線源１０と、フィラメント電源１２と、
レンズ１４と、レンズ電源１６と、モノクロメーター２０と、加速管３０と、集束レンズ３２と、試料を保持する試料ステージ３４と、対物レンズ３６と、中間レンズ３８と、投影レンズ４０と、撮像部４２と、電流測定部５０と、エネルギーフィルター制御部６０と、操作部６２と、を含む。

電子線源１０は、電子線ＥＢを放出する。電子線源１０は、陰極（フィラメント）から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。電子線源１０として、熱電子放出型電子銃や、電界放出型電子銃、ショットキー型電子銃を用いることができる。電子線源１０の陰極（フィラメント）には、フィラメント電源１２から動作用の電力が供給される。

レンズ（静電レンズ）１４は、モノクロメーター２０の前段（電子線ＥＢの上流側）に設けられる。レンズ１４は、電子線源１０から放出された電子線ＥＢの軌道（すなわち、モノクロメーター２０に対する入射電子線の入射角度）を調整する。レンズ電源１６は、レンズ１４を動作させるための動作用の電力を供給する。

モノクロメーター２０は、電子線ＥＢを単色化する。ここで、単色化とは、所定のエネルギー幅の電子線ＥＢを選択することをいう。モノクロメーター２０は、エネルギーフィルター２２と、エネルギー選択スリット２５が形成されたスリットプレート２４と、を有する。

エネルギーフィルター２２は、入射した電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させる。エネルギーフィルター２２は、電子線ＥＢの光路中に偏向場（磁場、電場、または磁場および電場の両方）を発生させ、偏向場中における電子の速度に依存する軌道の違いを利用して電子線ＥＢを分光し、エネルギー分散面上にスペクトルを投影する。また、エネルギーフィルター２２では、偏向場を制御することによって、エネルギー分散面上における電子線ＥＢの分散方向の位置を調整することができる。

エネルギーフィルター２２は、例えば、光軸に沿って進行する電子線ＥＢに対して互いに直交する電場および磁場を印加するウィーンフィルターで構成されている。なお、エネルギーフィルター２２は、電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させることができればその形式は限定されない。例えば、エネルギーフィルター２２として、Ωフィルターを用いてもよい。エネルギーフィルター２２には、フィルター電源２６から動作用の電力が供給される。

スリットプレート２４は、エネルギー分散面上に配置される。スリットプレート２４には、エネルギー選択スリット２５が形成されている。エネルギー選択スリット２５を用いて、所望のエネルギー幅の電子線ＥＢを取り出すことができる。

図２は、スリットプレート２４を模式的に示す平面図である。

スリットプレート２４は、例えば、金属の板である。スリットプレート２４には、図２に示すように、エネルギー選択スリット２５が形成されている。エネルギー選択スリット２５は、電子線ＥＢのエネルギー分散方向（Ａ方向（＋Ａ方向または−Ａ方向））に所定の幅（スリット幅）を有している。エネルギー選択スリット２５の平面形状は、例えば、四角形である。エネルギー選択スリット２５のスリット幅は、例えば、数百ｎｍ〜数十μｍ程度である。

スリットプレート２４には、互いにスリット幅が異なる複数のエネルギー選択スリット２５が形成されていてもよい。スリットプレート２４には、さらに、入射した電子線ＥＢ
の全部を通過させるための開放穴２７が設けられている。スリットプレート２４は、移動機構（図示せず）を介して、エネルギー分散方向（Ａ方向）、または、エネルギー分散方向（Ａ方向）と直交する方向に移動可能に構成されていてもよい。

加速管３０は、モノクロメーター２０の後段（電子線ＥＢの下流側）に設けられている。加速管３０は、複数段の加速電極からなり、当該複数段の加速電極によって、電子線ＥＢを所望の電圧にまで順次加速することができる。加速管３０には、エネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢ、すなわち、モノクロメーター２０で単色化された電子線ＥＢが入射する。

