JP7407785B2 - 電子顕微鏡および画像取得方法 - Google Patents

電子顕微鏡および画像取得方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7407785B2
JP7407785B2 JP2021175580A JP2021175580A JP7407785B2 JP 7407785 B2 JP7407785 B2 JP 7407785B2 JP 2021175580 A JP2021175580 A JP 2021175580A JP 2021175580 A JP2021175580 A JP 2021175580A JP 7407785 B2 JP7407785 B2 JP 7407785B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deflector
electron beam
image
sample
electron
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.)
Active
Application number
JP2021175580A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023065029A (ja
Inventor
一仁 染原
祐二 河野
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 JP2021175580A priority Critical patent/JP7407785B2/ja
Priority to EP22200960.7A priority patent/EP4174902A1/en
Priority to US17/973,993 priority patent/US20230127255A1/en
Publication of JP2023065029A publication Critical patent/JP2023065029A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7407785B2 publication Critical patent/JP7407785B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1478—Beam tilting means, i.e. for stereoscopy or for beam channelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/153—Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/263—Contrast, resolution or power of penetration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/1506—Tilting or rocking beam around an axis substantially at an angle to optical axis
    • H01J2237/1507—Tilting or rocking beam around an axis substantially at an angle to optical axis dynamically, e.g. to obtain same impinging angle on whole area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2614—Holography or phase contrast, phase related imaging in general, e.g. phase plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2802—Transmission microscopes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

本発明は、電子顕微鏡および画像取得方法に関する。
走査透過電子顕微鏡を用いて、試料の電磁場を可視化する手法として、微分位相コントラスト法（以下、ＤＰＣ法ともいう）が知られている。ＤＰＣ法では、試料中の電磁場による電子ビームの偏向量を測定し、電磁場を可視化する。
走査透過電子顕微鏡では、結晶性を有する試料の観察を行う際に、試料の厚さムラや、試料の傾斜の変化に応じた回折コントラストが現れる。ＤＰＣ法では、この回折コントラストの影響を低減しなければならない。
例えば、特許文献１には、回折コントラストの影響を低減するために、試料に対する電子線の入射方向を変更して複数の微分位相コントラスト像（以下、ＤＰＣ像ともいう）を取得し、複数のＤＰＣ像を積算して画像を生成する画像取得方法が開示されている。ＤＰＣ法によるコントラストは、試料に対する電子線の入射方向によって変化しない（または変化が極めて小さい）が、回折コントラストは試料に対する電子線の入射方向に応じて敏感に変化する。そのため、試料に対する電子線の入射方向の異なる複数のＤＰＣ像を積算することで、回折コントラストの影響を低減できる。
特開２０１８－９２８０５号公報
特許文献１に記載されたように、偏向器で電子線を偏向させて試料に対する電子線の傾きを変更する場合、電子線が対物レンズの中心を通らないため、非点収差やコマ収差など幾何収差が発生し、像がぼけてしまう場合がある。
本発明に係る電子顕微鏡の一態様は、
電子源と、
前記電子源から放出された電子線を集束する照射レンズと、
収差を補正する収差補正器と、
前記収差補正器の前方に配置され、電子線を偏向して試料に対する電子線の傾きを変更する照射系偏向器と、
前記試料を電子線で走査するための走査偏向器と、
対物レンズと、
前記試料を透過した電子を検出する検出器と、
前記照射系偏向器を制御する制御部と、
前記検出器で電子を検出して得られた画像信号を取得して、微分位相コントラスト像を生成する画像生成部と、
を含み、
前記画像生成部は、前記照射系偏向器で前記傾きを変更することによって前記傾きが互いに異なる条件で得られた、複数の前記微分位相コントラスト像に基づいて、画像を生成し、
前記照射系偏向器は、
一段目に配置され、電子線を第１軸に沿って偏向させる第１偏向器と、
一段目に配置され、電子線を前記第１軸と交差する第２軸に沿って偏向させる第２偏向器と、
二段目に配置され、電子線を前記第１軸に沿って偏向させる第３偏向器と、
二段目に配置され、電子線を前記第２軸に沿って偏向させる第４偏向器と、
を含み、
前記制御部は、前記第１偏向器に電子線を前記第１軸に沿って偏向させる場合に、前記第３偏向器および前記第４偏向器を用いて、電子線を前記第１偏向器で偏向させたことによる前記試料上における電子線の位置のずれを補正する。
このような電子顕微鏡では、収差補正器の前方に配置された照射系偏向器で電子線を傾けるため、対物レンズで発生する電子線の傾きにより生じる幾何収差を、収差補正器で発生する電子線の傾きにより生じる幾何収差でキャンセルできる。これにより、電子線を傾けることによる幾何収差の変化を低減でき、高い像質の微分位相コントラスト像を得ることができる。
本発明に係る画像取得方法の一態様は、
試料を透過した電子を検出して、前記試料の電磁場の分布を示す微分位相コントラスト像を取得する電子顕微鏡における画像取得方法であって、
