JP5817360B2 - Scanning transmission electron microscope observation method and scanning transmission electron microscope - Google Patents

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本発明は、電子顕微鏡の観察方法及び電子顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to an electron microscope observation method and an electron microscope.

試料等における高分解能な像を観察する装置としてSTEM(Scanning Transmission Electron Microscope:走査透過型電子顕微鏡)がある。図1に示されるように、STEMでは、試料11に電子線12を照射し、試料11により散乱等された電子線をSTEM検出器13により検出することにより、試料の観察が行なわれる。   There is a STEM (Scanning Transmission Electron Microscope) as an apparatus for observing a high-resolution image on a sample or the like. As shown in FIG. 1, in the STEM, the sample 11 is irradiated with an electron beam 12, and the electron beam scattered by the sample 11 is detected by the STEM detector 13, whereby the sample is observed.

STEMの観察手法としては、円形型検出器を用いた明視野(BF:Bright Field)−STEM観察、環状型検出器を用いた環状型明視野(ABF:Annular Bright Field)−STEM観察及び環状型暗視野(ADF:Annular Bright Field)−STEM観察等がある。STEM検出器13は、これらの観察手法に応じて円形型検出器または環状型検出器が用いられている。図1において、試料11に照射された電子線12の散乱の程度と観察方法とのおおまかな関係を示す。   Observation methods of STEM include bright field (BF) -STEM observation using a circular detector, annular bright field (ABF) -STEM observation using an annular detector, and an annular type. Dark field (ADF: Annular Bright Field) -STEM observation. As the STEM detector 13, a circular detector or an annular detector is used according to these observation methods. FIG. 1 shows a rough relationship between the degree of scattering of the electron beam 12 irradiated on the sample 11 and the observation method.

BF−STEM観察では、電子線の透過波と回折波による位相干渉像を観察することができ、ABF−STEM観察では、従来は困難とされていた軽元素の分布を原子分解能で観察することができる。また、ADF−STEM観察では、特に高角度散乱電子により結像されるHAADF(High Angle ADF)−STEM観察において、強度が原子番号に依存するZ-contrast像の観察をすることができる。このように、試料11に照射された電子線12が試料11において透過、散乱され、この透過、散乱された電子線の検出位置を変えることにより、様々な手法のSTEM観察を行なうことができる。また、このような検出器を複数設置することにより、各々の手法によるSTEM観察像を同時に取得することができる。   In BF-STEM observation, a phase interference image due to an electron beam transmission wave and a diffracted wave can be observed. In ABF-STEM observation, distribution of light elements, which has been considered difficult in the past, can be observed at atomic resolution. it can. Further, in the ADF-STEM observation, it is possible to observe a Z-contrast image whose intensity depends on the atomic number, particularly in a HAADF (High Angle ADF) -STEM observation imaged by high-angle scattered electrons. As described above, the electron beam 12 irradiated to the sample 11 is transmitted and scattered in the sample 11, and STEM observations of various techniques can be performed by changing the detection position of the transmitted and scattered electron beam. Further, by installing a plurality of such detectors, STEM observation images obtained by the respective methods can be acquired simultaneously.

このような様々な手法のSTEM観察を行なうことにより、試料11における原子を直接観察することができ、試料11を形成している材料における原子の配列や原子位置等の変位による応力場の解析等を行なうことができる。   By performing STEM observation of such various methods, the atoms in the sample 11 can be directly observed, analysis of the stress field due to displacement of the arrangement of atoms, atomic positions, etc. in the material forming the sample 11, etc. Can be performed.

特開2011−22059号公報JP 2011-22059 A

ところで、STEM等による原子分解能観察において、最も重要なことは原子の位置を正確に観察及び測定することである。このため、レンズ位置を調整することによる入射する電子線の光軸調整、試料における結晶方位の調整が重要であることから、この点に着目した電子線の光軸調整を行なう電子線の入射条件の様々な調整方法の検討が行なわれている。   By the way, in the atomic resolution observation by STEM or the like, the most important thing is to accurately observe and measure the position of the atom. Therefore, it is important to adjust the optical axis of the incident electron beam by adjusting the lens position and to adjust the crystal orientation in the sample. Various adjustment methods are being studied.

しかしながら、STEM観察においては、入射する電子線の調整だけでは十分ではなく、散乱した電子線のSTEM検出器への入射方位により、観察される原子位置、原子形状が大きく影響することが、発明者の長年の研究の結果、知見として得ることができた。即ち、精度の高いSTEM観察像を得るためには、STEM検出器の位置が極めて重要である。言い換えるならば、図2に示されるように、電子線12における照射条件である入射角度やコマ収差、非点収差の調整、また、試料11における傾斜角度の調整だけではなく、STEM検出器13の位置の調整も極めて重要である。 However, in the STEM observation, adjustment of the incident electron beam is not sufficient, and the observed atomic position and atomic shape are greatly influenced by the incident direction of the scattered electron beam to the STEM detector. As a result of many years of research, I was able to gain knowledge. That is, in order to obtain a highly accurate STEM observation image, the position of the STEM detector is extremely important. In other words, as shown in FIG. 2, not only adjustment of the incident angle, coma aberration, and astigmatism, which are irradiation conditions for the electron beam 12 , and adjustment of the tilt angle of the sample 11, but also the STEM detector 13 Position adjustment is also very important.

ところで、電子顕微鏡では、電磁レンズを用いて光軸調整を行なっているため、電界や磁界等の影響を受けることから、電子線の光軸は適宜調整が必要となり、これに連動してSTEM検出器における入射方位の調整も適宜必要となる。また、通常、図3に示すように、STEM装置には、蛍光板や画像検出素子等により形成される電子線の位置やプロファイルを検出するための電子線位置検出器14が設けられている。この電子線位置検出器14よりも上に、第1の環状型検出器21が設けられている場合には、第1の環状型検出器21の中心部に電子線が照射されるように、電子線位置検出器14等を用いて調整することにより調整可能であるが、精度が十分とはいえない。また、BF−STEM観察を行なうために用いる円形状検出器22が電子線位置検出器14よりも下に設けられている場合、電子線位置検出器14により電子線が遮られてしまうため、精度の高い位置合せを行うことはできない。尚、電子線位置検出器14としてカメラ等を用い、このようなカメラを複数台設置することにより、位置合せの精度を高めることも可能であるが、装置が高額となり好ましくない。   By the way, in the electron microscope, since the optical axis is adjusted using an electromagnetic lens, it is affected by an electric field, a magnetic field, etc., so that the optical axis of the electron beam needs to be adjusted appropriately, and STEM detection is interlocked with this. It is also necessary to adjust the incident azimuth in the instrument. In general, as shown in FIG. 3, the STEM apparatus is provided with an electron beam position detector 14 for detecting the position and profile of an electron beam formed by a fluorescent screen, an image detection element, or the like. When the first annular detector 21 is provided above the electron beam position detector 14, the electron beam is irradiated to the center of the first annular detector 21. Adjustment is possible by using the electron beam position detector 14 or the like, but the accuracy is not sufficient. In addition, when the circular detector 22 used for performing the BF-STEM observation is provided below the electron beam position detector 14, the electron beam position detector 14 blocks the electron beam. High alignment cannot be performed. Although it is possible to improve the alignment accuracy by using a camera or the like as the electron beam position detector 14 and installing a plurality of such cameras, the apparatus becomes expensive and is not preferable.