集束レンズ３２は、モノクロメーター２０によって単色化された電子線ＥＢを集束して、試料ステージ３４に保持された試料に照射する。集束レンズ３２は、例えば、複数のコンデンサーレンズで構成されている。電子顕微鏡１００では、集束レンズ３２によって、試料に電子線ＥＢを照射するための照射レンズ系が構成されている。

対物レンズ３６は、試料を透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。対物レンズ３６は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ３６は、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線ＥＢを集束させる。試料ステージ３４に保持された試料は、対物レンズ３６の上部磁極と下部磁極との間に配置される。

中間レンズ３８は、対物レンズ３６の後段に配置されている。投影レンズ４０は、中間レンズ３８の後段に配置されている。中間レンズ３８および投影レンズ４０は、対物レンズ３６によって結像された像をさらに拡大し、撮像部４２に結像させる。電子顕微鏡１００では、対物レンズ３６、中間レンズ３８、および投影レンズ４０によって、結像レンズ系が構成されている。

撮像部４２は、結像レンズ系３６，３８，４０によって結像された透過電子顕微鏡像を撮影する。撮像部４２は、例えば、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラである。

電流測定部５０は、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を測定する。電流測定部５０は、スリットプレート２４と加速電位との間に接続された電流計５２である。ここで、加速電位は、電子線源１０から放出され試料に照射される電子を加速するための電位（電圧）である。電流計５２によって、エネルギー選択スリット２５を通過せずにスリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。電流計５２の測定結果は、エネルギーフィルター制御部６０に送られる。

エネルギーフィルター制御部６０は、電流測定部５０（電流計５２）の測定結果に基づいて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御する。具体的には、エネルギーフィルター制御部６０は、電流測定部５０（電流計５２）で測定される電子線ＥＢの電流値が最小となるように、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御する。この処理により、エネルギー選択スリット２５を通過する電子線ＥＢの電流量が最大となる。すなわち、電子線ＥＢのスペクトルの強度の中心と、エネルギー選択スリット２５のスリット幅方向の中心と、を一致させることができる。エネルギーフィルター制御部６０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。

操作部６２は、オペレーターが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報をエネルギーフィルター制御部６０に出力する。操作部６２は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。

１．２． 電子顕微鏡の調整方法
次に、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法では、電流測定部５０によってスリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定し、エネルギーフィルター制御部６０が測定された電子線ＥＢの電流値に基づいて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整して、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向（Ａ方向）の位置の調整を行う。図３は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法の一例を示すフローチャートである。

オペレーターが操作部６２を介してモノクロメーター２０の調整を開始するための開始信号をエネルギーフィルター制御部６０に入力すると、エネルギーフィルター制御部６０は、エネルギー選択スリット２５（モノクロメーター２０）の調整を開始する。

まず、エネルギーフィルター制御部６０は、電流測定部５０で測定された、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値Ｎの情報を取得する（ステップＳ１００）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、エネルギーフィルター２２の偏向場を制御するフィルター電源２６の出力Ｉを微小量ΔＩ増加させて偏向場の強度を変化させ、スリットプレート２４上での電子線ＥＢの位置を＋Ａ方向に距離Δａ移動させる（ステップＳ１０２）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、ステップＳ１０２で電子線ＥＢの位置を移動させた後に電流測定部５０で測定された、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値Ｍの情報を取得する（ステップＳ１０４）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、電流値Ｎが電流値Ｍよりも小さい（Ｎ＜Ｍ）か否かを判定する（ステップＳ１０６）。

Ｎ＜Ｍを満たさない場合（ステップＳ１０６でＮｏの場合）、エネルギーフィルター制御部６０は、再び、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６の処理を行う。エネルギーフィルター制御部６０は、Ｎ＜Ｍを満たすまで、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６の処理を繰り返す。