前記試料に対する電子線の傾きを変更して、複数の微分位相コントラスト像を取得する工程と、
前記複数の微分位相コントラスト像に基づいて、画像を生成する工程と、
を含み、
収差補正器の前記収差補正器の前方に配置された照射系偏向器を用いて、前記傾きを変更し、
前記照射系偏向器は、
一段目に配置され、電子線を第１軸に沿って偏向させる第１偏向器と、
一段目に配置され、電子線を前記第１軸と交差する第２軸に沿って偏向させる第２偏向器と、
二段目に配置され、電子線を前記第１軸に沿って偏向させる第３偏向器と、
二段目に配置され、電子線を前記第２軸に沿って偏向させる第４偏向器と、
を含み、
前記第１偏向器に電子線を前記第１軸に沿って偏向させる場合に、前記第３偏向器および前記第４偏向器を用いて、電子線を前記第１偏向器で偏向させたことによる前記試料上における電子線の位置のずれを補正する。
このような画像取得方法では、収差補正器の前方に配置された照射系偏向器で電子線を傾けるため、対物レンズで発生する電子線の傾きにより生じる幾何収差を、収差補正器で発生する電子線の傾きにより生じる幾何収差でキャンセルできる。これにより、電子線を傾けることによる幾何収差の変化を低減でき、高い像質の微分位相コントラスト像を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。 電子線の傾きを説明するための図。 第１偏向系を模式的に示す図。 第２偏向系を模式的に示す図。 分割型検出器の検出面を模式的に示す図。 情報処理装置の構成を示す図。 偏向比を決定する方法を説明するための図。 電子線による試料の走査を説明するための図。 走査信号および傾斜信号の一例を示す図。 傾斜信号の波形の一例を示す図。 傾斜信号の波形の一例を示す図。
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． 電子顕微鏡
まず、本発明の一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、本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。図１には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、電子顕微鏡１００の光学系の光軸に平行である。
電子顕微鏡１００では、微分位相コントラスト法（ＤＰＣ法）により、微分位相コントラスト像（ＤＰＣ像）を取得できる。ＤＰＣ法は、試料中の電磁場による電子線の偏向を各スキャン点で計測し、電磁場を可視化する走査透過電子顕微鏡法の一種である。ＤＰＣ
像は、ＤＰＣ法で取得された、試料中の電磁場を可視化した走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）である。
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、照射レンズ１２と、照射系絞り１４と、照射系偏向器１６と、収差補正器１８と、走査偏向器２０と、対物レンズ２２と、結像系偏向器２４と、結像系レンズ２６と、ＡＤＦ検出器（annular dark field detector）３０と、分割型検出器４０と、制御装置５０と、情報処理装置６０と、を含む。
電子源１０は、電子線ＥＢを放出する。電子源１０は、例えば、電子銃である。照射レンズ（コンデンサーレンズ）１２は、電子源１０から放出された電子線ＥＢを集束する。照射系絞り１４（コンデンサー絞り）は、電子線ＥＢから不要な部分をカットする。照射系絞り１４は、例えば、径の異なる複数の絞り孔を有しており、電子線ＥＢの開き角および電子線ＥＢの照射量を決める。
照射系偏向器１６は、照射レンズ１２と収差補正器１８の間に配置されている。照射系偏向器１６は、照射系絞り１４と収差補正器１８の間に配置されている。照射系偏向器１６は、収差補正器１８の前方、すなわち、収差補正器１８よりも電子源１０側に配置されている。
照射系偏向器１６は、電子線ＥＢを二次元的に偏向させる。照射系偏向器１６で電子線ＥＢを偏向させることによって、試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾きを変更できる。
図２は、試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾きを説明するための図である。試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾きは、試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾斜角度α、および傾斜方向βで表される。電子線ＥＢの傾きが異なるとは、傾斜角度αおよび傾斜方向βの少なくとも一方が異なることをいう。
照射系偏向器１６は、多段偏向系であり、図示の例では、二段偏向系である。照射系偏向器１６は、１段目に配置された第１偏向系１６０と、２段目に配置された第２偏向系１６２と、を含む。
図３は、１段目に配置された第１偏向系１６０を模式的に示す図である。
第１偏向系１６０は、図３に示すように、第１偏向器１６０ａと、第２偏向器１６０ｂと、を含む。第１偏向器１６０ａは、磁場Ｂ１ｘを発生させ、電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させる。第２偏向器１６０ｂは、磁場Ｂ１ｙを発生させ、電子線ＥＢをＸ軸に沿って偏向させる。第１偏向器１６０ａは、例えば、Ｘ方向に磁場を発生させる２つのコイルを含み、当該２つのコイルは、光軸に関して対称に配置されている。第２偏向器１６０ｂは、例えば、Ｙ方向に磁場を発生させる２つのコイルを含み、当該２つのコイルは、光軸に関して対称に配置されている。
図４は、第２偏向系１６２を模式的に示す図である。
第２偏向系１６２は、図４に示すように、第３偏向器１６２ａと、第４偏向器１６２ｂと、を含む。第３偏向器１６２ａは、磁場Ｂ２ｘを発生させ、電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させる。第４偏向器１６２ｂは、磁場Ｂ２ｙを発生させ、電子線ＥＢをＸ軸に沿って偏向させる。第３偏向器１６２ａは、例えば、Ｘ方向に磁場を発生させる２つのコイルを含み、当該２つのコイルは、光軸に関して対称に配置されている。第４偏向器１６２ｂは、例えば、Ｙ方向に磁場を発生させる２つのコイルを含み、当該２つのコイルは、光軸に
関して対称に配置されている。
照射系偏向器１６は、制御装置５０から傾斜信号が供給されると、傾斜信号に比例して、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂが電子線ＥＢを偏向させる。第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの出力を決める偏向比は、後述するように調整可能である。
収差補正器１８は、収差を補正する。例えば、収差補正器１８は、対物レンズ２２で発生する収差を打ち消す収差を発生させ、対物レンズ２２の収差を補正する。収差補正器１８は、例えば、対物レンズ２２で発生する球面収差を補正する。照射系偏向器１６と収差補正器１８との間には、転送レンズ１７が配置されている。収差補正器１８と走査偏向器２０との間には、転送レンズ１９が配置されている。
走査偏向器２０は、電子線ＥＢで試料Ｓを走査するための偏向器である。走査偏向器２０は、電子線ＥＢを二次元的に偏向させる。走査偏向器２０に制御装置５０から走査信号が供給されると、走査偏向器２０は試料Ｓを電子線ＥＢでラスター走査する。これにより、ＳＴＥＭ像を取得できる。