尚、図3に示されるSTEM装置は、円形状検出器22と同様に、電子線位置検出器14の下に、第2の環状型検出器23が設けられており、第2の環状型検出器23の開口部を通過した電子線は、EELS検出器24に入射する構造のものである。このSTEM装置において、例えば、第1の環状型検出器21は、HAADF−STEM観察等を行なうためのものであり、第2の環状型検出器23は、ADF−STEM観察及びABF−STEM観察等を行なうためのものである。また、EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)検出器24は、試料11を透過した電子線のエネルギー損失スペクトルの測定を行なうためのものである。本願においては、第1の環状型検出器21を上部STEM検出器と、円形状検出器22及び第2の環状型検出器23を下部STEM検出器と称する場合がある。図3(a)は、電子線を第1の環状型検出器21及び円形状検出器22により検出する場合を示すものであり、図3(b)は、電子線を第1の環状型検出器21及び第2の環状型検出器23により検出する場合を示すものである。   3 is provided with a second annular detector 23 below the electron beam position detector 14 in the same manner as the circular detector 22, and the second annular detector The electron beam that has passed through the opening of the detector 23 is incident on the EELS detector 24. In this STEM apparatus, for example, the first annular detector 21 is for performing HAADF-STEM observation, and the second annular detector 23 is for ADF-STEM observation, ABF-STEM observation, and the like. It is for performing. An EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) detector 24 is for measuring the energy loss spectrum of the electron beam transmitted through the sample 11. In the present application, the first annular detector 21 may be referred to as an upper STEM detector, and the circular detector 22 and the second annular detector 23 may be referred to as a lower STEM detector. 3A shows a case where an electron beam is detected by the first annular detector 21 and the circular detector 22, and FIG. 3B shows an electron beam detected by the first annular detector. The case where it detects with the detector 21 and the 2nd annular detector 23 is shown.

ところで、円形状検出器22の位置合せを電子線回折の中心となる000ディスク(電子線回折ディスク)の全体が円形状検出器22に入射するように、円形状検出器22により得られる強度が最大となるところを中心とする方法がある。しかしながら、試料11の厚さが厚くなると必ずしも最大強度の位置が中心とは限らないため、この方法では十分に調整を行なうことができない。また、上述した方法では、図4()に示すように、電子線回折ディスクが円形状検出器22に対し小さい場合は、位置合せが可能であるが、図4(b)及び、図4(a)に示すように、電子線回折ディスクが大きい場合には、正確な位置合せをすることができない。 By the way, the intensity obtained by the circular detector 22 is adjusted so that the entire 000 disk (electron beam diffraction disk), which is the center of electron diffraction for the alignment of the circular detector 22, enters the circular detector 22. There is a method centering on the maximum. However, when the thickness of the sample 11 is increased, the position of the maximum intensity is not always the center, and this method cannot be adjusted sufficiently. Further, in the above-described method, as shown in FIG. 4 ( c ), when the electron diffraction disk is small with respect to the circular detector 22, the alignment is possible, but FIG. 4 (b) and FIG. As shown in (a), when the electron diffraction disk is large, accurate alignment cannot be performed.

また、第1の環状型検出器21及び第2の環状型検出器23の場合は、図5に示されるように、検出器は環状型検出器31であるため、中心部分に開口部32を有している。よって、環状型検出器31からの最大強度に基づく位置合せを行なうことは困難である。尚、図5は、環状型検出器31と電子線回折ディスクとの関係を示すものであり、図5(a)は、ABF−STEM観察における関係を示し、図5(b)は、ADF−STEM観察における関係を示し、図5(c)は、HAADF−STEM観察における関係を示す。   In the case of the first annular detector 21 and the second annular detector 23, as shown in FIG. 5, since the detector is an annular detector 31, an opening 32 is provided in the central portion. Have. Therefore, it is difficult to perform alignment based on the maximum intensity from the annular detector 31. FIG. 5 shows the relationship between the annular detector 31 and the electron diffraction disk, FIG. 5 (a) shows the relationship in ABF-STEM observation, and FIG. 5 (b) shows the ADF- The relationship in STEM observation is shown, and FIG.5 (c) shows the relationship in HAADF-STEM observation.

このため、STEM検出器を最適な検出位置に調整することができ、透過、散乱された電子線を正確に入射させることのでき、正確で精度の高いSTEM像を得ることのできる電子顕微鏡の観察方法及び電子顕微鏡が求められている。   For this reason, the STEM detector can be adjusted to the optimum detection position, the transmitted and scattered electron beam can be accurately incident, and an electron microscope observation that can obtain an accurate and highly accurate STEM image There is a need for methods and electron microscopes.

本実施の形態の一観点によれば、電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を検出器において検出し、前記試料を観察する走査透過型電子顕微鏡の観察方法において、前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記検出器を移動させる工程と、を有することを特徴とする。 According to one aspect of the present embodiment, in a scanning transmission electron microscope observation method of irradiating a sample with an electron beam, detecting an electron beam transmitted or scattered through the sample with a detector, and observing the sample, A step of acquiring an image of the sample by the detector, and selecting an image closest to the acquired image from a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted, and the selected image And calculating the direction and amount of displacement of the detector position based on the position information of the detector, and moving the detector based on the calculated direction and amount of displacement of the detector position. And a process.

また、本実施の形態の他の一観点によれば、電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を、偏向レンズを介した後、検出器において検出し、前記試料を観察する走査透過型電子顕微鏡の観察方法において、前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記偏向レンズにより電子線を偏向させる工程と、を有することを特徴とする。 Further, according to another aspect of the present embodiment, the sample is irradiated with an electron beam, the electron beam transmitted or scattered through the sample is detected by a detector after passing through a deflection lens, and the sample is In the observation method of the scanning transmission electron microscope to be observed, the step of acquiring the image of the sample by the detector and the image closest to the acquired image are observed in a state where the position of the detector is shifted. A step of selecting from a plurality of images, calculating a direction and amount of displacement of the position of the detector based on position information of the selected image, and a direction of displacement of the calculated position of the detector And a step of deflecting an electron beam by the deflecting lens based on the amount of deviation.