Ｎ＜Ｍを満たす場合（ステップＳ１０６でＹｅｓの場合）、エネルギーフィルター制御部６０は、フィルター電源２６の出力Ｉを微小量ΔＩ減少させて偏向場の強度を変化させ、スリットプレート２４上での電子線ＥＢの位置を−Ａ方向に距離Δａ移動させる（ステップＳ１０８）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、ステップＳ１０８で電子線ＥＢの位置を移動させた後に電流測定部５０で測定された、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値Ｎの情報を取得する（ステップＳ１１０）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、フィルター電源２６の出力Ｉを微小量ΔＩ減少させて偏向場の強度を変化させ、スリットプレート２４上での電子線ＥＢの位置を−Ａ方向に距離Δａ移動させる（ステップＳ１１２）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、ステップＳ１１２で電子線ＥＢの位置を移動させた後に電流測定部５０で測定された、スリットプレート２４に吸収された電子線Ｅ
Ｂの電流値Ｍの情報を取得する（ステップＳ１１４）。

次に、エネルギーフィルター制御部６０は、電流値Ｎが電流値Ｍよりも小さい（Ｎ＜Ｍ）か否かを判定する（ステップＳ１１６）。

Ｎ＜Ｍを満たさない場合（ステップＳ１１６でＮｏの場合）、エネルギーフィルター制御部６０は、再び、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、ステップＳ１１４、ステップＳ１１６の処理を行う。エネルギーフィルター制御部６０は、Ｎ＜Ｍを満たすまで、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、ステップＳ１１４、ステップＳ１１６の処理を繰り返す。

Ｎ＜Ｍを満たす場合（ステップＳ１１６でＹｅｓの場合）、エネルギーフィルター制御部６０は、フィルター電源２６の出力Ｉを微小量ΔＩ増加させて偏向場の強度を変化させ、スリットプレート２４上での電子線ＥＢの位置を＋Ａ方向に距離Δａ移動させる（ステップＳ１１８）。これにより、エネルギー選択スリット２５を、電流測定部５０で測定された電流値が最小となる位置に配置することができる。エネルギーフィルター制御部６０は、ステップＳ１１８の後、処理を終了する。

以上の処理により、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向（Ａ方向）の位置を調整することができる。

電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。

電子顕微鏡１００では、電流測定部５０はスリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定し、エネルギーフィルター制御部６０は電流測定部５０の測定結果に基づいて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御する。そのため、電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢを偏向させることで、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置を調整することができるため、例えば、機械的にスリットプレート２４を移動させて調整を行う場合と比べて、円滑に位置調整を行うことができる。したがって、電子顕微鏡１００では、エネルギー選択スリット２５（モノクロメーター２０）の調整を短時間で行うことができる。

さらに、電子顕微鏡１００では、エネルギーフィルター制御部６０によって、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整を行うことができる。したがって、電子顕微鏡１００では、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整の自動化を図ることができる。

また、電子顕微鏡１００では、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することで、間接的に、エネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢの電流を測定することができる。そのため、電子顕微鏡１００では、例えば投影レンズ４０の後段にファラデーカップを配置して電子線ＥＢの電流を直接測定する場合と比べて、より正確にエネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢの電流を測定することができる。

仮に、投影レンズ４０の後段にファラデーカップを配置して電流を測定した場合、エネルギー選択スリット２５を通過してからファラデーカップに到達するまでの光学系（レンズや絞り等）により電子線ＥＢがカットされて、エネルギー選択スリット２５を通過した電流を正確に測定できない場合がある。これに対して、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値から間接的にエネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢの電流を測定した場合、このような問題が生じず、より正確にエネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢの電流を測定することができる。

また、電子顕微鏡１００では、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することでエネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整を行うため、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整と、ビームの直接観察と、を同時に行うことができる。

例えば、ファラデーカップ等でエネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢの電流を測定した場合、ビームはファラデーカップで遮られる。そのため、ビームの直接観察を行うことができず、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整と、ビームの直接観察と、を同時に行うことができない。これに対して、電子顕微鏡１００では、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定するため、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置の調整と、ビームの直接観察と、を同時に行うことができる。