走査偏向器２０は、照射系偏向器１６と同様に、多段偏向系であり、図示の例では、二段偏向系である。走査偏向器２０は、１段目に配置された第１偏向系２００と、２段目に配置された第２偏向系２０２と、を含む。走査偏向器２０と対物レンズ２２との間には、転送レンズ２１が配置されている。
対物レンズ２２は、試料Ｓの前方に前方磁場レンズ２２０を形成し、試料Ｓの後方に後方磁場レンズ２２２を形成する。前方磁場レンズ２２０は、電子線ＥＢを集束させて電子プローブを形成する。後方磁場レンズ２２２は、試料Ｓを透過した電子で結像するために用いられる。
結像系偏向器２４は、対物レンズ２２の後方に配置されている。結像系偏向器２４は、電子顕微鏡１００の結像系に組み込まれている。結像系偏向器２４は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを二次元的に偏向させる。結像系偏向器２４は、照射系偏向器１６で電子線ＥＢを傾けたことによる分割型検出器４０の検出面４２上における電子線ＥＢ（像）の位置ずれを補正する。
結像系偏向器２４は、照射系偏向器１６と同様に、多段偏向系であり、図示の例では、二段偏向系である。結像系偏向器２４は、１段目に配置された第１偏向系２４０と、２段目に配置された第２偏向系２４２と、を含む。なお、結像系偏向器２４は、一段の偏向系であってもよい。
結像系レンズ２６は、例えば、中間レンズおよび投影レンズを含む。結像系レンズ２６によって、分割型検出器４０上に結像される。
ＡＤＦ検出器３０は、円環状の検出器である。ＡＤＦ検出器３０は、試料Ｓで非弾性散乱した電子を検出する。これにより、暗視野ＳＴＥＭ像を得ることができる。
分割型検出器４０は、試料Ｓを透過した電子を検出する検出面４２が複数の検出領域に分割された検出器である。
図５は、分割型検出器４０の検出面４２を模式的に示す図である。
分割型検出器４０の検出面４２は、図５に示すように、複数の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割されている。分割型検出器４０は、円環状の検出面４２を角度方向（円周方向）に４等分することで形成された、４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を備えている。各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４では、独立して電子を検出することができる。
なお、検出面４２における検出領域の数は特に限定されない。図示はしないが、分割型検出器４０は、検出面４２がその動径方向および偏角方向（円周方向）に分割されることにより形成された、複数の検出領域を有していてもよい。例えば、分割型検出器４０は、検出面４２が動径方向に４つ、偏角方向に４つに分割されることにより形成された、１６個の検出領域を有してもよい。
分割型検出器４０は、例えば、電子を光に変換する電子－光変換素子（シンチレーター）と、電子－光変換素子を複数の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割するとともに各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からの光を伝送する光伝送路（光ファイバー束）と、光伝送路から伝送された検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとの光を電気信号に変換する複数の光検出器（光電子増倍管）と、を含む。分割型検出器４０は、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとに、検出された電子の強度に応じた検出信号を情報処理装置６０に送る。
なお、分割型検出器４０は、複数の検出領域を有する半導体検出器であってもよい。
制御装置５０は、電子顕微鏡１００を構成する各部を動作させるための装置である。制御装置５０は、例えば、情報処理装置６０からの制御信号に基づいて、電子顕微鏡１００を構成する各部を動作させる。制御装置５０は、例えば、情報処理装置６０からの制御信号に基づいて、走査信号や傾斜信号を生成する。
情報処理装置６０は、電子顕微鏡１００の各部を制御する。また、情報処理装置６０は、ＡＤＦ検出器３０における電子の検出結果に基づいて、暗視野ＳＴＥＭ像を生成する。また、情報処理装置６０は、分割型検出器４０における電子の検出結果に基づいて、ＤＰＣ像を生成する。
図６は、情報処理装置６０の構成を示す図である。
情報処理装置６０は、図６に示すように、処理部６１０と、操作部６２０と、表示部６３０と、記憶部６４０と、を含む。
操作部６２０は、ユーザ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処理部６１０に出力する。操作部６２０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどのハードウェアにより実現することができる。
表示部６３０は、処理部６１０によって生成された画像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。
記憶部６４０は、処理部６１０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部６４０は、処理部６１０のワーク領域としても機能する。記憶部６４０の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。
処理部６１０は、記憶部６４０に記憶されているプログラムに従って、各種の制御処理や計算処理を行う。処理部６１０は、記憶部６４０に記憶されているプログラムを実行す
ることで、以下に説明する、制御部６１４、画像生成部６１２として機能する。処理部６１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）等）でプログラムを実行することにより実現することができる。なお、処理部６１０の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。処理部６１０は、画像生成部６１２と、制御部６１４と、を含む。
画像生成部６１２は、分割型検出器４０における電子の検出結果に基づいて、ＤＰＣ像を生成する。画像生成部６１２は、分割型検出器４０の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の検出信号を加減算等して、試料Ｓの電磁場による電子線ＥＢの偏向方向および偏向量を求め、試料Ｓの電磁場の分布を示すＤＰＣ像を生成する。
例えば、検出領域Ｄ１の検出信号Ｉ１と検出領域Ｄ３の検出信号Ｉ３の差Ｉ１－Ｉ３から、試料Ｓの電磁場によるＹ方向の電子線ＥＢの偏向量を求めることができる。また、検出領域Ｄ２の検出信号Ｉ２と、検出領域Ｄ４の検出信号Ｉ４の差Ｉ２－Ｉ４から、試料Ｓの電磁場によるＸ方向の電子線ＥＢの偏向量を求めることができる。
制御部６１４は、電子顕微鏡１００の各部を制御する。制御部６１４は、例えば、ＤＰＣ像を取得するための処理を行う。また、制御部６１４は、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を決定するための処理を行う。
２． 画像取得方法
２．１． 基本動作