また、本実施の形態の他の一観点によれば、試料に電子線を照射する電子銃と、前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、前記検出器を移動させる移動機構部と、前記検出器により得られた画像に基づき前記移動機構を制御し、前記検出器を移動させる制御部と、を有し、前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち前記検出器により取得された画像に最も近い画像の位置情報に基づき前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量をを算出し、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき前記検出器を移動させることを特徴とする。
また、本実施の形態の他の一観点によれば、試料に電子線を照射する電子銃と、前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、前記検出器に入射する電子線の位置を制御する偏向レンズと、前記検出器を移動させる移動機構部と、前記検出器により得られた画像に基づき前記偏向レンズを制御する制御部と、を有し、前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち前記検出器により取得された画像に最も近い画像の位置情報に基づき前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出し、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記偏向レンズにより電子線を偏向させることを特徴とする。
According to another aspect of the present embodiment, an electron gun that irradiates a sample with an electron beam, a detector that detects an electron beam transmitted or scattered through the sample, and a moving mechanism that moves the detector and parts, the controls the moving mechanism section on the basis of the image obtained by the detector, have a, and a control unit for moving the detector to the control unit, are offset position of the detector A storage unit in which a plurality of images observed in the state are stored is connected, and the control unit positions the image closest to the image acquired by the detector among the images stored in the storage unit the direction and amount of deviation is the deviation of the position of the detector calculates, based on the information, and wherein Rukoto moving the detector on the basis of the direction and amount of deviation is the deviation of the calculated position of the detector To do.
According to another aspect of the present embodiment, an electron gun that irradiates a sample with an electron beam, a detector that detects an electron beam transmitted or scattered through the sample, and an electron beam incident on the detector A deflecting lens that controls the position of the detector, a moving mechanism that moves the detector, and a controller that controls the deflecting lens based on an image obtained by the detector. A storage unit storing a plurality of images to be observed in a state where the detector is displaced is connected, and the control unit is acquired by the detector from among the images stored in the storage unit. The direction and amount of displacement of the detector position are calculated based on the position information of the image closest to the generated image, and the deflection is calculated based on the calculated direction and amount of displacement of the detector position. The electron beam is deflected by the lens. Characterized in that to.

開示の電子顕微鏡の観察方法及び電子顕微鏡によれば、STEM検出器を最適な検出位置に調整することができ、正確で精度の高いSTEM像を得ることができる。   According to the disclosed electron microscope observation method and electron microscope, the STEM detector can be adjusted to the optimum detection position, and an accurate and highly accurate STEM image can be obtained.

STEMにおける観察方法の説明図Explanatory diagram of observation method in STEM STEMにおける位置ずれの説明図Explanatory drawing of misalignment in STEM 複数のSTEM検出器を有するSTEMの説明図Explanatory drawing of a STEM having a plurality of STEM detectors 円形型検出器の説明図Illustration of circular detector 環状型検出器の説明図Illustration of the annular detector 本実施の形態における電子顕微鏡の構造図Structure diagram of electron microscope in this embodiment 本実施の形態における電子顕微鏡の要部の説明図Explanatory drawing of the principal part of the electron microscope in this Embodiment 電子顕微鏡による原子像図Atom image by electron microscope 円形型検出器の位置ずれの説明図Illustration of misalignment of circular detector STEMにおける散乱角度の説明図Illustration of scattering angle in STEM 本実施の形態における電子顕微鏡の観察方法のフローチャートFlow chart of observation method of electron microscope in the present embodiment 本実施の形態における電子顕微鏡の観察方法の説明図Explanatory drawing of the observation method of the electron microscope in this Embodiment

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。   The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

(電子顕微鏡)
本実施の形態における電子顕微鏡について図6に基づき説明する。本実施の形態における電子顕微鏡は、走査透過型電子顕微鏡である。本実施の形態における電子顕微鏡は、電子銃111、収束レンズ112及び113、収束レンズ絞り114、走査コイル115、収差補正部116、対物レンズ117、投影レンズ118、偏向レンズ119、上部STEM検出器120、上部電子線位置検出器121、下部STEM検出器122、下部電子線位置検出器123を有している。
(electronic microscope)
The electron microscope in this Embodiment is demonstrated based on FIG. The electron microscope in the present embodiment is a scanning transmission electron microscope. The electron microscope in the present embodiment includes an electron gun 111, converging lenses 112 and 113, a converging lens diaphragm 114, a scanning coil 115, an aberration correction unit 116, an objective lens 117, a projection lens 118, a deflection lens 119, and an upper STEM detector 120. And an upper electron beam position detector 121, a lower STEM detector 122, and a lower electron beam position detector 123.

観察対象となる試料110は、単結晶等により形成されており、対物レンズ117と投影レンズ118との間に設置される。また、本実施の形態における電子顕微鏡は、制御部130を有しており、制御部130には、記憶部140が接続されている。また、制御部130は、収差補正部116、対物レンズ117、投影レンズ118、偏向レンズ119、上部STEM検出器120、上部電子線位置検出器121、下部STEM検出器122、下部電子線位置検出器123に接続されている。   The sample 110 to be observed is formed of a single crystal or the like, and is placed between the objective lens 117 and the projection lens 118. In addition, the electron microscope in the present embodiment has a control unit 130, and a storage unit 140 is connected to the control unit 130. The control unit 130 includes an aberration correction unit 116, an objective lens 117, a projection lens 118, a deflection lens 119, an upper STEM detector 120, an upper electron beam position detector 121, a lower STEM detector 122, and a lower electron beam position detector. 123.

電子銃111は、所定の加速電圧により電子を加速し、電子線として出力する。電子銃111の下には収束レンズ112及び113が設けられている。収束レンズ112及び113は、電子銃111から出力された電子線を所望の大きさに収束させるためのものであり、複数段(図6に示す場合には2段)設けられている。   The electron gun 111 accelerates electrons with a predetermined acceleration voltage and outputs them as an electron beam. Converging lenses 112 and 113 are provided below the electron gun 111. The converging lenses 112 and 113 are for converging the electron beam output from the electron gun 111 to a desired size, and are provided with a plurality of stages (two stages in the case shown in FIG. 6).

収束レンズ絞り114は、収束レンズ112及び113の下に設けられており、収束レンズ112及び113により収束された電子線が不要な広がり部分をもつため、不要な広がり部分を除くものである。   The converging lens stop 114 is provided under the converging lenses 112 and 113, and the electron beam converged by the converging lenses 112 and 113 has an undesirably widened portion.

走査コイル115は、収束レンズ絞り114の下に設けられており、電子線を偏向させることにより、試料110の表面に照射される電子線を走査させるものである。   The scanning coil 115 is provided below the converging lens stop 114, and scans the electron beam irradiated on the surface of the sample 110 by deflecting the electron beam.

