JPH07220669A - 非点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡 - Google Patents
非点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡Info
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- JPH07220669A JPH07220669A JP6010085A JP1008594A JPH07220669A JP H07220669 A JPH07220669 A JP H07220669A JP 6010085 A JP6010085 A JP 6010085A JP 1008594 A JP1008594 A JP 1008594A JP H07220669 A JPH07220669 A JP H07220669A
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- computer
- astigmatism
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非点補正、適正な軸合わせを正確かつ容易に
行えるようにする。 【構成】 電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、電子線を少
なくとも３方向に傾斜させたときの電子顕微鏡像を前記
カメラで撮影してコンピュータに取り込み、コンピュー
タで計算した複数のフーリエ変換パターンから軸合わせ
量を検出して補正することを特徴とする。
行えるようにする。 【構成】 電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、電子線を少
なくとも３方向に傾斜させたときの電子顕微鏡像を前記
カメラで撮影してコンピュータに取り込み、コンピュー
タで計算した複数のフーリエ変換パターンから軸合わせ
量を検出して補正することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非点補正、軸合わせを自
動的に行えるようにした非点・入射軸補正装置を備えた
電子顕微鏡に関する。
動的に行えるようにした非点・入射軸補正装置を備えた
電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分解能電子顕微鏡において合わすべき
パラメータとしては、非点及び軸はずれがある。非点は
対物レンズの直下においた８極子コイルからなる非点補
正器で各方位方向において焦点距離が一致するように、
すなわち焦点距離が軸対称になるように補正し、軸合わ
せは偏向コイルにより電子線を偏向し、得られる像にお
いて収差が少なくなる電子線入射方向を探すことにより
行っている。
パラメータとしては、非点及び軸はずれがある。非点は
対物レンズの直下においた８極子コイルからなる非点補
正器で各方位方向において焦点距離が一致するように、
すなわち焦点距離が軸対称になるように補正し、軸合わ
せは偏向コイルにより電子線を偏向し、得られる像にお
いて収差が少なくなる電子線入射方向を探すことにより
行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子顕微鏡の高
分解能観察の操作でレンズ光軸への軸合わせは特に熟練
を要し、かつ困難な操作の１つとなっている。軸はずれ
量は実空間ではその認識が困難でそのことが操作を難し
くしている原因である。しかしながら、通常の電子顕微
鏡では、軸合わせは実空間での定性的な判断に基づいて
行われており、この困難を解決すべく、コンピュータ等
を用いた自動軸合わせが実験的になされて幾つかの報告
もある。軸合わせは弱位相物体と見なせる方向性のない
非晶質の試料の像をフーリエ変換して行うことが可能で
ある。フーリエ変換の方法は光学的にも行えるが、近年
のコンピュータの発達により、数値計算で行うのが実用
的になりつつある。結果として得られた２次元フーリエ