電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６で試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾きを変更しながら、互いに電子線ＥＢの傾きが異なる条件で得られた複数のＤＰＣ像を取得し、複数のＤＰＣ像を平均化（積算）することによって画像を生成する。これにより、回折コントラストが低減されたＤＰＣ像を得ることができる。
２．２． 照射系偏向器の動作
照射系偏向器１６は、傾斜信号に応じて試料Ｓに対して電子線ＥＢを傾ける。照射系偏向器１６は、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂを連動させて電子線ＥＢを傾斜させる。
電子線ＥＢをＹ軸に沿って傾ける場合、第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂを連動させる。例えば、傾斜方向βを＋Ｙ方向、傾斜角度α＝θで電子線ＥＢを傾ける場合、第１偏向器１６０ａで電子線ＥＢを＋Ｙ方向に傾斜角度α＝θとなるように偏向させ、第３偏向器１６２ａで第１偏向器１６０ａで偏向した電子線ＥＢを振り戻す。
このとき、理想的な照射系偏向器では、クロスオーバーの位置が偏向主面に形成されるため、電子線ＥＢを傾けても試料Ｓ上において電子線ＥＢの位置は移動しない。しかしながら、実際には、偏向主面における非点などの影響により、クロスオーバーの位置が偏向主面からずれる。そのため、第１偏向器１６０ａで電子線ＥＢを偏向させ、第３偏向器１６２ａで偏向した電子線ＥＢを振り戻しても、試料Ｓ上において電子線ＥＢの位置がＸ方向にずれることがある。
そのため、第３偏向器１６２ａおよび第４偏向器１６２ｂによって、試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを補正する。この結果、電子線ＥＢを傾けることによる試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを低減できる。
電子線ＥＢをＸ軸に沿って傾ける場合も同様に、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂを連動させる。これにより、第３偏向器１６２ａおよび第４偏向器１６２ｂによって、試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを補正でき、試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを低減できる。
２．３． 偏向比の決定
電子線ＥＢをＹ軸に沿って傾けるときの第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの出力を決める偏向比は、測定によって決定できる。
図７は、偏向比を決定する方法を説明するための図である。図７には、電子線ＥＢを傾ける前のＳＴＥＭ像Ａと、電子線ＥＢを傾けた後のＳＴＥＭ像Ｂを重ねて示している。
まず、ＳＴＥＭ像Ａを取得する。ＳＴＥＭ像Ａを取得した後、第１偏向器１６０ａで電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させ、第３偏向器１６２ａで電子線ＥＢを第１偏向器１６０ａの偏向量に比例する偏向量で振り戻す。そして、ＳＴＥＭ像Ｂを取得する。
次に、ＳＴＥＭ像ＡとＳＴＥＭ像Ｂの視野ずれ量および視野ずれの方向を測定し、視野ずれ量および視野ずれの方向を示す視野ずれベクトルＶを得る。この視野ずれベクトルＶから第１偏向器１６０ａの偏向量に対する第３偏向器１６２ａの偏向量および第４偏向器１６２ｂの偏向量を求める。すなわち、ベクトルＶがゼロとなる、第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を求める。これにより、第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を決定できる。
試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾斜角度は偏向量に比例するため、上記の偏向比を決定するための測定は、１つの傾斜角度に対して行えばよい。
電子線ＥＢをＸ軸に沿って傾けるときの第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比も、上記の第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比と同様に決定できる。
なお、電子線ＥＢを傾けたことによる試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれは、光学条件によって変わるため、光学条件を変えるごとに上記の測定を行って偏向比を求めることが望ましい。
また、電子線ＥＢを傾けたときの試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれ量は、幾何収差によって変化する。例えば、ＳＴＥＭ像を取得する場合には、フォーカスを調整する場合が多いため、フォーカスの変化に対する偏向比の変化をあらかじめ求めておいてもよい。これにより、フォーカスの変化に連動して偏向比を変更できる。
なお、上記では、電子線ＥＢを傾ける前のＳＴＥＭ像Ａと電子線ＥＢを傾けた後のＳＴＥＭ像Ｂの像の視野ずれから偏向比を決定したが、偏向比を決定する方法はこれに限定されない。
例えば、電子線ＥＢの傾きが互いに異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を取得し、複数のＳＴＥＭ像を平均化（積算）して平均像を生成し、当該平均像のぼけに基づいて偏向比を決定してもよい。すなわち、平均像のぼけが小さくなるように第３偏向器１６２ａおよび第４偏向器１６２ｂを設定することで、偏向比を求めることができる。
２．４． 走査方法
図８は、電子線ＥＢによる試料Ｓの走査を説明するための図である。図９は、Ｘ方向の走査信号ＳＳＸ、Ｙ方向の走査信号ＳＳＹ、Ｘ方向の傾斜信号ＳＴＸ、およびＹ方向の傾斜信号ＳＴＹの一例を示す図である。ここでは、電子線ＥＢの傾きが異なる３つのＤＰＣ像を取得する場合について説明する。
電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢによる試料Ｓの走査は、走査偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させて、複数の走査線Ｌを引くことで行われる。図８に示す例では、Ｘ軸に沿って３本の走査線Ｌを引いた後、電子線ＥＢを＋Ｙ方向に移動させて、３本の走査線Ｌを引くことを繰り返すことで、電子線ＥＢで試料Ｓを走査する。３本の走査線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、試料Ｓの同じ領域を走査する。
図示の例では、電子線ＥＢを＋Ｘ方向に移動させて走査線Ｌ１を引き、走査線Ｌ１を引いた後、電子線ＥＢを－Ｘ方向に移動させて、電子線ＥＢを走査線Ｌ１の始点に振り戻す。次に、電子線ＥＢを＋Ｘ方向に移動させて走査線Ｌ２を引き、走査線Ｌ２を引いた後、電子線ＥＢを－Ｘ方向に移動させて、電子線ＥＢを走査線Ｌ２の始点に振り戻す。電子線ＥＢを＋Ｘ方向に移動させて走査線Ｌ３を引き、走査線Ｌ３を引いた後、電子線ＥＢを－Ｘ方向に移動させて、電子線ＥＢを振り戻し、かつ、電子線ＥＢを＋Ｙ方向に移動させる。これらの工程を繰り返すことで、電子線ＥＢで試料Ｓを走査する。