収差補正部116は、走査コイル115の下に設けられており、制御部130からの制御信号に基づき、電子線の球面収差及び非点収差等の収差の補正を行なうものである。   The aberration correction unit 116 is provided below the scanning coil 115 and corrects aberrations such as spherical aberration and astigmatism of the electron beam based on a control signal from the control unit 130.

対物レンズ117は、収差補正部116の下に設けられており、制御部130からの制御信号に基づき、試料110の表面又はその近傍において、照射される電子線の焦点が合うように電子線を屈折させる。   The objective lens 117 is provided under the aberration correction unit 116, and based on a control signal from the control unit 130, an electron beam is focused on the surface of the sample 110 or in the vicinity thereof so that the irradiated electron beam is in focus. Refract.

投影レンズ118は、試料110の下に設けられており、制御部130からの制御信号に基づき、測定に用いられるSTEM検出器に入射するように、試料110を透過、回折した電子線の広がり角度を調節するものである。   The projection lens 118 is provided below the sample 110, and based on a control signal from the control unit 130, a spread angle of an electron beam transmitted and diffracted through the sample 110 so as to enter a STEM detector used for measurement. Is to adjust.

偏向レンズ119は、試料110の下に設けられており、制御部130からの制御信号に基づき、電子線の向きを偏向させる。   The deflection lens 119 is provided below the sample 110 and deflects the direction of the electron beam based on a control signal from the control unit 130.

上部STEM検出器120は、偏向レンズ119の下に設けられており、図7に示されるような環状型検出器であり、検出された情報は、制御部130に伝達される。上部STEM検出器120は、上部STEM検出器120を移動させるための移動機構部151を有しており、移動機構部151により上部STEM検出器120を移動させることができる。   The upper STEM detector 120 is provided below the deflection lens 119 and is an annular detector as shown in FIG. 7, and the detected information is transmitted to the control unit 130. The upper STEM detector 120 has a moving mechanism unit 151 for moving the upper STEM detector 120, and the upper STEM detector 120 can be moved by the moving mechanism unit 151.

上部電子線位置検出器121は、上部STEM検出器120の下に設けられており、電子線の照射位置等を検出することができるよう、CCD(Charge Coupled Device)カメラ、蛍光板等により形成されている。   The upper electron beam position detector 121 is provided below the upper STEM detector 120 and is formed by a CCD (Charge Coupled Device) camera, a fluorescent plate, or the like so as to detect the irradiation position of the electron beam. Yes.

下部STEM検出器122は、上部電子線位置検出器121の下に設けられており、例えば、図7に示されるような円形型検出器122a及び環状型検出器122bを有しており、検出された情報は、制御部130に伝達される。下部STEM検出器122は、下部STEM検出器122を移動させるための移動機構部152を有しており、移動機構部152により下部STEM検出器122を移動させることができる。   The lower STEM detector 122 is provided below the upper electron beam position detector 121. For example, the lower STEM detector 122 includes a circular detector 122a and an annular detector 122b as shown in FIG. The information is transmitted to the control unit 130. The lower STEM detector 122 has a moving mechanism unit 152 for moving the lower STEM detector 122, and the lower STEM detector 122 can be moved by the moving mechanism unit 152.

下部電子線位置検出器123は、下部STEM検出器122の下に設けられており、電子線の照射位置等を検出することができるよう、CCDカメラ等により形成されている。   The lower electron beam position detector 123 is provided below the lower STEM detector 122, and is formed by a CCD camera or the like so that the irradiation position of the electron beam can be detected.

制御部130では、上部STEM検出器120、下部STEM検出器122からの情報に基づき、偏向レンズ119の制御又は上部STEM検出器120、下部STEM検出器122の位置の制御を行ない、更には、得られた情報に基づき解析等を行なう。   The control unit 130 controls the deflection lens 119 or the positions of the upper STEM detector 120 and the lower STEM detector 122 based on information from the upper STEM detector 120 and the lower STEM detector 122, and further obtains the obtained information. Analysis is performed based on the received information.

記憶部140には、例えば、下部STEM検出器122における円形状検出器122aを様々な位置に設置した場合におけるSTEM像等が蓄積されている。   In the storage unit 140, for example, STEM images and the like when the circular detector 122a in the lower STEM detector 122 is installed at various positions are accumulated.

本実施の形態では、円形型検出器122aは、BF−STEM観察を行なうためのものであり、環状型検出器122bは、ADF−STEM観察及びABF−STEM観察等を行なうためのものである。環状型検出器である上部STEM検出器120は、HAADF−STEM観察等を行なうためのものである。尚、本実施の形態では、上部STEM検出器120は第1の環状型検出器に相当し、環状型検出器122bは第2の環状型検出器に相当する。   In the present embodiment, the circular detector 122a is for performing BF-STEM observation, and the annular detector 122b is for performing ADF-STEM observation, ABF-STEM observation, and the like. The upper STEM detector 120, which is an annular detector, is for performing HAADF-STEM observation and the like. In the present embodiment, the upper STEM detector 120 corresponds to a first annular detector, and the annular detector 122b corresponds to a second annular detector.

また、本実施の形態においては、上部電子線位置検出器121及び下部電子線位置検出器123がなくても調整可能であるが、上部電子線位置検出器121及び下部電子線位置検出器123を設けることにより、より精度の高い調整を行なうことができる。   In the present embodiment, the adjustment can be made without the upper electron beam position detector 121 and the lower electron beam position detector 123, but the upper electron beam position detector 121 and the lower electron beam position detector 123 can be adjusted. By providing, adjustment with higher accuracy can be performed.

(電子顕微鏡による観察位置の調整方法)
次に、本実施の形態における電子顕微鏡の観察位置の調整方法について説明する。図8は、Si(001)を観察した際に得られたBF−STEM像を示すものである。具体的には、図8は、図9に示すように、円形状検出器122aが最適となる位置と、円形状検出器122aが最適となる位置に対し8方向に10mradずれた位置におけるBF−STEM像を示す。即ち、図8(a)は、円形状検出器122aが最適となる位置において観察されるSi原子像を示す。また、図8(b)〜(i)は、円形状検出器122aが最適となる位置に対し、図面において、円形状検出器122aが左上、上、右上、右、右下、下、左下、左、左上の8方向に各々10mradずれている位置において観察されるSi原子像を示す。
(How to adjust the observation position with an electron microscope)
Next, a method for adjusting the observation position of the electron microscope in the present embodiment will be described. FIG. 8 shows a BF-STEM image obtained when observing Si (001). Specifically, as shown in FIG. 9, FIG. 8 shows a BF− at a position where the circular detector 122 a is optimal and a position shifted by 10 mrad in eight directions with respect to a position where the circular detector 122 a is optimal. A STEM image is shown. That is, FIG. 8A shows a Si atom image observed at a position where the circular detector 122a is optimal. 8 (b) to (i) show that the circular detector 122a is located at the upper left, upper, upper right, right, lower right, lower, lower left, Si atom images observed at positions shifted by 10 mrad in the eight directions on the left and upper left are shown.