パターンは光学的なコントラスト伝達関数（ＣＴＦ）の
パワースペクトルを反映する。このスペクトルは主とし
て焦点はずれ量と軸はずれ量によって変化する。軸はず
れがあると軸上コマ収差が生じる。これらの収差によっ
て方向によるＣＴＦの変化が生まれる。この２次元スペ
クトルパターンを複数個について詳細に解析することに
よって、軸はずれ量を定量的に評価できるが、実際に軸
はずれ量を迅速かつ正確に判断して顕微鏡へフィードバ
ックし、自動的に適正な軸合わせを行ったという例はな
い。本発明は上記課題を解決するためのもので、非点補
正、適正な軸合わせを自動的に行うことが可能な非点・
入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡を提供することを目
的とする。
分解能観察の操作でレンズ光軸への軸合わせは特に熟練
を要し、かつ困難な操作の１つとなっている。軸はずれ
量は実空間ではその認識が困難でそのことが操作を難し
くしている原因である。しかしながら、通常の電子顕微
鏡では、軸合わせは実空間での定性的な判断に基づいて
行われており、この困難を解決すべく、コンピュータ等
を用いた自動軸合わせが実験的になされて幾つかの報告
もある。軸合わせは弱位相物体と見なせる方向性のない
非晶質の試料の像をフーリエ変換して行うことが可能で
ある。フーリエ変換の方法は光学的にも行えるが、近年
のコンピュータの発達により、数値計算で行うのが実用
的になりつつある。結果として得られた２次元フーリエ
パターンは光学的なコントラスト伝達関数（ＣＴＦ）の
パワースペクトルを反映する。このスペクトルは主とし
て焦点はずれ量と軸はずれ量によって変化する。軸はず
れがあると軸上コマ収差が生じる。これらの収差によっ
て方向によるＣＴＦの変化が生まれる。この２次元スペ
クトルパターンを複数個について詳細に解析することに
よって、軸はずれ量を定量的に評価できるが、実際に軸
はずれ量を迅速かつ正確に判断して顕微鏡へフィードバ
ックし、自動的に適正な軸合わせを行ったという例はな
い。本発明は上記課題を解決するためのもので、非点補
正、適正な軸合わせを自動的に行うことが可能な非点・
入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子顕微鏡の
像を撮影するカメラと、撮影した像を取り込んでデータ
処理するコンピュータと、データを格納するメモリと、
表示装置とを備え、前記カメラからコンピュータに取り
込んだ像をフーリエスペクトルパターンに変換し、電子
顕微鏡の非点補正コイル電流を変化させたときのフーリ
エ変換パターンの変化から非点補正データを作成して前
記メモリに格納しておき、格納した非点補正データに基
づき非点補正を行うようにしたことを特徴とする。また
本発明は、電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、前記カメラ
からコンピュータに取り込んだ像をフーリエスペクトル
パターンに変換するとともに、電子顕微鏡のｘ方向とｙ
方向の非点補正コイルに流す電流の比を変えることによ
り表示装置画面上で回転するθマーカを生成し、該θマ
ーカをフーリエ変換パターンの長軸または短軸方向に合
わせて非点補正するようにしたことを特徴とする。また
本発明は、電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、電子線を少
なくとも３方向に傾斜させたときの電子顕微鏡像を前記
カメラで撮影してコンピュータに取り込み、コンピュー
タで計算した複数のフーリエ変換パターンから軸合わせ
量を検出して補正することを特徴とする。
像を撮影するカメラと、撮影した像を取り込んでデータ
処理するコンピュータと、データを格納するメモリと、
表示装置とを備え、前記カメラからコンピュータに取り
込んだ像をフーリエスペクトルパターンに変換し、電子
顕微鏡の非点補正コイル電流を変化させたときのフーリ
エ変換パターンの変化から非点補正データを作成して前
記メモリに格納しておき、格納した非点補正データに基