照射系偏向器１６に傾斜信号ＳＴＸが供給されると、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂは、傾斜信号ＳＴＸに比例して動作する。第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの出力（偏向量）は、傾斜信号ＳＴＸと偏向比で決まる。
同様に、照射系偏向器１６に傾斜信号ＳＴＹが供給されると、第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂは、傾斜信号ＳＴＹに比例して動作する。第１偏向器１６０ａ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの出力（偏向量）は、傾斜信号ＳＴＹと偏向比で決まる。
図９に示すように、走査線Ｌ１を引いているときの電子線ＥＢの傾きと、走査線Ｌ２を引いているときの電子線ＥＢの傾きと、走査線Ｌ３を引いているときの電子線ＥＢの傾きは、異なっている。
上記のように、１つの走査線Ｌを引くごとに傾きを変更して３つのＤＰＣ像を取得することによって、試料ドリフトの影響を低減でき、３つのＤＰＣ像間での視野ずれを低減できる。
また、試料Ｓの同じ位置で３つの走査線Ｌを引くごとに、傾きが異なる条件で得られた画像信号を平均化（積算）して、画像を表示できる。すなわち、走査線Ｌ１を引いて得られた第１画像信号と、走査線Ｌ２を引いて得られた第２画像信号と、走査線Ｌ３を引いて得られた第３画像信号を平均して、リアルタイムに画像を生成できる。そのため、回折コントラストの影響が低減されたＳＴＥＭ像をみながら、収差の調整や、検出面４２上における電子線ＥＢの位置の調整ができる。
２．５． 傾きを変更するタイミングの制御
走査信号ＳＳＸ、走査信号ＳＳＹ、傾斜信号ＳＴＸおよび傾斜信号ＳＴＹは、同期している。図９に示すように、電子線ＥＢの傾きの変更は、フライバック時間中に行われる。ここで、フライバック時間とは、走査線Ｌを引いた後、次の走査線Ｌを引くために電子線ＥＢを振り戻す時間をいう。
図１０および図１１は、傾斜信号ＳＴＸの波形の一例を示す図である。
照射系偏向器１６を構成する各偏向器は、有限の応答速度を持つ。そのため、図１０に示すように、入力された傾斜信号ＳＴＸの波形（入力波形）に対して各偏向器が発生させる磁場の波形（出力波形）が歪む。この歪は、振幅や周波数に応じて変化するため、歪を含めて各偏向器の偏向比を一定に保つことは難しい。
例えば、図１１に示すように、入力波形として一定の周波数のみを含む三角波や正弦波などを用いることで入力波形に対する出力波形の変化を低減できるが、電子線ＥＢの傾きの分布が円形もしくは楕円形に制限される。また、入力波形として三角関数を用いた場合でも、周波数によるゲインの変化や応答の遅れがあるため、各偏向器の偏向比の調整が難しい。
電子顕微鏡１００では、上記のように、電子線ＥＢの傾きの変更は、フライバック時間中に行われる。これにより、偏向器の応答時間には画像信号を取得しないため、図１０に示す入力波形に対する出力波形の歪の影響を低減できる。すなわち、電子線ＥＢの傾きを変更することで生じる電子線ＥＢの位置ずれによる像のずれを低減できる。
上記のように、電子線ＥＢの傾きの変更がフライバック時間中に行われるため、電子線ＥＢの傾きの分布が円形もしくは楕円形に制限されない。したがって、ユーザーは、電子線ＥＢを所望の傾きに指定できる。例えば、一様な結晶中の場を観察する場合には、すべての方向に一様に分布する傾きで電子線ＥＢを走査できる。また、例えば、結晶界面付近の場を観察する場合には界面に平行な方向のみに電子線ＥＢを傾けることができる。
２．６． 対物レンズの収差
電子顕微鏡１００では、図１に示すように、電子線ＥＢを傾斜させる照射系偏向器１６が収差補正器１８の前方に配置されている。
電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６が対物レンズ２２の前方に配置されているため、照射系偏向器１６で電子線ＥＢを傾けると、電子線ＥＢは対物レンズ２２の中心を通らない。そのため、対物レンズ２２においてコマ収差や非点収差などの幾何収差が発生する。
ここで、電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６が収差補正器１８の前方に配置されているため、照射系偏向器１６で電子線ＥＢを傾けると、電子線ＥＢは収差補正器１８の中心を通らない。そのため、照射系偏向器１６を収差補正器１８の前方に配置することによって、対物レンズ２２で発生する電子線ＥＢの傾きにより生じる幾何収差を、収差補正器１８で発生する電子線ＥＢの傾きにより生じる幾何収差でキャンセルできる。これにより、電子線ＥＢを傾けることによる幾何収差の変化を低減できる。
２．７． 照射レンズの収差
電子顕微鏡１００の光学系で発生する収差の大部分は対物レンズ２２の収差で決まる。しかし、照射系における電子線ＥＢの縮小率が小さい場合などには、照射レンズ１２や電子源１０（電子銃）で生じる収差が大きくなり、収差補正器１８の前方で電子線ＥＢを傾けても幾何収差の変化が無視できなくなる場合がある。
この場合、走査偏向器２０で電子線ＥＢを傾けることによって、対物レンズ２２で発生する収差を変化させ、照射レンズ１２や電子源１０で生じる収差を補正する。例えば、照射系偏向器１６による電子線ＥＢの傾きに比例して走査偏向器２０に傾斜成分を追加する。これにより、照射レンズ１２や電子源１０で生じる収差を補正できる。例えば、傾斜信
号に比例して、走査信号に傾斜成分を追加することによって照射レンズ１２や電子源１０で生じる収差を補正できる。
３． 電子顕微鏡の動作
電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６で試料Ｓに対する電子線ＥＢの傾きを変更しながら、互いに電子線ＥＢの傾きの異なる複数のＤＰＣ像を取得し、複数のＤＰＣ像を平均化（積算）することによって画像を生成する。
制御部６１４は、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を決定する。制御部６１４は、上述した「２．２． 偏向比の決定」で説明したように、図７に示す電子線ＥＢを傾ける前のＳＴＥＭ像Ａと、電子線ＥＢを傾けた後のＳＴＥＭ像Ｂを取得し、ＳＴＥＭ像ＡとＳＴＥＭ像Ｂの視野ずれを示すベクトルＶを求めて、偏向比を決定する。
制御部６１４は、ＤＰＣ像を取得する処理を開始する指示が入力されると、電子線ＥＢで試料Ｓが走査されるように制御信号を生成する。制御装置５０は、制御信号を受け付け、制御信号に基づく走査信号ＳＳＸ，ＳＳＹを走査偏向器２０に供給する。また、制御部６１４は、走査線Ｌを引くごとに電子線ＥＢの傾きが変更されるように制御信号を生成する。制御装置５０は、制御信号を生成する。制御装置５０は、制御信号を受け付け、制御信号に基づく傾斜信号ＳＴＸ，ＳＴＹを照射系偏向器１６に供給する。
電子線ＥＢによる試料Ｓの走査は、Ｘ軸に沿って試料Ｓの同じ位置で３本の走査線Ｌを引いた後、電子線ＥＢを＋Ｙ方向に移動させて、３本の走査線Ｌを引くことを繰り返すことで行われる。このとき、走査線Ｌを引いた後、次の走査線Ｌを引くまでのフライバック時間中に、照射系偏向器１６が電子線ＥＢの傾きを変更する。
制御部６１４は、照射系偏向器１６に連動して結像系偏向器２４を動作させ、照射系偏向器１６で電子線ＥＢを傾けたことによる検出面４２上における電子線ＥＢ（像）の位置ずれを補正する。また、制御部６１４は、照射系偏向器１６に連動して走査偏向器２０に電子線ＥＢを傾けさせ、照射レンズ１２の幾何収差を補正する。
