JPH01294343A - エネルギー分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エネルギー分析装置に係り、特に、電子ビー
ムのドリフト等に影響されず安定的に分析を行えるエネ
ルギー分析装置に関するものである。

［従来の技術］ 透過電子顕微鏡で得られる回折パターンを分析するエネ
ルギー分析装置は、結晶構造の同定等のために広く用い
られている。回折パターン（暗視野像）を得るための手
法としては、画像処理による方法、あるいは走査電子顕
微鏡の手法を使った走査透過法等種々の方法があるが、
本出願人は、先に、対物ミニレンズと偏向フィルを用い
ることによって機構上無理がなく、シかも回折パターン
の選択を容易に行える分析装置を提案したところである
（昭和６３年４月１９日出願の「電子顕微鏡の結像系」
）。その構成を第３図に示す。図中、１は電子ビーム、
２は試料、３は対物レンズ（以下、対物レンズをＯＬと
称す。）、４は対物ミニレンズ（以下、対物ミニレンズ
をＯＭと称す。）、５は制限視野絞り、６は開口、７．
８は偏向コイルを示す。なお、図中、各レンズはレンズ
中心の位置だけを示す。以下、同様である。

第３図において、試料２には電子ビーム１が照射され、
その回折パターンがＯＬ３の後焦点面に結像される。更
に、該回折パターンは０Ｍ４により制限視野絞り５に結
像される。制限視野絞り５に結像された回折パターンを
偏向コイル８により偏向させることによって、所望の回
折パターンだけを制限視野絞り５に設けられた開口６か
ら取り出し、ウィーンフィルタ等のエネルギーフィルタ
に入力させることによってエネルギー分析を行うことが
できるものである。なお、偏向コイル７′は試料２に照
射する電子ビーム１の位置を調整するために設けられて
いるものである。

［発明が解決しようとする課題］ さて、いま制限視野絞り６には第４図に示すような回折
パターンが結像されているとする。第４図でＡ、　　Ｂ
、　　Ｃ，Ｄ、　　ＥｊＦ、　　Ｇ、　　ＨおよびＩの
９点は非常に輝度の高い点を示し、それ以外は輝度が非
常に低いものとなっている。例えば、Ａ点とＥ点を結ぶ
線の輝度分布は第５図のようである。

また、第４図でＥ点は、偏向コイル８を駆動しない状態
において、丁度開口６の位置にある回折パターンである
とする。

なお、第４図に示すような回折パターンを可視化するに
は、制限視野絞り６に替えて蛍光板を配置してもよいし
、または、偏向コイル８で第４図のＸ方向およびｙ方向
にラスター走査を行い、開口６から出力される電子ビー
ムの強度を検出し、ＣＲＴデイスプレィ装置等の適当な
表示装置に表示すればよい。

第４図でＡ−Ｉ点で示すような電子ビーム量（密度）の
高い部分を分析する場合には、分析のために必要なエネ
ルギー蓄積時間も短くて済み、従って分析時間も短いの
で良好な分析を行うことができるのであるが、第４図の
ａ＋　　ｂ＋　　Ｃ＋　　ｄ、ｅで示すような電子ビー
ム量の少ない箇所の分析を行おうとする場合には問題が
生じる。

つまり、例えば、第４図のａ点の回折パターンを分析す
る場合には、偏向コイル８を駆動してａ点を開口６の位
置に移動させ、開口６から出力される電子ビームを分析
するのであるが、輝度が低い、即ち電子ビームの強度が
小さいためにエネルギー蓄積のために時間を要し、分析
時間は１時間程度必要となる。しかしその間に電子ビー
ムのドリフトあるいは試料２の温度上昇によるドリフト
等の様々なドリフトにより試料上の分析点のずれが発生
し、エネルギー分析が安定に行えないという問題があっ
た。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、輝度の
低い回折パターンでも安定的にエネルギー分析を行える
エネルギー分析装置を提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のエネルギー分析
装置は、回折パターンのうち輝度の高い点の位置および
輝度を予め記憶する第１の手段と、所定の分析時間が経
過する毎に上記記憶された位置の輝度と予め記憶されて
いる輝度を比較し、ドリフトが生じているか否かを判断
する第２の手段と、該第２の手段でドリフトが生じてい
ると判断された場合に試料に照射する電子ビームの位置
を調整する第３の手段とを少なくとも具備することを特
徴とする。

〔作用コ 本発明においては、予め参照点の位置および輝度を参照
データとして記憶しておき、所定の参照時間が経過する
毎に参照データに基づいてドリフトの有無を検証し、ド
リフトが生じていなければ分析を続行し、ドリフトが生
じていれば、試料に照射する電子ビームを偏向し、位置
を調整するので、ドリフトに影響されることなく長時間
に渡ってエネルギー分析を行うことができるものである
。