づき非点補正を行うようにしたことを特徴とする。また
本発明は、電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、前記カメラ
からコンピュータに取り込んだ像をフーリエスペクトル
パターンに変換するとともに、電子顕微鏡のｘ方向とｙ
方向の非点補正コイルに流す電流の比を変えることによ
り表示装置画面上で回転するθマーカを生成し、該θマ
ーカをフーリエ変換パターンの長軸または短軸方向に合
わせて非点補正するようにしたことを特徴とする。また
本発明は、電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮影し
た像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、デー
タを格納するメモリと、表示装置とを備え、電子線を少
なくとも３方向に傾斜させたときの電子顕微鏡像を前記
カメラで撮影してコンピュータに取り込み、コンピュー
タで計算した複数のフーリエ変換パターンから軸合わせ
量を検出して補正することを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明は、ＴＶカメラによって電子顕微鏡像を
撮影し、撮影した像をコンピュータに取り込んでメモリ
に格納し、コンピュータにより２次元フーリエスペクト
ルパターンに変換して実像とともに表示し、この２次元
フーリエ変換パターンの非対称性を補正することにより
非点補正し、また３方向以上に電子線を傾斜させたとき
のフーリエ変換パターンから軸はずれを検出して入射軸
の補正を行う。
撮影し、撮影した像をコンピュータに取り込んでメモリ
に格納し、コンピュータにより２次元フーリエスペクト
ルパターンに変換して実像とともに表示し、この２次元
フーリエ変換パターンの非対称性を補正することにより
非点補正し、また３方向以上に電子線を傾斜させたとき
のフーリエ変換パターンから軸はずれを検出して入射軸
の補正を行う。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の装置構成を示す図である。図中、１は電子
顕微鏡、２はＴＶカメラ、３はインタフェース、４はコ
ンピュータ、５はメモリ、６は表示装置である。ＴＶカ
メラ２によって撮影された電子顕微鏡像はインタフェー
ス３を介してコンピュータ４に取り込まれてメモリ５に
格納され、コンピュータにより２次元フーリエスペクト
ルパターンに変換され、実像とともに表示装置６に表示
されるようになっている。ここで、電子顕微鏡の直接倍
率を表す情報はインタフェースを介して装置からコンピ
ュータに送られ、その情報に基づいてフーリエ空間での
スケール目盛の長さが計算され、フーリエ変換パターン
に縦と横のスケールや目盛りが表示される。フーリエ変
換パターンは試料が弱位相物体と見なせる場合、ＣＴＦ
のパワースペクトルを反映する。
１は本発明の装置構成を示す図である。図中、１は電子
顕微鏡、２はＴＶカメラ、３はインタフェース、４はコ
ンピュータ、５はメモリ、６は表示装置である。ＴＶカ
メラ２によって撮影された電子顕微鏡像はインタフェー
ス３を介してコンピュータ４に取り込まれてメモリ５に
格納され、コンピュータにより２次元フーリエスペクト
ルパターンに変換され、実像とともに表示装置６に表示
されるようになっている。ここで、電子顕微鏡の直接倍
率を表す情報はインタフェースを介して装置からコンピ
ュータに送られ、その情報に基づいてフーリエ空間での
スケール目盛の長さが計算され、フーリエ変換パターン
に縦と横のスケールや目盛りが表示される。フーリエ変
換パターンは試料が弱位相物体と見なせる場合、ＣＴＦ
のパワースペクトルを反映する。
【０００７】いま、弱位相物体と見なせる方向性のない
非晶質の試料の電子顕微鏡像（図２（ａ））を２次元フ
ーリエ変換するとリング状のパターンが得られ（図２
（ｂ））、レンズ系に非点がある場合にはこのパターン
は楕円やその他の非軸対称なパターンとなる（図２
（ｃ））。このとき画面上には２次元フーリエ変換パタ