具体的には、円形状検出器122aの位置が正確に中心に位置している場合には、図8(a)に示されるように、Si原子像は同心円状に円形に観察される。しかしながら、円形状検出器122aの位置がずれている場合には、図8(b)〜図8(i)に示されるように、ずれた方向に対してSi原子像が歪んで観察される。よって、観察されたSi原子像が歪んでいるか否かにより、円形状検出器122aの位置がずれているか否かを知ることができ、また、Si原子像が歪んでいる場合、どちらの方向に歪んでいるかにより、円形状検出器122aがずれている方向を知ることができる。   Specifically, when the position of the circular detector 122a is accurately located at the center, the Si atom image is observed concentrically and circularly as shown in FIG. However, when the position of the circular detector 122a is deviated, the Si atom image is distorted and observed in the deviated direction as shown in FIGS. Therefore, it can be determined whether or not the position of the circular detector 122a is shifted depending on whether or not the observed Si atom image is distorted. In addition, when the Si atom image is distorted, in which direction It is possible to know the direction in which the circular detector 122a is displaced depending on whether it is distorted.

尚、観察条件は、電子線の加速電圧が200kV、電子線入射半角が20mrad、下部STEM検出器122における円形状検出器122aの取り込み角度が0(中心)〜16mrad、フォーカスずれ量が−20nmである。このSi原子分解能像では、電子線のフォーカスが試料110に対しアンダーフォーカスとなるように設置されている。このように試料110に対しアンダーフォーカスにすることにより、原子の形状において、円形状検出器の位置に依存した特徴がより一層顕著に表れる。尚、アンダーフォーカスとは、試料110に対し、試料110内部の側に、フォーカスが位置する場合を意味する。   The observation conditions are as follows: the acceleration voltage of the electron beam is 200 kV, the electron beam incidence half angle is 20 mrad, the capture angle of the circular detector 122a in the lower STEM detector 122 is 0 (center) to 16 mrad, and the focus shift amount is −20 nm. is there. In this Si atomic resolution image, the electron beam is placed so that the focus of the electron beam is underfocus with respect to the sample 110. In this way, by making the sample 110 under focus, the feature depending on the position of the circular detector appears more remarkably in the shape of the atom. The under focus means that the focus is located on the inner side of the sample 110 with respect to the sample 110.

よって、図8に示される9つの画像を予め記憶部140に記憶させておき、円形状検出器122aにおいて観察された画像に対し最も近い画像を図8に示される画像の中から選択する。この選択された画像に基づき、円形状検出器122aのずれている方向とずれ量を制御部130等において算出し、ずれている方向とずれ量に基づき制御部130等の制御により、移動機構部152により円形状検出器122aの位置を移動させる。これにより、円形状検出器122aの位置を最適な位置になるよう調整することができる。   Therefore, nine images shown in FIG. 8 are stored in the storage unit 140 in advance, and an image closest to the image observed by the circular detector 122a is selected from the images shown in FIG. Based on the selected image, the direction and amount of displacement of the circular detector 122a are calculated by the control unit 130 or the like, and the moving mechanism unit is controlled by the control unit 130 or the like based on the direction and amount of displacement. The position of the circular detector 122a is moved by 152. Thereby, the position of the circular detector 122a can be adjusted to an optimum position.

尚、上記においては、ずれ量が10mradの場合について説明したが、より細かいずれ量における画像を取得し記憶部140に記憶させておくことにより、より高い精度で円形状検出器122aの位置を最適な位置となるよう調整することができる。例えば、円形状検出器122aの位置が、1mrad毎にずれた位置で観察される画像を予め取得して、記憶部140に記憶させておくことにより、より高い精度で円形状検出器122aの位置を最適な位置となるよう調整することができる。また、記憶部140に記憶される画像は、実際に観察することにより得られた画像以外にも、試料110となる単結晶等の標準試料に基づきシミュレーションを行なうことにより得られた画像であってもよい。   In the above description, the case where the displacement amount is 10 mrad has been described. However, by acquiring an image with a smaller displacement amount and storing it in the storage unit 140, the position of the circular detector 122a can be optimized with higher accuracy. It can be adjusted to be a correct position. For example, by acquiring in advance an image observed at a position where the position of the circular detector 122a is shifted every 1 mrad and storing it in the storage unit 140, the position of the circular detector 122a can be obtained with higher accuracy. Can be adjusted to an optimum position. In addition to the image obtained by actual observation, the image stored in the storage unit 140 is an image obtained by performing a simulation based on a standard sample such as a single crystal serving as the sample 110. Also good.

また、本実施の形態における説明では、図10に示すように、試料110と円形状検出器122aとを距離L離れた位置に設置した場合において、ブラッグの条件は、2dsinθ=λである。TEMの場合では、散乱角度sが半角となるため、dsinθ=λとなり、s=sinθ/λとなる。尚、θの単位は、電子線の加速電圧が200kV(λ=0.00251nm)の条件では、1°=1.745mrad=6.95nm−1となる。 In the description of the present embodiment, as shown in FIG. 10, when the sample 110 and the circular detector 122a are installed at positions separated by a distance L, the Bragg condition is 2 d sin θ = λ. In the case of TEM, since the scattering angle s is a half angle, dsin θ = λ and s = sin θ / λ. The unit of θ is 1 ° = 1.745 mrad = 6.95 nm −1 under the condition that the acceleration voltage of the electron beam is 200 kV (λ = 0.00251 nm).

(電子顕微鏡の観察方法)
次に、図11に基づき本実施の形態における電子顕微鏡の観察方法について説明する。
(Electron microscope observation method)
Next, the observation method of the electron microscope in this Embodiment is demonstrated based on FIG.

最初に、ステップ102(S102)において、本実施の形態における電子顕微鏡である走査透過型電子顕微鏡の観察条件の設定を行なう。   First, in step 102 (S102), the observation conditions of the scanning transmission electron microscope, which is the electron microscope in the present embodiment, are set.

次に、ステップ104(S104)において、走査透過型電子顕微鏡における電子線の光軸調整を行なう。   Next, in step 104 (S104), the optical axis of the electron beam in the scanning transmission electron microscope is adjusted.