画像生成部６１２は、試料Ｓの同じ位置で３つの走査線Ｌを引くごとに、傾きが異なる条件で得られた画像信号を平均化（積算）して、画像を生成する。画像生成部６１２は、生成した画像を表示部６３０に表示させる。これにより、表示部６３０には、リアルタイムに回折コントラストが低減された画像（ＤＰＣ像）が表示される。
電子線ＥＢで観察領域がすべて走査されると、画像生成部６１２は、３つのＤＰＣ像を生成し、当該３つのＤＰＣ像を平均化（積算）して画像を生成する。なお、画像生成部６１２は、試料Ｓの同じ位置で３つの走査線Ｌを引くごとに、傾きが異なる条件で得られた画像信号を平均化（積算）して、画像を生成してもよい。画像生成部６１２は、生成した画像を表示部６３０に表示させる。
４． 効果
電子顕微鏡１００は、収差補正器１８の前方に配置された照射系偏向器１６と、分割型検出器４０で電子を検出して得られた画像信号を取得して、ＤＰＣ像を生成する画像生成部６１２と、を含む。また、画像生成部６１２は、照射系偏向器１６で電子線ＥＢの傾きを変更することによって当該傾きが互いに異なる条件で得られた、複数のＤＰＣ像に基づいて画像を生成する。
このように電子顕微鏡１００では、収差補正器１８の前方に配置された照射系偏向器１
６で電子線ＥＢを傾けるため、対物レンズ２２で発生する電子線ＥＢの傾きにより生じる幾何収差を、収差補正器１８で発生する電子線ＥＢの傾きにより生じる幾何収差でキャンセルできる。これにより、電子線ＥＢを傾けることによる幾何収差の変化を低減できる。したがって、電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢを傾けることによる収差を低減でき、高い像質のＤＰＣ像を得ることができる。
また、電子顕微鏡１００では、画像生成部６１２が、電子線ＥＢの傾きが互いに異なる条件で得られた、複数のＤＰＣ像に基づいて画像を生成するため、回折コントラストが低減された画像（ＤＰＣ像）を得ることができる。
電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６は、一段目に配置され、電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させる第１偏向器１６０ａと、一段目に配置され、電子線ＥＢをＸ軸に沿って偏向させる第２偏向器１６０ｂと、二段目に配置され、電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させる第３偏向器１６２ａと、二段目に配置され、電子線ＥＢをＸ軸に沿って偏向させる第４偏向器１６２ｂと、を含む。また、制御部６１４は、第１偏向器１６０ａに電子線ＥＢをＹ軸に沿って偏向させる場合に、第３偏向器１６２ａおよび第４偏向器１６２ｂを用いて電子線ＥＢを第１偏向器１６０ａで偏向させたことによる試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置のずれを補正する。
そのため、電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢを傾けることによる試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを低減でき、当該位置ずれに伴う像質の低下を低減できる。したがって、電子顕微鏡１００では、高い像質のＤＰＣ像を得ることができる。
電子顕微鏡１００では、制御部６１４は、電子線ＥＢの傾きが互いに異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を取得し、複数のＳＴＥＭ像間の像のずれに基づいて、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を決定する。そのため、電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢを傾けることによる試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを低減でき、当該位置ずれに伴う像質の低下を低減できる。
電子顕微鏡１００では、制御部６１４は、画像生成部６１２が画像信号の取得を行わない間に、照射系偏向器１６に電子線ＥＢの傾きを変更させる。そのため、電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６が有限の応答速度を持つことによる入力波形に対する出力波形の歪の影響を低減できる。したがって、電子顕微鏡１００では、試料Ｓに応じて最適な電子線ＥＢの傾きを採用できる。
電子顕微鏡１００では、電子線ＥＢによる試料Ｓの走査は、走査偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させて、複数の走査線Ｌを引くことで行われ、制御部６１４は、複数の走査線Ｌのうちの第１走査線Ｌ１を引いた後、次の第２走査線Ｌ２を引くために電子線ＥＢを振り戻す間に、照射系偏向器１６に電子線ＥＢの傾きを変更させる。そのため、電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６が有限の応答速度を持つことによる入力波形に対する出力波形の歪の影響を低減できる。
なお、試料Ｓの観察領域を走査してＳＴＥＭ像を取得した後、試料Ｓの同じ観察領域を走査して次のＳＴＥＭ像を取得するまでの間の時間は、画像生成部６１２が画像信号の取得を行わない。そのため、この時間に、制御部６１４は、照射系偏向器１６に電子線ＥＢの傾きを変更させてもよい。
電子顕微鏡１００では、第１走査線Ｌ１と第２走査線Ｌ２で、試料Ｓの同じ領域を走査する。さらに、電子顕微鏡１００では、画像生成部６１２は、第１走査線Ｌ１を引くこと
で得られた第１画像信号と、第２走査線Ｌ２を引くことで得られた第２画像信号を平均化して、画像を生成する。そのため、複数のＤＰＣ像間の試料ドリフトによる像のずれを低減できる。
電子顕微鏡１００では、画像生成部６１２は、電子線ＥＢの傾きが互いに異なる条件で得られた、第１ＤＰＣ像と第２ＤＰＣ像を取得し、第１ＤＰＣ像と第２ＤＰＣ像に基づいて画像を生成する。そのため、第１ＤＰＣ像と第２ＤＰＣ像との間の試料ドリフトによる像のずれを低減できる。さらに、第１ＤＰＣ像および第２ＤＰＣ像を用いて、傾斜角度依存性の解析等を行うことができる。
電子顕微鏡１００では、照射系偏向器１６で電子線ＥＢを偏向したことによる分割型検出器４０上における電子線ＥＢの位置ずれを補正する結像系偏向器２４を含む。そのため、電子線ＥＢを傾けることによる分割型検出器４０上における電子線ＥＢ（像）の位置ずれを低減でき、当該位置ずれに伴う像質の低下を低減できる。したがって、電子顕微鏡１００では、高い像質のＤＰＣ像を得ることができる。
電子顕微鏡１００では、走査偏向器２０を用いて、照射レンズ１２の収差を補正する。制御部６１４は、走査偏向器２０に、電子線ＥＢで試料Ｓを走査させつつ、電子線ＥＢの傾きに応じて電子線ＥＢを傾けさせることによって、照射レンズ１２の収差を補正する。これにより、電子顕微鏡１００では、高い像質のＤＰＣ像を得ることができる。
電子顕微鏡１００では、検出面４２が複数の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割された分割型検出器４０を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、容易にＤＰＣ像を得ることができる。
５． 変形例