ーンに対して縦、横のスケールが表示されるようになっ
ている。図３は表示装置６の表示画面を例示したもので
あり、図中Ｓはフーリエ空間におけるスケールを示して
いる。また、基準となる空間周波数値が表示画面上でど
のような長さとなるかを示すため、マークＭを表示して
もよい。図３の例では、マークＭは１ｎｍ分の１の長さ
を示しているため、その値がマークＭの下に文字表示さ
れている。
非晶質の試料の電子顕微鏡像（図２（ａ））を２次元フ
ーリエ変換するとリング状のパターンが得られ（図２
（ｂ））、レンズ系に非点がある場合にはこのパターン
は楕円やその他の非軸対称なパターンとなる（図２
（ｃ））。このとき画面上には２次元フーリエ変換パタ
ーンに対して縦、横のスケールが表示されるようになっ
ている。図３は表示装置６の表示画面を例示したもので
あり、図中Ｓはフーリエ空間におけるスケールを示して
いる。また、基準となる空間周波数値が表示画面上でど
のような長さとなるかを示すため、マークＭを表示して
もよい。図３の例では、マークＭは１ｎｍ分の１の長さ
を示しているため、その値がマークＭの下に文字表示さ
れている。
【０００８】非点がある場合の２次元フーリエ変換パタ
ーンは非軸対称となる。このパターンにおいて各方位角
θでの焦点外れ量は光学的なパラメータ、非点隔差より
次式により表現されることは既に知られている。 ｄｆ（θ）＝ｄｆ0 ＋１／２・Ａｓ cos（２（θ´−θ）） ……（１） Ａｓ ：非点隔差（図２（ｃ）の楕円パターンの長
軸と短軸の差） ｄｆ0 ：軸対称な焦点はずれ量 ｄｆ（θ）：θ方向の焦点はずれ量 θ´ ：非点のある方向（図２（ｃ）の楕円の長軸
又は短軸の方向） 一方、弱位相物体と見なせる試料の情報を伝達する関数
は、 Ｂ（κ，α，ΔＶ）＝ＢｃＧαＧΔＶ ……（２） と表される。Ｂｃはコヒーレントコントラスト伝達関
数、Ｇαは照射角によるコントラストの減衰、ＧΔＶは
色収差によるコントラストの減衰を示す量で、それぞれ
次式のように表される。 Ｂｃ＝ cos〔π/2−π/2λ・Ｃｓλ4 κ4 ＋π／λ・ｄｆλ2 κ2 〕…（３） Ｇα＝ exp〔−π2 （α／λ)2（Ｃｓλ3 κ3 −ｄｆλκ)2〕 ＧΔＶ＝ exp〔-1/2・π2 λ 2（Ｃｃ・ΔＶ／Ｖ）κ4 〕 α ：照射角 λ ：電子線の波長 Ｃｓ：球面収差係数 Ｃｃ：色収差係数 κ ：空間周波数 ｄｆ：焦点はずれ量 Ｖ ：加速電圧 ΔＶ：電子線のエネルギの拡がり （２）式で表される試料情報伝達関数は、横軸を空間周
波数κとしたとき、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すよう
なスペクトル分布を示す関数であり、図４（ａ）に示す
ものは２次元表示であり、図４（ｂ）に示すものはθ方
向における試料情報伝達関数のプロフィールを表してい
る。例えば、フーリエ変換パターンにおいて、（２）式
のＢ（κ，α，ΔＶ）が０であるκの値が求められる
と、そのκの値を（３）式に代入すれば（３）式のコヒ
ーレントコントラスト伝達関数ＢｃをＢｃ＝０とおけ、
他方、電子線の波長λ、球面収差係数Ｃｓは既知である
ので焦点はずれ量ｄｆが求められる。ｄｆはレンズ系に
非点がある場合には方向性があり、これは（１）式を満
足する。したがって、（３）式よりいろいろなθについ
て各方向の焦点はずれ量ｄｆを求め（１）式に代入して
得られる連立方程式を解き、最小二乗法により最も確か
らしいＡｓ、ｄｆ0 、θ´を求めることができる。
ーンは非軸対称となる。このパターンにおいて各方位角
θでの焦点外れ量は光学的なパラメータ、非点隔差より
次式により表現されることは既に知られている。 ｄｆ（θ）＝ｄｆ0 ＋１／２・Ａｓ cos（２（θ´−θ）） ……（１） Ａｓ ：非点隔差（図２（ｃ）の楕円パターンの長
軸と短軸の差） ｄｆ0 ：軸対称な焦点はずれ量 ｄｆ（θ）：θ方向の焦点はずれ量 θ´ ：非点のある方向（図２（ｃ）の楕円の長軸
又は短軸の方向） 一方、弱位相物体と見なせる試料の情報を伝達する関数
は、 Ｂ（κ，α，ΔＶ）＝ＢｃＧαＧΔＶ ……（２） と表される。Ｂｃはコヒーレントコントラスト伝達関