次に、ステップ106(S106)において、観察対象となる試料110を走査透過型電子顕微鏡の所定の位置に設置する。試料110は、例えば、単結晶等により形成されているものであり、Si単結晶等である。   Next, in step 106 (S106), the sample 110 to be observed is placed at a predetermined position of the scanning transmission electron microscope. The sample 110 is formed of, for example, a single crystal or the like, and is a Si single crystal or the like.

次に、ステップ108(S108)において、下部STEM検出器122における円形状検出器122a等の位置を手動等により調節し設定する。   Next, in step 108 (S108), the position of the circular detector 122a and the like in the lower STEM detector 122 is adjusted and set manually.

次に、ステップ110(S110)において、フォーカスずれ量を設定する。   Next, in step 110 (S110), a defocus amount is set.

次に、ステップ112(S112)において、試料110に電子線を照射し試料110の原子像を取得する。   Next, in step 112 (S112), the sample 110 is irradiated with an electron beam to obtain an atomic image of the sample 110.

次に、ステップ114(S114)において、原子像マッチングを行なう。具体的には、取得された原子像に最も近い画像を記憶部140に予め記憶されている画像の中から選択する。   Next, in step 114 (S114), atomic image matching is performed. Specifically, an image closest to the acquired atomic image is selected from images stored in advance in the storage unit 140.

次に、ステップ116(S116)において、ステップ114において選択された画像に基づき、下部STEM検出器122における円形状検出器122aのずれている方向及びずれ量を算出する。   Next, in step 116 (S116), based on the image selected in step 114, the direction and amount of displacement of the circular detector 122a in the lower STEM detector 122 are calculated.

次に、ステップ118(S118)において、ステップ116において算出された円形状検出器122aのずれ量が所定の値以下であるか否かを判断する。円形状検出器122aのずれ量が所定の値以下である場合にはステップ122に移行する。一方、円形状検出器122aのずれ量が所定の値を超える場合にはステップ120に移行する。ここで、所定の値とは、例えば、0.5mradである。   Next, in step 118 (S118), it is determined whether or not the deviation amount of the circular detector 122a calculated in step 116 is equal to or less than a predetermined value. When the deviation amount of the circular detector 122a is equal to or less than a predetermined value, the routine proceeds to step 122. On the other hand, when the deviation amount of the circular detector 122a exceeds a predetermined value, the routine proceeds to step 120. Here, the predetermined value is, for example, 0.5 mrad.

次に、ステップ120(S120)において、円形状検出器122aに照射される電子線の位置、または、円形状検出器122aの位置をステップ116において算出された円形状検出器122aのずれている方向及びずれ量に基づき移動させる。具体的には、照射される電子線の位置を移動する場合には、ずれている方向及びずれ量に基づき電子線の偏向方向及び偏向距離を算出し、図12(a)に示されるように、偏向レンズ119によって、円形状検出器122aに照射される電子線を偏向させる。また、円形状検出器122aの位置を移動する場合には、ずれている方向及びずれ量に基づき円形状検出器の移動方向及び移動距離を算出し、図12(b)に示すように、円形状検出器122aを電子線の入射方向に対し略垂直方向に移動させる。尚、円形状検出器122aの移動は、移動機構部152等により行なう。この後、ステップ112に移行し、再度、試料110の原子像の取得を行なう。   Next, in step 120 (S120), the position of the electron beam irradiated on the circular detector 122a or the direction of the deviation of the circular detector 122a calculated in step 116 is the position of the circular detector 122a. And move based on the amount of deviation. Specifically, when moving the position of the irradiated electron beam, the deflection direction and deflection distance of the electron beam are calculated based on the direction and amount of deviation, as shown in FIG. The electron beam irradiated to the circular detector 122a is deflected by the deflection lens 119. Also, when moving the position of the circular detector 122a, the moving direction and moving distance of the circular detector are calculated based on the direction and amount of shift, and as shown in FIG. The shape detector 122a is moved in a direction substantially perpendicular to the incident direction of the electron beam. The circular detector 122a is moved by the moving mechanism unit 152 or the like. Thereafter, the process proceeds to step 112, and an atomic image of the sample 110 is acquired again.

次に、ステップ122(S122)において、取得されたSTEM像は、円形状検出器122aが最適となる位置の画像であるため、取得されたSTEM像を保存した後、終了する。   Next, in step 122 (S122), since the acquired STEM image is an image at the position where the circular detector 122a is optimal, the process ends after the acquired STEM image is stored.

以上により、本実施の形態における電子顕微鏡の観察方法が終了する。本実施の形態における電子顕微鏡の観察方法では、円形状検出器122a等を最適な検出位置に調整することができるため、透過、散乱された電子線を正確に入射させることのでき、正確で精度の高いSTEM像を得ることができる。   Thus, the electron microscope observation method in the present embodiment is completed. In the observation method of the electron microscope in the present embodiment, since the circular detector 122a and the like can be adjusted to the optimum detection position, the transmitted and scattered electron beams can be accurately incident, and accurate and accurate. High STEM image can be obtained.

尚、上記においては、下部STEM検出器122における円形状検出器122aについて説明したが、下部STEM検出器122における環状形検出器122bや上部STEM検出器120である環状形検出器についても同様に適用することができる。   In the above description, the circular detector 122a in the lower STEM detector 122 has been described, but the same applies to the annular detector 122b in the lower STEM detector 122 and the annular detector as the upper STEM detector 120. can do.