また、電子顕微鏡１００では、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができるため、オペレーターがモノクロメーター２０の操作中に電子線ＥＢを見失った場合に、電流測定部５０の測定結果から電子線ＥＢがスリットプレート２４で遮断させているのか、それとも電子線ＥＢが電子顕微鏡１００のその他の部材で遮断させているのかを判断することができる。そのため、オペレーターは、容易に見失った電子線ＥＢを見つけることができる。

電子顕微鏡１００では、エネルギーフィルター制御部６０は、電流測定部５０で測定された電子線ＥＢの電流が最小となるように、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御する。これにより、電子顕微鏡１００では、エネルギー選択スリット２５を通過する電子線ＥＢの電流値を最大にすることができる。

電子顕微鏡１００では、エネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢは、試料に照射される。そのため、電子顕微鏡１００では、エネルギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５によって、電子線ＥＢを単色化して試料に照射することができる。したがって、電子顕微鏡１００では、電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ）において、エネルギー分解能の向上を図ることができる。

電子顕微鏡１００では、加速管３０はエネルギー選択スリット２５の後段に設けられ、電流測定部５０はスリットプレート２４と加速電位との間に接続された電流計５２である。これにより、電子顕微鏡１００では、電流計５２によって、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。

電子顕微鏡１００の調整方法は、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値に基づいて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整する工程を含む。そのため、電子顕微鏡１００の調整方法では、電子線ＥＢを偏向させることで、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置を調整することができるため、例えば、機械的にスリットプレート２４を移動させて調整を行う場合と比べて、円滑に位置調整を行うことができる。したがって、電子顕微鏡１００の調整方法では、エネルギー選択スリット２５の調整を短時間で行うことができる。

電子顕微鏡１００の調整方法では、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整する工程において、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値が最小となるように、偏向場の強度を調整する。これにより、エネルギー選択スリット２５を通過する電子線ＥＢの電流値を最大にすることができる。

電子顕微鏡１００の調整方法では、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整する工程において、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を、スリットプレート２４と加速電位との間に接続された電流計５２で測定する。これにより、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。

２． 第２実施形態
２．１． 電子顕微鏡
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成を模式的に示す図である。以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００において、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した電子顕微鏡１００では、図１に示すように、加速管３０はモノクロメーター２０の後段に配置され、電流測定部５０はスリットプレート２４と加速電位との間に接続された電流計５２であった。

これに対して、電子顕微鏡２００では、図４に示すように、加速管３０はモノクロメーター２０の前段に配置され、電流測定部５０はスリットプレート２４と接地電位との間に接続された電流計５２である。

加速管３０は、電子線源１０とレンズ１４との間に配置されている。加速管３０は、電子線源１０から放出された電子線ＥＢを加速する。加速管３０で加速された電子線ＥＢは、レンズ１４を介して、エネルギーフィルター２２（モノクロメーター２０）に入射する。

電流測定部５０は、スリットプレート２４と接地電位との間に接続された電流計５２である。電子顕微鏡２００では、電流計５２によって、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。

２．２． 電子顕微鏡の調整方法
第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の調整方法は、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法と同様であり、その説明を省略する。

電子顕微鏡２００は、例えば、以下の特徴を有する。

電子顕微鏡２００では、加速管３０はモノクロメーター２０の前段に配置され、電流測定部５０はスリットプレート２４と接地電位との間に接続された電流計５２である。これにより、電子顕微鏡２００では、電流計５２によって、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。

電子顕微鏡２００の調整方法では、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整する工程において、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を、スリットプレート２４と接地電位との間に接続された電流計５２で測定する。これにより、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流を測定することができる。

３． 第３実施形態
３．１． 電子顕微鏡
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図５は、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の構成を模式的に示す図である。以下、第３実施
形態に係る電子顕微鏡３００において、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

電子顕微鏡３００は、図５に示すように、表示部３１０を含んで構成されている。

表示部３１０は、電流測定部５０で測定された結果、すなわち、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部３１０には、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値がリアルタイムに表示される。電流測定部５０の測定結果（出力信号）は、エネルギーフィルター制御部６０を介して、表示部３１０に送られる。