数、Ｇαは照射角によるコントラストの減衰、ＧΔＶは
色収差によるコントラストの減衰を示す量で、それぞれ
次式のように表される。 Ｂｃ＝ cos〔π/2−π/2λ・Ｃｓλ4 κ4 ＋π／λ・ｄｆλ2 κ2 〕…（３） Ｇα＝ exp〔−π2 （α／λ)2（Ｃｓλ3 κ3 −ｄｆλκ)2〕 ＧΔＶ＝ exp〔-1/2・π2 λ 2（Ｃｃ・ΔＶ／Ｖ）κ4 〕 α ：照射角 λ ：電子線の波長 Ｃｓ：球面収差係数 Ｃｃ：色収差係数 κ ：空間周波数 ｄｆ：焦点はずれ量 Ｖ ：加速電圧 ΔＶ：電子線のエネルギの拡がり （２）式で表される試料情報伝達関数は、横軸を空間周
波数κとしたとき、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すよう
なスペクトル分布を示す関数であり、図４（ａ）に示す
ものは２次元表示であり、図４（ｂ）に示すものはθ方
向における試料情報伝達関数のプロフィールを表してい
る。例えば、フーリエ変換パターンにおいて、（２）式
のＢ（κ，α，ΔＶ）が０であるκの値が求められる
と、そのκの値を（３）式に代入すれば（３）式のコヒ
ーレントコントラスト伝達関数ＢｃをＢｃ＝０とおけ、
他方、電子線の波長λ、球面収差係数Ｃｓは既知である
ので焦点はずれ量ｄｆが求められる。ｄｆはレンズ系に
非点がある場合には方向性があり、これは（１）式を満
足する。したがって、（３）式よりいろいろなθについ
て各方向の焦点はずれ量ｄｆを求め（１）式に代入して
得られる連立方程式を解き、最小二乗法により最も確か
らしいＡｓ、ｄｆ0 、θ´を求めることができる。
【０００９】こうしてＡｓ、ｄｆ0 、θ´が求まるの
で、この補正について説明する。図１においてＴＶ像と
非点補正コイル電流との関係を求める。図５に示すよう
に、ＴＶ像をコンピュータで２次元フーリエ変換して所
定のパターンが得られている状態で、非点補正コイルの
ｘ方向コイルとｙ方向コイルのそれぞれに流す電流を変
えたときどれだけパターンが変化したかを求める。図６
に示すように、前記電流を変化させてパターンを変化さ
せ、それぞれの補正電流の変化に対するＡｓ、θ´の変
化の割合を求めて補正データとしてメモリ５に格納して
おく。この場合、θ´はｘ方向のコイル、ｙ方向のコイ
ルに流す電流の比に、Ａｓは補正電流の合計値に依存し
て変化する。ｄｆ0 については対物レンズ電流を変えな
ければさほど変化しないため、この段階では着目する必
要はない。また、メモリに格納させたデータは測定条件
を大きく変えた場合のみ再測定して更新させればよい。
で、この補正について説明する。図１においてＴＶ像と
非点補正コイル電流との関係を求める。図５に示すよう
に、ＴＶ像をコンピュータで２次元フーリエ変換して所
定のパターンが得られている状態で、非点補正コイルの
ｘ方向コイルとｙ方向コイルのそれぞれに流す電流を変
えたときどれだけパターンが変化したかを求める。図６
に示すように、前記電流を変化させてパターンを変化さ
せ、それぞれの補正電流の変化に対するＡｓ、θ´の変
化の割合を求めて補正データとしてメモリ５に格納して
おく。この場合、θ´はｘ方向のコイル、ｙ方向のコイ
ルに流す電流の比に、Ａｓは補正電流の合計値に依存し
て変化する。ｄｆ0 については対物レンズ電流を変えな
ければさほど変化しないため、この段階では着目する必
要はない。また、メモリに格納させたデータは測定条件
を大きく変えた場合のみ再測定して更新させればよい。
【００１０】ところで、ｘ非点補正コイルとｙ非点補正
コイルは互いに約４５°の角度を成して配置されてい
る。最初は非点がない状態とする。このような状態で一
方の非点補正コイルの励磁電流を変化させると、図７に
示すようにプラス側に変化させた場合とマイナス側に変
化させた場合では、非点方向は９０°ずれた方向にな
る。従って、実空間で９０°ずれた方向は非点補正の上
では同じ方向として扱わなければならない。従って、も
し表示画面の、例えば横方向と縦方向が一方のコイルで
非点補正できる方向であるならば、横方向または縦方向
に対して４５°をなす方向は他方のコイルで補正できる