上記の実施形態では、第１偏向器１６０ａ、第２偏向器１６０ｂ、第３偏向器１６２ａ、および第４偏向器１６２ｂの偏向比を調整し、この４つの偏向器を連動させることによって、電子線ＥＢを傾けたときの試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれを補正した。これに対して、例えば、偏向比の調整を行わずに、図７に示す視野ずれベクトルＶを測定し、互いに電子線ＥＢの傾きが異なる条件で得られた複数のＤＰＣ像の視野ずれを、視野ずれベクトルＶを用いて補正してもよい。これにより、４つの偏向器の偏向比を変えることなく、複数のＤＰＣ像の視野ずれを補正できる。
また、電子線ＥＢを傾けたときの試料Ｓ上における電子線ＥＢの位置ずれ量は、幾何収差によって変化する。例えば、ＳＴＥＭ像を取得する場合には、フォーカスを調整する場合が多いため、フォーカスの変化に対する視野ずれベクトルＶをあらかじめ求めておいてもよい。これにより、フォーカスの変化に連動して、複数のＤＰＣ像の視野ずれを補正できる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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…電子源、１２…照射レンズ、１４…照射系絞り、１６…照射系偏向器、１７…転
送レンズ、１８…収差補正器、１９…転送レンズ、２０…走査偏向器、２１…転送レンズ、２２…対物レンズ、２４…結像系偏向器、２６…結像系レンズ、３０…ＡＤＦ検出器、４０…分割型検出器、４２…検出面、５０…制御装置、６０…情報処理装置、１００…電子顕微鏡、１６０…第１偏向系、１６０ａ…第１偏向器、１６０ｂ…第２偏向器、１６２…第２偏向系、１６２ａ…第３偏向器、１６２ｂ…第４偏向器、２００…第１偏向系、２０２…第２偏向系、２２０…前方磁場レンズ、２２２…後方磁場レンズ、２４０…第１偏向系、２４２…第２偏向系、６１０…処理部、６１２…画像生成部、６１４…制御部、６２０…操作部、６３０…表示部、６４０…記憶部

Claims (12)

  1. 電子源と、
    前記電子源から放出された電子線を集束する照射レンズと、
    収差を補正する収差補正器と、
    前記収差補正器の前方に配置され、電子線を偏向して試料に対する電子線の傾きを変更する照射系偏向器と、
    前記試料を電子線で走査するための走査偏向器と、
    対物レンズと、
    前記試料を透過した電子を検出する検出器と、
    前記照射系偏向器を制御する制御部と、
    前記検出器で電子を検出して得られた画像信号を取得して、微分位相コントラスト像を生成する画像生成部と、
    を含み、
    前記画像生成部は、前記照射系偏向器で前記傾きを変更することによって前記傾きが互いに異なる条件で得られた、複数の前記微分位相コントラスト像に基づいて、画像を生成し、
    前記照射系偏向器は、
    一段目に配置され、電子線を第１軸に沿って偏向させる第１偏向器と、
    一段目に配置され、電子線を前記第１軸と交差する第２軸に沿って偏向させる第２偏向器と、
    二段目に配置され、電子線を前記第１軸に沿って偏向させる第３偏向器と、
    二段目に配置され、電子線を前記第２軸に沿って偏向させる第４偏向器と、
    を含み、
    前記制御部は、前記第１偏向器に電子線を前記第１軸に沿って偏向させる場合に、前記第３偏向器および前記第４偏向器を用いて、電子線を前記第１偏向器で偏向させたことによる前記試料上における電子線の位置のずれを補正する、電子顕微鏡。
  2. 請求項１において、
    前記制御部は、
    前記傾きが互いに異なる条件で得られた複数の走査像を取得し、
    前記複数の走査像における像のずれに基づいて、前記第１偏向器、前記第２偏向器、前記第３偏向器、および前記第４偏向器の偏向比を決定する、電子顕微鏡。
  3. 請求項１において、
    前記制御部は、
    前記傾きが互いに異なる条件で得られた複数の走査像を取得し、
    前記複数の走査像を平均化して、平均像を生成し、
    前記平均像のぼけに基づいて、前記第１偏向器、前記第２偏向器、前記第３偏向器、および前記第４偏向器の偏向比を決定する、電子顕微鏡。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記制御部は、前記画像生成部が前記画像信号の取得を行わない間に、前記照射系偏向器に前記傾きを変更させる、電子顕微鏡。
  5. 請求項４において、
    電子線による前記試料の走査は、前記走査偏向器で電子線を偏向させて、複数の走査線を引くことで行われ、
    前記制御部は、前記複数の走査線のうちの第１走査線を引いた後、次の第２走査線を引くために電子線を振り戻す間に、前記照射系偏向器に前記傾きを変更させる、電子顕微鏡。
  6. 請求項５において、
    前記第１走査線と前記第２走査線で、前記試料の同じ領域を走査する、電子顕微鏡。
  7. 請求項６において、
    前記画像生成部は、前記第１走査線を引くことで得られた第１画像信号と、前記第２走査線を引くことで得られた第２画像信号を平均化して、前記画像を生成する、電子顕微鏡。
  8. 請求項６において、
    前記画像生成部は、
    前記傾きが異なる条件で得られた第１微分位相コントラスト像と第２微分位相コントラスト像を取得し、
    前記第１微分位相コントラスト像と前記第２微分位相コントラスト像を平均化して、前記画像を生成する、電子顕微鏡。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項において、
    前記照射系偏向器で電子線を偏向したことによる前記検出器上における電子線の位置ずれを補正する結像系偏向器を含む、電子顕微鏡。
  10. 請求項１ないし９のいずれか１項において、
    前記走査偏向器を用いて、前記照射レンズの収差を補正する、電子顕微鏡。
  11. 請求項１ないし１０のいずれか１項において、
    前記検出器は、検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器である、電子顕微鏡。
  12. 試料を透過した電子を検出して、前記試料の電磁場の分布を示す微分位相コントラスト像を取得する電子顕微鏡における画像取得方法であって、
    前記試料に対する電子線の傾きを変更して、複数の微分位相コントラスト像を取得する工程と、
    前記複数の微分位相コントラスト像に基づいて、画像を生成する工程と、
    を含み、
    収差補正器の前記収差補正器の前方に配置された照射系偏向器を用いて、前記傾きを変更し、
    前記照射系偏向器は、
    一段目に配置され、電子線を第１軸に沿って偏向させる第１偏向器と、
    一段目に配置され、電子線を前記第１軸と交差する第２軸に沿って偏向させる第２偏向器と、
    二段目に配置され、電子線を前記第１軸に沿って偏向させる第３偏向器と、
    二段目に配置され、電子線を前記第２軸に沿って偏向させる第４偏向器と、
    を含み、
    前記第１偏向器に電子線を前記第１軸に沿って偏向させる場合に、前記第３偏向器および前記第４偏向器を用いて、電子線を前記第１偏向器で偏向させたことによる前記試料上における電子線の位置のずれを補正する、画像取得方法。
JP2021175580A 2021-10-27 2021-10-27 電子顕微鏡および画像取得方法 Active JP7407785B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021175580A JP7407785B2 (ja) 2021-10-27 2021-10-27 電子顕微鏡および画像取得方法