３．２． 電子顕微鏡の調整方法
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の調整方法について説明する。具体的には、図５に示す電子顕微鏡３００において、オペレーターが、表示部３１０に表示された、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を見ながら操作部６２を操作して、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整し、エネルギー選択スリット２５（モノクロメーター２０）の調整を行う場合について説明する。

オペレーターは、表示部３１０に表示された、スリットプレート２４に吸収された電子線ＥＢの電流値を見ながら、当該電流値が最小となるように、操作部６２を介してエネルギーフィルター制御部６０を動作させて、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を調整する。そして、オペレーターは、表示部３１０に表示された電流値が最小となったら、モノクロメーター２０の調整を終了する。

電子顕微鏡３００の調整方法では、電子線ＥＢを偏向させることで、エネルギー選択スリット２５に対する電子線ＥＢの分散方向の位置を調整することができるため、例えば、機械的にスリットプレート２４を移動させて調整を行う場合と比べて、円滑に位置調整を行うことができる。したがって、電子顕微鏡３００の調整方法では、エネルギー選択スリット２５（モノクロメーター２０）の調整を短時間で行うことができる。

なお、ここでは、電子顕微鏡３００の調整方法として、電子顕微鏡３００が上述した電子顕微鏡１００と同様に、加速管３０がモノクロメーター２０の後段に配置され、電流測定部５０はスリットプレート２４と加速電位との間に接続された電流計５２である例について説明したが、電子顕微鏡２００と同様に、加速管３０がモノクロメーター２０の前段に配置され、電流測定部５０がスリットプレート２４と接地電位との間に接続された電流計５２である場合についても同様に適用できる。

４． 第４実施形態
４．１． 電子顕微鏡
次に、第４実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図６は、第４実施形態に係る電子顕微鏡４００の構成を模式的に示す図である。以下、第４実施形態に係る電子顕微鏡４００において、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した電子顕微鏡１００は、図１に示すように、エネルギー選択スリット２５を通過した電子線ＥＢは試料に照射された。具体的には、電子顕微鏡１００では、電子線源１０から放出された電子線ＥＢは、エネルギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５によって単色化されて試料に照射された。すなわち、電子顕微鏡１００では、エネル
ギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５は、モノクロメーター２０を構成していた。

これに対して、電子顕微鏡４００では、図６に示すように、電子線源１０から放出され試料を透過した電子線ＥＢは、エネルギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５で単色化される。すなわち、電子顕微鏡４００では、エネルギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５はエネルギー分光器（ｅｎｅｒｇｙ ａｎａｌｙｚｅｒ）４１０を構成している。

エネルギー分光器４１０は、中間レンズ３８と投影レンズ４０との間に設けられている。エネルギー分光器４１０を備えた電子顕微鏡４００では、ＥＥＬＳ分析の際に、電子エネルギー損失スペクトルの取得とともに、エネルギー分光された電子の中で特定のエネルギーを持つ電子を用いて結像することが可能である。

電子顕微鏡４００では、電子線源１０から放出された電子線ＥＢは、集束レンズ３２によって試料に照射される。試料を透過した電子線ＥＢは、エネルギー分光器４１０に入射し、エネルギーフィルター２２でエネルギー分散され、エネルギー選択スリット２５でエネルギー選択がなされた後、投影レンズ４０によって撮像部４２に結像される。これにより、電子顕微鏡４００では、選択されたエネルギーの電子線ＥＢで結像された透過電子顕微鏡像を得ることができる。

４．２． 電子顕微鏡の調整方法
第４施形態に係る電子顕微鏡４００の調整方法は、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の調整方法と同様であり、その説明を省略する。

電子顕微鏡４００では、電子線源１０から放出され試料を透過した電子線ＥＢは、エネルギーフィルター２２およびスリットプレート２４で単色化される。そのため、電子顕微鏡４００では、試料を透過した電子線ＥＢを単色化して結像させることができる。したがって、電子顕微鏡４００では、例えば、エネルギーフィルター２２およびエネルギー選択スリット２５によって、弾性散乱電子のみを選択して結像させることで、非弾性散乱電子によるバックグラウンドを取り除くことができ、明瞭な透過電子顕微鏡像を得ることができる。