方向となっている。いま、図８に示すように角度が２倍
の空間を考える。この空間では図示する実空間において
互いに４５°方向をなす方向は互いに直交する方向に変
換される。こう空間でベクトル演算を行えば、通常直交
座標系で使用しているベクトル演算が使用できる。そこ
で、実空間で測定された非点のベクトルを前述した角度
２倍空間におけるベクトルに変換し、非点補正に必要な
ベクトルを求めることができる。すなわち、角度２倍空
間で示された非点のベクトルが０になるように、向きが
逆で大きさが等しいベクトルを発生するｘ及びｙ非点補
正コイルの電流量を求めればよい。この電流量を求める
ための前述したベクトル演算に使用する２個の基本ベク
トルの大きさと角度は前述のメモリ５に格納したデータ
に基づいて計算される。ここで２個の基本ベクトルの一
方は、ｘ非点補正コイルの励磁電流を単位量変化させた
際に作られる非点の大きさと方向を表すベクトルであ
り、他方はｙ非点補正コイルの励磁電流を単位量変化さ
せた際に作られる非点の大きさと向きを表すベクトルで
ある。
コイルは互いに約４５°の角度を成して配置されてい
る。最初は非点がない状態とする。このような状態で一
方の非点補正コイルの励磁電流を変化させると、図７に
示すようにプラス側に変化させた場合とマイナス側に変
化させた場合では、非点方向は９０°ずれた方向にな
る。従って、実空間で９０°ずれた方向は非点補正の上
では同じ方向として扱わなければならない。従って、も
し表示画面の、例えば横方向と縦方向が一方のコイルで
非点補正できる方向であるならば、横方向または縦方向
に対して４５°をなす方向は他方のコイルで補正できる
方向となっている。いま、図８に示すように角度が２倍
の空間を考える。この空間では図示する実空間において
互いに４５°方向をなす方向は互いに直交する方向に変
換される。こう空間でベクトル演算を行えば、通常直交
座標系で使用しているベクトル演算が使用できる。そこ
で、実空間で測定された非点のベクトルを前述した角度
２倍空間におけるベクトルに変換し、非点補正に必要な
ベクトルを求めることができる。すなわち、角度２倍空
間で示された非点のベクトルが０になるように、向きが
逆で大きさが等しいベクトルを発生するｘ及びｙ非点補
正コイルの電流量を求めればよい。この電流量を求める
ための前述したベクトル演算に使用する２個の基本ベク
トルの大きさと角度は前述のメモリ５に格納したデータ
に基づいて計算される。ここで２個の基本ベクトルの一
方は、ｘ非点補正コイルの励磁電流を単位量変化させた
際に作られる非点の大きさと方向を表すベクトルであ
り、他方はｙ非点補正コイルの励磁電流を単位量変化さ
せた際に作られる非点の大きさと向きを表すベクトルで
ある。
【００１１】なお、試料が厚いと、きれいなリング状の
フーリエ変換パターンが得られないため、（１）式、
（３）式による計算が困難である。しかし、パターンを
みれば人間は非点の方向（長軸または短軸）はどの方向
かを判別することができる。そこで、ｘ方向とｙ方向の
非点補正コイルに流す電流の比を変えることにより画面
上で回転できるようにしたθマーカ１０を用意し、図９
に示すように、楕円パターンの長軸または短軸方向にθ
マーカ１０を合わせる。この場合θ´はθマーカ１０で
示した値と見なせるため、角度２倍空間でその非点を打
ち消すベクトルを作るときにはｘ、ｙ補正電流の比を固
定できる。従って、このように比を固定したまま電流値
を変えれば、容易に非点補正できる。即ち、この状態で
１つのつまみの調節により電流の総量を変えることによ
り図９のパターンを円形にすることができ、１次元的操
作で非点隔差Ａｓを補正することができる。
フーリエ変換パターンが得られないため、（１）式、
（３）式による計算が困難である。しかし、パターンを
みれば人間は非点の方向（長軸または短軸）はどの方向
かを判別することができる。そこで、ｘ方向とｙ方向の
非点補正コイルに流す電流の比を変えることにより画面
上で回転できるようにしたθマーカ１０を用意し、図９
に示すように、楕円パターンの長軸または短軸方向にθ