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。   Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を検出器において検出し、前記試料を観察する電子顕微鏡の観察方法において、
前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、
前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、
算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記検出器を移動させる工程と、
を有することを特徴とする電子顕微鏡の観察方法。
(付記2)
前記試料の画像を取得する工程、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程、前記検出器を移動させる工程は、前記算出されたずれ量が所定の値以下となるまで繰り返し行なうものであることを特徴とする付記1に記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記3)
電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を、偏向レンズを介した後、検出器において検出し、前記試料を観察する電子顕微鏡の観察方法において、
前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、
前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、
算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記偏向レンズにより電子線を偏向させる工程と、
を有することを特徴とする電子顕微鏡の観察方法。
(付記4)
前記試料の画像を取得する工程、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程、前記偏向レンズにより電子線を偏向させる工程は、前記算出されたずれ量が所定の値以下となるまで繰り返し行なうものであることを特徴とする付記3に記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記5)
前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像は、前記検出器が各々4方向にずれた状態において観察される画像、または、前記検出器が各々8方向にずれた状態において観察される画像であって、
前記各々の方向における所定のずれ量ごとにずれた位置において、検出器により観察される画像であることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記6)
前記検出器は、円形状検出器または環状型検出器であることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記7)
前記試料は、単結晶であることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記8)
前記試料に照射される電子線は、前記試料に対しアンダーフォーカスとなるように照射されるものであることを特徴とする付記1から7のいずれかに記載の電子顕微鏡の観察方法。
(付記9)
試料に電子線を照射する電子銃と、
前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、
前記検出器を移動させる移動機構部と、
前記検出器により得られた画像に基づき前記移動機構を制御し、前記検出器を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする電子顕微鏡。
(付記10)
前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像の位置情報に基づき前記検出器の移動方向及び移動距離を算出し、前記検出器を移動させるものであることを特徴とする付記9に記載の電子顕微鏡。
(付記11)
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち、前記試料を観察した際に前記検出器において得られる画像と最も近い画像を選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の移動方向及び移動距離を算出するものであることを特徴とする付記10に記載の電子顕微鏡。
(付記12)
試料に電子線を照射する電子銃と、
前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、
前記検出器に入射する電子線の位置を制御する偏向レンズと、
前記検出器を移動させる移動機構部と、
前記検出器により得られた画像に基づき前記偏向レンズを制御する制御部と、
を有することを特徴とする電子顕微鏡。
(付記13)
前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像に基づき前記偏向レンズによる電子線の偏向方向及び偏向距離を算出し、前記偏向レンズにおいて電子線を偏向させるものであることを特徴とする付記12に記載の電子顕微鏡。
(付記14)
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち、前記試料を観察した際に前記検出器において得られる画像と最も近い画像を選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記偏向レンズにおける電子線の偏向方向及び偏向距離を算出するものであることを特徴とする付記13に記載の電子顕微鏡。
(付記15)
前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像は、前記検出器が各々4方向にずれた状態において観察される画像、または、前記検出器が各々8方向にずれた状態において観察される画像であって、
前記各々の方向における所定のずれ量ごとにずれた位置において、検出器により観察される画像であることを特徴とする付記10、11、13、14のいずれかに記載の電子顕微鏡。
(付記16)
前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像は、前記検出器の位置がずれた状態において観察される画像を撮像したもの、または、前記試料の構造に基づきシミュレーションにより得られた画像であることを特徴とする付記10、11、13、14、15のいずれかに記載の電子顕微鏡。
(付記17)
前記検出器は、円形状検出器または環状型検出器であることを特徴とする付記9から16のいずれかに記載の電子顕微鏡。
(付記18)
前記検出器は、複数設けられており、
前記複数設けられている検出器には、円形状検出器と環状型検出器とが含まれていることを特徴とする付記9から16のいずれかに記載の電子顕微鏡。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
In the electron microscope observation method of irradiating the sample with an electron beam, detecting the electron beam transmitted or scattered through the sample with a detector, and observing the sample,
Obtaining an image of the sample by the detector;
An image closest to the acquired image is selected from a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted, and the position of the detector is shifted based on the position information of the selected image. Calculating a direction and a deviation amount,
Moving the detector based on the calculated direction and amount of displacement of the detector position;
The observation method of an electron microscope characterized by having.
(Appendix 2)
The step of acquiring an image of the sample, the step of calculating the direction and amount of displacement of the position of the detector, and the step of moving the detector are performed until the calculated amount of displacement becomes a predetermined value or less. The observation method of an electron microscope according to appendix 1, wherein the method is repeated.
(Appendix 3)
In an observation method of an electron microscope in which an electron beam is irradiated onto a sample, the electron beam transmitted or scattered through the sample is detected by a detector after passing through a deflection lens, and the sample is observed,
Obtaining an image of the sample by the detector;
An image closest to the acquired image is selected from a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted, and the position of the detector is shifted based on the position information of the selected image. Calculating a direction and a deviation amount,
A step of deflecting an electron beam by the deflecting lens based on the calculated direction and amount of displacement of the detector;
The observation method of an electron microscope characterized by having.
(Appendix 4)
The step of acquiring an image of the sample, the step of calculating the direction and amount of displacement of the position of the detector, and the step of deflecting an electron beam by the deflecting lens are such that the calculated amount of displacement is not more than a predetermined value. The electron microscope observation method according to appendix 3, wherein the method is repeatedly performed until
(Appendix 5)
The plurality of images observed in a state where the position of the detector is deviated is an image observed in a state where the detector is deviated in four directions, or is observed in a state where the detector is deviated in eight directions. An image to be
The observation method for an electron microscope according to any one of appendices 1 to 4, wherein the observation method is an image observed by a detector at a position shifted for each predetermined shift amount in each direction.
(Appendix 6)
6. The electron microscope observation method according to any one of appendices 1 to 5, wherein the detector is a circular detector or an annular detector.
(Appendix 7)
7. The electron microscope observation method according to any one of appendices 1 to 6, wherein the sample is a single crystal.
(Appendix 8)
8. The electron microscope observation method according to any one of appendices 1 to 7, wherein the electron beam irradiated to the sample is irradiated so as to be under-focused on the sample.
(Appendix 9)
An electron gun that irradiates the sample with an electron beam;
A detector for detecting an electron beam transmitted or scattered through the sample;
A moving mechanism for moving the detector;
A control unit that controls the moving mechanism based on an image obtained by the detector and moves the detector;
An electron microscope comprising:
(Appendix 10)
The control unit is connected to a storage unit that stores a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted,
The supplementary note 9 is characterized in that the control unit calculates a moving direction and a moving distance of the detector based on position information of an image stored in the storage unit, and moves the detector. Electron microscope.
(Appendix 11)
The control unit selects an image closest to an image obtained in the detector when observing the sample from the images stored in the storage unit, and based on position information of the selected image, The electron microscope according to appendix 10, wherein the moving direction and moving distance of the detector are calculated.
(Appendix 12)
An electron gun that irradiates the sample with an electron beam;
A detector for detecting an electron beam transmitted or scattered through the sample;
A deflection lens for controlling the position of an electron beam incident on the detector;
A moving mechanism for moving the detector;
A control unit for controlling the deflection lens based on the image obtained by the detector;
An electron microscope comprising:
(Appendix 13)
The control unit is connected to a storage unit that stores a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted,
The control unit calculates a deflection direction and a deflection distance of an electron beam by the deflection lens based on an image stored in the storage unit, and deflects the electron beam in the deflection lens. 12. An electron microscope according to 12.
(Appendix 14)
The control unit selects an image closest to an image obtained in the detector when observing the sample from the images stored in the storage unit, and based on position information of the selected image, 14. The electron microscope according to appendix 13, wherein a deflection direction and a deflection distance of an electron beam in the deflection lens are calculated.
(Appendix 15)
The plurality of images observed in a state where the position of the detector is deviated is an image observed in a state where the detector is deviated in four directions, or is observed in a state where the detector is deviated in eight directions. An image to be
15. The electron microscope according to any one of appendices 10, 11, 13, and 14, wherein the electron microscope is an image observed by a detector at a position shifted for each predetermined shift amount in each direction.
(Appendix 16)
The plurality of images observed in the state where the position of the detector is shifted are obtained by simulating the image observed when the position of the detector is shifted, or based on the structure of the sample The electron microscope according to any one of appendices 10, 11, 13, 14, and 15, which is an image.
(Appendix 17)
The electron microscope according to any one of appendices 9 to 16, wherein the detector is a circular detector or an annular detector.
(Appendix 18)
A plurality of the detectors are provided,
The electron microscope according to any one of appendices 9 to 16, wherein the plurality of detectors include a circular detector and an annular detector.