また、電子顕微鏡４００では、エネルギーフィルター制御部６０は、電流測定部５０で測定された電子線ＥＢの電流が最小となるように、エネルギーフィルター２２の偏向場の強度を制御する。これにより、電子顕微鏡４００では、エネルギー選択スリット２５を通過する電子線ＥＢの電流値を最大にすることができる。したがって、電子顕微鏡４００では、信号量の多い透過電子顕微鏡像、すなわち、例えば、高コントラストの透過電子顕微鏡像を得ることができる。

さらに、電子顕微鏡４００では、上述した電子顕微鏡１００と同様の作用効果を奏することができる。また、電子顕微鏡４００の調整方法は、上述した電子顕微鏡１００の調整方法と同様の作用効果を奏することができる。

また、第４実施形態に係る電子顕微鏡４００の調整方法では、上述した第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の調整方法も同様に適用できる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…電子線源、１２…フィラメント電源、１４…レンズ、１６…レンズ電源、２０…モノクロメーター、２２…エネルギーフィルター、２４…スリットプレート、２５…エネルギー選択スリット、２６…フィルター電源、２７…開放穴、３０…加速管、３２…集束レンズ、３４…試料ステージ、３６…対物レンズ、３８…中間レンズ、４０…投影レンズ、４２…撮像部、５０…電流測定部、５２…電流計、６０…エネルギーフィルター制御部、６２…操作部、１００，２００，３００…電子顕微鏡、３１０…表示部、４００…電子顕微鏡、４１０…エネルギー分光器

Claims (12)

1. 電子線を放出する電子線源と、
   前記電子線の光路に偏向場を発生させて、前記電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルターと、
   エネルギー分散面上に配置され、かつ、エネルギー選択スリットが形成されたスリットプレートと、
   前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を制御するエネルギーフィルター制御部と、
   を含む、電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   前記エネルギーフィルター制御部は、前記電流測定部で測定された前記電子線の電流値が最小となるように、前記偏向場の強度を制御する、電子顕微鏡。
3. 請求項２において、
   前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、試料に照射される、電子顕微鏡。
4. 請求項３において、
   前記エネルギー選択スリットの後段に設けられた加速管をさらに含み、
   前記電流測定部は、前記スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計である、電子顕微鏡。
5. 請求項３において、
   前記エネルギーフィルターの前段に設けられた加速管をさらに含み、
   前記電流測定部は、前記スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計である、電子顕微鏡。
6. 請求項２において、
   前記電子線源から放出され試料を透過した前記電子線は、前記エネルギーフィルターおよび前記スリットプレートで単色化される、電子顕微鏡。
7. 電子線源と、前記電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルターと、エネルギー分散面上に配置され、かつ、エネルギー選択スリットが形成されたスリットプレートと、を備えた電子顕微鏡の調整方法であって、
   前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値に基づいて、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程を含む、電子顕微鏡の調整方法。
8. 請求項７において、
   前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値が最小となるように、前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する、電子顕微鏡の調整方法。
9. 請求項８において、
   前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、試料に照射される、電子顕微鏡の調整方法。
10. 請求項９において、
    前記エネルギー選択スリットを通過した前記電子線は、加速管に入射し、
    前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値を、前記スリットプレートと加速電位との間に接続された電流計で測定する、電子顕微鏡の調整方法。
11. 請求項９において、
    加速管で加速された前記電子線は、前記エネルギーフィルターに入射し、
    前記エネルギーフィルターの偏向場の強度を調整する工程では、前記スリットプレートに吸収された前記電子線の電流値を、前記スリットプレートと接地電位との間に接続された電流計で測定する、電子顕微鏡の調整方法。
12. 請求項８において、
    前記電子線源から放出され試料を透過した前記電子線は、前記エネルギーフィルターおよび前記スリットプレートで単色化される、電子顕微鏡の調整方法。

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