マーカ１０を合わせる。この場合θ´はθマーカ１０で
示した値と見なせるため、角度２倍空間でその非点を打
ち消すベクトルを作るときにはｘ、ｙ補正電流の比を固
定できる。従って、このように比を固定したまま電流値
を変えれば、容易に非点補正できる。即ち、この状態で
１つのつまみの調節により電流の総量を変えることによ
り図９のパターンを円形にすることができ、１次元的操
作で非点隔差Ａｓを補正することができる。
【００１２】次に、入射軸合わせについて説明する。ま
ず、テレビ画面上の座標系と偏向コイル座標系を合わせ
るために、試料を光軸に入れない状態で電子ビームを真
ん中に合わせる。次に電子顕微鏡を電子回折モードに変
更し、電子ビームの傾きを電子線のスポットの移動量と
して測定できるようにする。次に偏向コイルでビームを
ｘ方向、ｙ方向に傾斜させたときの偏向コイル励磁電流
の変化量と像面上のビーム変位との関係を求める。例え
ば、図１０に示すように、偏向コイルの直交座標系
（Ｘ，Ｙ）とＴＶ画面上での直交座標系（Ｕ，Ｖ）とが
角度θだけずれ、且つ各コイルの偏向感度が等しい場
合、画面上の座標（ｕ，ｖ）と偏向コイルの直交座標
（ｘ，ｙ）との間には、 ｕ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ ｖ＝ｘｓｉｎθ−ｙｃｏｓθ の関係があるので、この関係を利用して偏向コイルの直
交座標系（ｘ，ｙ）を画面上での直交座標系（ｕ，ｖ）
に合わせることができる。なお、もし各コイルで偏向感
度が異なる場合は、補正データをメモリに記憶させてお
き、このデータを用いて補正を行えばよい。
ず、テレビ画面上の座標系と偏向コイル座標系を合わせ
るために、試料を光軸に入れない状態で電子ビームを真
ん中に合わせる。次に電子顕微鏡を電子回折モードに変
更し、電子ビームの傾きを電子線のスポットの移動量と
して測定できるようにする。次に偏向コイルでビームを
ｘ方向、ｙ方向に傾斜させたときの偏向コイル励磁電流
の変化量と像面上のビーム変位との関係を求める。例え
ば、図１０に示すように、偏向コイルの直交座標系
（Ｘ，Ｙ）とＴＶ画面上での直交座標系（Ｕ，Ｖ）とが
角度θだけずれ、且つ各コイルの偏向感度が等しい場
合、画面上の座標（ｕ，ｖ）と偏向コイルの直交座標
（ｘ，ｙ）との間には、 ｕ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ ｖ＝ｘｓｉｎθ−ｙｃｏｓθ の関係があるので、この関係を利用して偏向コイルの直
交座標系（ｘ，ｙ）を画面上での直交座標系（ｕ，ｖ）
に合わせることができる。なお、もし各コイルで偏向感
度が異なる場合は、補正データをメモリに記憶させてお
き、このデータを用いて補正を行えばよい。
【００１３】次に、電子顕微鏡を電子顕微鏡像モードに
してフーリエ変換パターンを非点補正で説明した計算に
よりもとめる。ビームが光軸に合っている状態では、フ
ーリエ変換パターンは円形状となり、ｘ、ｙの４方向に
ビームを傾斜させたときには非点があるときと同様の状
態となり、非軸対称な回折パターンが観察される。前述
したように画面上の座標と偏向コイルの直交座標系とが
合わせてあるので、ｘ、ｙの４方向にビームを傾斜させ
たときのフーリエ変換パターンのＴＶ像は図１１に示す
ように、ｘ、ｙ方向に表示される。
してフーリエ変換パターンを非点補正で説明した計算に
よりもとめる。ビームが光軸に合っている状態では、フ
ーリエ変換パターンは円形状となり、ｘ、ｙの４方向に
ビームを傾斜させたときには非点があるときと同様の状
態となり、非軸対称な回折パターンが観察される。前述
したように画面上の座標と偏向コイルの直交座標系とが
合わせてあるので、ｘ、ｙの４方向にビームを傾斜させ
たときのフーリエ変換パターンのＴＶ像は図１１に示す
ように、ｘ、ｙ方向に表示される。
【００１４】いま、ｘ方向、−ｘ方向、ｙ方向、−ｙ方
向に電子線を傾斜させたときのフーリエ変換パターンを
それぞれＤＰx+、ＤＰx-、ＤＰy+、ＤＰy-とすると、光
軸が合っていればＤＰx+とＤＰx-とはＸ軸を対称軸とし