110 試料
111 電子銃
112 収束レンズ
113 収束レンズ
114 収束レンズ絞り
115 走査コイル
116 収差補正部
117 対物レンズ
118 投影レンズ
119 偏向レンズ
120 上部STEM検出器(環状型検出器)
121 上部電子線位置検出器
122 下部STEM検出器
122a 円形型検出器
122b 環状型検出器
123 下部電子線位置検出器
130 制御部
140 記憶部
151 移動機構部
152 移動機構部
110 Sample 111 Electron gun 112 Converging lens 113 Converging lens 114 Converging lens diaphragm 115 Scanning coil 116 Aberration correction unit 117 Objective lens 118 Projecting lens 119 Deflection lens 120 Upper STEM detector (annular detector)
121 Upper Electron Beam Position Detector 122 Lower STEM Detector 122a Circular Detector 122b Annular Detector 123 Lower Electron Beam Position Detector 130 Control Unit 140 Storage Unit 151 Movement Mechanism Unit 152 Movement Mechanism Unit

Claims (6)

電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を検出器において検出し、前記試料を観察する走査透過型電子顕微鏡の観察方法において、
前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、
前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、
算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記検出器を移動させる工程と、
を有することを特徴とする走査透過型電子顕微鏡の観察方法。
In an observation method of a scanning transmission electron microscope that irradiates a sample with an electron beam, detects an electron beam transmitted or scattered through the sample with a detector, and observes the sample,
Obtaining an image of the sample by the detector;
An image closest to the acquired image is selected from a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted, and the position of the detector is shifted based on the position information of the selected image. Calculating a direction and a deviation amount,
Moving the detector based on the calculated direction and amount of displacement of the detector position;
A method of observing a scanning transmission electron microscope, comprising:
前記試料の画像を取得する工程、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程、前記検出器を移動させる工程は、前記算出されたずれ量が所定の値以下となるまで繰り返し行なうものであることを特徴とする請求項1に記載の走査透過型電子顕微鏡の観察方法。 The step of acquiring an image of the sample, the step of calculating the direction and amount of displacement of the position of the detector, and the step of moving the detector are performed until the calculated amount of displacement becomes a predetermined value or less. The method of observing a scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein the method is repeated. 電子線を試料に照射し、前記試料を透過または散乱した電子線を、偏向レンズを介した後、検出器において検出し、前記試料を観察する走査透過型電子顕微鏡の観察方法において、
前記検出器により前記試料の画像を取得する工程と、
前記取得された画像に最も近い画像を、前記検出器の位置がずれた状態において観察される複数の画像より選択し、前記選択された画像の位置情報に基づき、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程と、
算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記偏向レンズにより電子線を偏向させる工程と、
を有することを特徴とする走査透過型電子顕微鏡の観察方法。
In an observation method of a scanning transmission electron microscope in which an electron beam is irradiated onto a sample, the electron beam transmitted or scattered through the sample is detected by a detector after passing through a deflection lens, and the sample is observed,
Obtaining an image of the sample by the detector;
An image closest to the acquired image is selected from a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted, and the position of the detector is shifted based on the position information of the selected image. Calculating a direction and a deviation amount,
A step of deflecting an electron beam by the deflecting lens based on the calculated direction and amount of displacement of the detector;
A method of observing a scanning transmission electron microscope, comprising:
前記試料の画像を取得する工程、前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出する工程、前記偏向レンズにより電子線を偏向させる工程は、前記算出されたずれ量が所定の値以下となるまで繰り返し行なうものであることを特徴とする請求項3に記載の走査透過型電子顕微鏡の観察方法。 The step of acquiring an image of the sample, the step of calculating the direction and amount of displacement of the position of the detector, and the step of deflecting an electron beam by the deflecting lens are such that the calculated amount of displacement is not more than a predetermined value. The method of observing a scanning transmission electron microscope according to claim 3, wherein the method is repeatedly performed until 試料に電子線を照射する電子銃と、
前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、
前記検出器を移動させる移動機構部と、
前記検出器により得られた画像に基づき前記移動機構を制御し、前記検出器を移動させる制御部と、
を有し、
前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち前記検出器により取得された画像に最も近い画像の位置情報に基づき前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出し、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき前記検出器を移動させることを特徴とする走査透過型電子顕微鏡。
An electron gun that irradiates the sample with an electron beam;
A detector for detecting an electron beam transmitted or scattered through the sample;
A moving mechanism for moving the detector;
A control unit for controlling the moving mechanism unit based on an image obtained by the detector and moving the detector;
I have a,
The control unit is connected to a storage unit that stores a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted,
The control unit calculates a shift direction and a shift amount of the position of the detector based on position information of an image closest to an image acquired by the detector among images stored in the storage unit, A scanning transmission electron microscope characterized in that the detector is moved based on the calculated direction and amount of displacement of the detector position .
試料に電子線を照射する電子銃と、  An electron gun that irradiates the sample with an electron beam;
前記試料を透過または散乱した電子線を検出する検出器と、  A detector for detecting an electron beam transmitted or scattered through the sample;
前記検出器に入射する電子線の位置を制御する偏向レンズと、  A deflection lens for controlling the position of an electron beam incident on the detector;
前記検出器を移動させる移動機構部と、  A moving mechanism for moving the detector;
前記検出器により得られた画像に基づき前記偏向レンズを制御する制御部と、  A control unit for controlling the deflection lens based on the image obtained by the detector;
を有し、  Have
前記制御部には、前記検出器の位置がずれている状態において観察される画像が複数記憶されている記憶部が接続されており、  The control unit is connected to a storage unit that stores a plurality of images observed in a state where the position of the detector is shifted,
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている画像のうち前記検出器により取得された画像に最も近い画像の位置情報に基づき前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量を算出し、算出された前記検出器の位置のずれている方向及びずれ量に基づき、前記偏向レンズにより電子線を偏向させることを特徴とする走査透過型電子顕微鏡。  The control unit calculates a shift direction and a shift amount of the position of the detector based on position information of an image closest to an image acquired by the detector among images stored in the storage unit, A scanning transmission electron microscope characterized in that an electron beam is deflected by the deflecting lens based on the calculated direction and amount of displacement of the detector.
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