EP22200960.7A EP4174902A1 (en) 2021-10-27 2022-10-11 Electron microscope and image acquisition method
US17/973,993 US20230127255A1 (en) 2021-10-27 2022-10-26 Electron Microscope and Image Acquisition Method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021175580A JP7407785B2 (ja) 2021-10-27 2021-10-27 電子顕微鏡および画像取得方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023065029A JP2023065029A (ja) 2023-05-12
JP7407785B2 true JP7407785B2 (ja) 2024-01-04

Family

ID=83690136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021175580A Active JP7407785B2 (ja) 2021-10-27 2021-10-27 電子顕微鏡および画像取得方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230127255A1 (ja)
EP (1) EP4174902A1 (ja)
JP (1) JP7407785B2 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173132A (ja) 2005-12-26 2007-07-05 Hitachi High-Technologies Corp 走査透過電子顕微鏡、および走査透過電子顕微鏡の調整方法
JP2013143197A (ja) 2012-01-06 2013-07-22 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置および傾斜観察画像表示方法
JP2016004713A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 日本電子株式会社 収差計測角度範囲計算装置、収差計測角度範囲計算方法、および電子顕微鏡
US20180158646A1 (en) 2016-12-05 2018-06-07 Jeol Ltd. Method of Image Acquisition and Electron Microscope

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173132A (ja) 2005-12-26 2007-07-05 Hitachi High-Technologies Corp 走査透過電子顕微鏡、および走査透過電子顕微鏡の調整方法
JP2013143197A (ja) 2012-01-06 2013-07-22 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置および傾斜観察画像表示方法
JP2016004713A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 日本電子株式会社 収差計測角度範囲計算装置、収差計測角度範囲計算方法、および電子顕微鏡
US20180158646A1 (en) 2016-12-05 2018-06-07 Jeol Ltd. Method of Image Acquisition and Electron Microscope
JP2018092805A (ja) 2016-12-05 2018-06-14 日本電子株式会社 画像取得方法および電子顕微鏡

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023065029A (ja) 2023-05-12
US20230127255A1 (en) 2023-04-27
EP4174902A1 (en) 2023-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7619220B2 (en) Method of measuring aberrations and correcting aberrations using Ronchigram and electron microscope
JP6677519B2 (ja) 電子顕微鏡および収差測定方法
JP6326303B2 (ja) 収差計測角度範囲計算装置、収差計測角度範囲計算方法、および電子顕微鏡
JP6783124B2 (ja) 走査透過電子顕微鏡および画像生成方法
JP6876418B2 (ja) 画像取得方法および電子顕微鏡
US20190115187A1 (en) Electron Microscope and Specimen Tilt Angle Adjustment Method
US10720304B2 (en) Charged particle beam apparatus and image acquisition method
JP2016162542A (ja) 測定方法および電子顕微鏡
JP2006173027A (ja) 走査透過電子顕微鏡、及び収差測定方法、ならびに収差補正方法
US9779911B2 (en) Electron microscope and method of measuring aberrations
JP7407785B2 (ja) 電子顕微鏡および画像取得方法
JPH0982257A (ja) 荷電粒子光学鏡筒における非点収差の補正及び焦点合わせ方法
EP3093868B1 (en) Electron microscope and measurement method
JP6962757B2 (ja) 測定方法および電子顕微鏡
US11837433B2 (en) Method of measuring relative rotational angle and scanning transmission electron microscope
JP7208212B2 (ja) 透過電子顕微鏡および光学系の調整方法
JP2019204706A (ja) 荷電粒子線装置および画像取得方法
US20230015400A1 (en) Electron Microscope and Image Generation Method
EP3447788B1 (en) Aberration measurement method and electron microscope
JP5763992B2 (ja) 透過型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体
JPH03173053A (ja) 走査型電子顕微鏡

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231121

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: 20231212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7407785

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150