［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るエネルギー分析装置の１実施例の
構成を示す図であり、図中、１〜８は第３図と同じもの
を示す。９はＣＰＵ、１０は可変抵抗器、１１はＡ／Ｄ
変換器、１２はスイッチ、１３は検出器、１４は増幅器
、１５はＡ／Ｄ変換器、１６．１７はＤ／Ａ変換器を示
す。

第１図において、ＣＰＵ９は後述する処理を行うもので
、当該処理に必要なプログラム、ＲＯＭ。

ＲＡＭ等を含んでいる。可変抵抗器１０は偏向コイル８
の駆動電流を設定するもので、抵抗値を調整することに
より制限視野絞り５上の回折パターンを任意に移動させ
ることができるものである。

なお、図では一つの可変抵抗器しか示されていないが、
実際には回折パターンを第４図のＸ方向、Ｘ方向に任意
に移動できるように構成されることは言うまでもない。

Ａ／Ｄ変換器１１は可変抵抗器１０による電圧値をディ
ジタル値に変換するものである。スイッチ１２は参照点
の位置データをＣＰＵ９に取り込む場合に使用するもの
である。

検出器１３は光電変換器で構成され、開口６を通過して
きた電子ビームの強度（輝度）を検出するものであり、
検出器１３の出力である輝度信号は増幅器１４で増幅さ
れた後Ａ／Ｄ変換器１５によりディジタル値に変換され
てＣＰＵ９に取り込まれる。Ｄ／Ａ変換器１６．１７は
ＣＰＵ９から出力されるディジタルの駆動電流値をアナ
ログに変換して、それぞれ偏向コイル８．７に供給する
ものである。

さて、いま制限視野絞り５には、従来例で述べたと同様
に第４図の回折パターンが得られているとする。本エネ
ルギー分析装置においては、エネルギー分析に先だって
、先ず輝度の高い回折点を参照点として、その位置およ
び輝度をＣＰＵ９に記憶させる。その操作は次の通りで
あ番。

先ず、オペレータは可変抵抗器１０を操作して第４図の
Ａ点の電子ビームを開口６の位置に移動させ、移動操作
が終了したらスイッチ１２を閉路してこのときの可変抵
抗器１０による電圧値をＣＰＵ９に記憶させる。これに
よりＣＰＵ９はＡ点の位置、即ち座標を知ることができ
る。なお、Ａ点を開口６の位置に移動させるについては
、例えば必要に応じて蛍光板を挿入して確認しながら行
えばよい。次にオペレータは、同様にしてＢ点の位置デ
ータをＣＰＵ９に記憶させる。そして、Ｅ点の位置は中
心位置として予め知られているから、以上の操作により
Ａ１　ＢおよびＥの３点の位置が知られたことになる。

−殻内に回折パターンは規則正しいパターンを描くので
、ＣＰＵ９は、以上の３点の位置を知ることにより、−
りの６点（Ｃ。

Ｄ、　　Ｆ、　　Ｇ、　　Ｈ，Ｉ）の位置を計算により
決定することができる。Ａ−Ｉの全ての点の位置が決定
されたら、ＣＰＵ９は、位置データに基づいて偏向コイ
ル８を駆動してＡ点を開口６の位置に移動させる。この
とき検出器１３で検出されたＡ点の輝度情報は、増幅器
１４、Ａ／Ｄ変換器１５を介してＣＰＵ９にとりこまれ
、記憶される。ＣＰＵ９は以下同様にして９点全ての輝
度情報を記憶する。記憶された各点の位置データおよび
輝度データは、後述するように正確な分析を行うための
参照データとして使用される。なお、以上の説明では３
点の位置から全ての参照点の位置を算出するとしたが、
回折パターンによっては４点以上必要な場合もあるであ
ろうし、全ての参照点をオペレータが指示しなければな
らない場合もあるであろう。それは回折パターンによっ
て適宜決定すればよい事項である。

このようにして参照データが得られると、次に分析が開
始される。分析の手順を第２図のタイムチャートを参照
しつつ説明する。

いま、第４図のＡ点とＥ点を結ぶ線を５等分する＆＋　
　ｂ＋　　Ｃ＋　　ｄの４点の電子ビームをこの順序で
分析する場合を考える（以下、これらの４点を測定点と
称す。）。これら測定点の位置は図示しない入力装置に
より指示することができる。

ＣＰＵ９は、入力された測定点ａの位置から、ａ点を開
口６の位置に移動させるために必要な偏向コイル８の駆
動電流量を算出し、Ｄ／Ａ変換器１６を介して偏向コイ
ル８に当該駆動電流を供給する。このようにしてａ点が
開口６の位置に移動されると、第２図の２０で示す１＋
時間だけエネルギー分析が行われる。２０で示すｔ１時
間が経過すると、次の２１で示すｔ２時間に、入射ビー
ムのドリフト等が生じていないかどうかを先に求めた参
照データを用いて検証する。つまり、２１で示す期間に
、全ての参照点（第４図の場合は９点）をその位置デー
タに基づいて、順に開口６の位置に移動させ、その輝度
を検出し、該検出された輝度と参照輝度データとを比較
する。比較の結果ドリフトが生じていないと判断される
と、引き続いて第２図の２２で示す１＋の時間分析が行
われる。このようにして分析時間の合計時間、第２図の
場合は３ｔ＋ｓ　　が所定の時間、例えば１時間に達す
るとａ点のエネルギー分析は終了し、続いてｂ点のエネ
ルギー分析が同様にして行われる。以下同様にＣ点、ｄ
点の分析が行われ、エネルギー分析作業は終了する。な
お、第２図の２５で示すｔｓの時間は、次の測定点を開
口８の位置に移動させる時間である。

ある検証のときにドリフトが生じていると判断されると
、ＣＰＵ９はＤ／Ａ変換器１７を介して偏向コイル７に
対して駆動電流を供給し、試料２に照射する電子ビーム
１を適宜偏向する。つまり、検出した輝度と参照データ
として記憶されている輝度データとを比較することによ
ってドリフトが生じているか否かは判断できるが、どち
らの方向にどれだけずれているかは判断できないので、
電子ビームを適当に偏向させながら、その都度検出器１
３で輝度情報を取り込んで参照輝度データと比較するの
である。これによりドリフトが解消された場合には分析
を続行する。しかしドリフトの割合が極端に大きい場合
は、第２図の分析時間ｔ、をより短く再設定し、初めか
ら分析をやり直すようにする。即ち、ドリフトが生じる
にしても、分析時間を短縮し、頻繁に電子ビーム１の位
置を補正することによって極端なずれを回避できるよう
にするのである。

電子ビーム１の偏向は、全くランダムに偏向させてもよ
いし、あるいはヘリカル走査、ラスター走査のように規
則的に走査してもよいものである。

以上の説明において、検証期間に全ての参照点の輝度を
比較する点は重要である。つまり、試料がわずかに傾斜
した場合には回折点の位置は変化しないが、それぞれの
点の電子の強度が変化するという現象が生じるからであ
る。その際にも電子ビーム１を偏向することによって、
傾斜が生じる以前の状態に戻すことができる。

以上の説明では、第４図のＡ点とＥ点を結ぶ線上の点の
ビームを分析する例を取り上げたが、第４図のｅで示す
ような点を測定する場合も同様に行うことができること
は明かである。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、所定
の分析時間毎にドリフトが生じているか否かを検証し、
ドリフトが生じていれば試料に照射する電子ビームの位
置を調整するので種々のドリフトにも影響されず、長時
間に渡ってエネルギー分析を行うことができるので、特
に、輝度の低い電子ビームの分析に非常に有効である。

また、本発明においては、ドリフトの検出をわずかな数
の位置情報と輝度情報に基づいて行うので構成が簡単で
ある。つまり、ドリフトの検出を画像を用いて行おうと
すれば、パターン認識のような複雑な処理を行う必要が
あるが、本発明においてはそのような必要はないのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエネルギー分析装置の１実施例の
構成を示す図、第２図はエネルギー分析のタイムチャー
トを示す図、第３図は従来のエネルギー分析装置の例を
示す図、第４図は回折パターンの例を示す図、第５図は
輝度分布を示す図である。 １・・・電子ビーム、２・・・試料、３・・・対物レン
ズ、４・・・対物ミニレンズ、５・・・制限視野絞り、
６・・・開口、７．８・・・偏向コイ？し、９・・・Ｃ
ＰＵ１１０・・・可変抵抗器、１１・・・Ａ／Ｄ変換器
、１２・・・スイッチ、１３・・・検出器、１４・・・
増幅器、１５・・・Ａ／Ｄ変換器、　１６、１７・・・
Ｄ／Ａ変換器。 出　願　人　　　日本電子株式会社 代理人　弁理士　菅　井　英　雄（外４名）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回折パターンのうち輝度の高い点の位置および輝
   度を予め記憶する第１の手段と、所定の分析時間が経過
   する毎に上記記憶された位置の輝度と予め記憶されてい
   る輝度を比較し、ドリフトが生じているか否かを判断す
   る第２の手段と、該第２の手段でドリフトが生じている
   と判断された場合に試料に照射する電子ビームの位置を
   調整する第３の手段とを少なくとも具備することを特徴
   とするエネルギー分析装置。