た対称的なパターンとなり、またＤＰy+とＤＰy-とはＹ
軸を対称軸とした対称的なパターンとなる。この様子を
図１２に示す。一方、光軸があっていなければ、ＤＰx+
とＤＰx-、ＤＰy+とＤＰy-とは非対称な図１３に示すよ
うなパターンとなる。図１３においては、ｙ方向におい
て軸外れがあり、例えばＤＰy+とＤＰy-の短軸を延ばし
てその交点Ｐを求めると、この位置が光軸になるので、
これを入射軸とするように補正すればよい。
向に電子線を傾斜させたときのフーリエ変換パターンを
それぞれＤＰx+、ＤＰx-、ＤＰy+、ＤＰy-とすると、光
軸が合っていればＤＰx+とＤＰx-とはＸ軸を対称軸とし
た対称的なパターンとなり、またＤＰy+とＤＰy-とはＹ
軸を対称軸とした対称的なパターンとなる。この様子を
図１２に示す。一方、光軸があっていなければ、ＤＰx+
とＤＰx-、ＤＰy+とＤＰy-とは非対称な図１３に示すよ
うなパターンとなる。図１３においては、ｙ方向におい
て軸外れがあり、例えばＤＰy+とＤＰy-の短軸を延ばし
てその交点Ｐを求めると、この位置が光軸になるので、
これを入射軸とするように補正すればよい。
【００１５】また、次に示すように、メモリ５に格納し
た偏向コイルに関するデータに基づいて計算により求め
た電流で軸ずれ補正を行ってもよい。入射軸をいじらな
い状態の回折パターンを所定方向に傾斜させたときの焦
点外れ量ｄｆを前述した場合と同様に（３）式のＢｃを
Ｂｃ＝０とおいて求める。いま、ｔ、−ｔ傾斜させたと
きのデフォーカス量をそれぞれｄｆ+ 、ｄｆ- とする
と、軸が合っていればｄｆ+ ＝ｄｆ- 、軸が合っていな
ければｄｆ+ ≠ｄｆ- となり、ｄｆ+ とｄｆ- との差か
ら軸ずれ量が求まる。さらに詳述すれば、試料に対する
電子線の入射方向は前述したようにｘ＋方向、ｘ−方向
に等角度だけ傾斜させ、この際に得られる２個のフーリ
エ変換パターンから２個の軸対称な焦点はずれ量ｄｆ0
を前述の非点補正に関する説明で述べた方法により求め
る。求められた２個のｄｆ0 から（４）式に従って得ら
れる２式を連立させることにより、電子線の入射方向が
光軸に一致している場合の焦点外れ量ｄｆa が求められ
る。このｄｆa よりそれぞれのパターンでの傾き角Ｔが
２個求められる。 ｄｆ0 ＝ｄｆa −２Ｔ2 ……（４） なお、電子線の傾き角Ｔは、もともと光軸がΔｔずれて
いるとすると、傾斜させた角ｔを加えたＴ＝ｔ＋Δｔ、
−ｔ＋Δｔとなり、これを（４）式に代入して軸ずれ量
が求められる。これはコンピュータ４において求めるよ
うにする。なお、ｔはｘ方向、ｙ方向に傾斜させて各方
向について計算する。
た偏向コイルに関するデータに基づいて計算により求め
た電流で軸ずれ補正を行ってもよい。入射軸をいじらな
い状態の回折パターンを所定方向に傾斜させたときの焦
点外れ量ｄｆを前述した場合と同様に（３）式のＢｃを
Ｂｃ＝０とおいて求める。いま、ｔ、−ｔ傾斜させたと
きのデフォーカス量をそれぞれｄｆ+ 、ｄｆ- とする
と、軸が合っていればｄｆ+ ＝ｄｆ- 、軸が合っていな
ければｄｆ+ ≠ｄｆ- となり、ｄｆ+ とｄｆ- との差か
ら軸ずれ量が求まる。さらに詳述すれば、試料に対する
電子線の入射方向は前述したようにｘ＋方向、ｘ−方向
に等角度だけ傾斜させ、この際に得られる２個のフーリ
エ変換パターンから２個の軸対称な焦点はずれ量ｄｆ0
を前述の非点補正に関する説明で述べた方法により求め
る。求められた２個のｄｆ0 から（４）式に従って得ら
れる２式を連立させることにより、電子線の入射方向が
光軸に一致している場合の焦点外れ量ｄｆa が求められ
る。このｄｆa よりそれぞれのパターンでの傾き角Ｔが
２個求められる。 ｄｆ0 ＝ｄｆa −２Ｔ2 ……（４） なお、電子線の傾き角Ｔは、もともと光軸がΔｔずれて
いるとすると、傾斜させた角ｔを加えたＴ＝ｔ＋Δｔ、
−ｔ＋Δｔとなり、これを（４）式に代入して軸ずれ量
が求められる。これはコンピュータ４において求めるよ
うにする。なお、ｔはｘ方向、ｙ方向に傾斜させて各方
向について計算する。
【００１６】以上の手順について説明すると、入射電子
線の入射軸を大きさｔ、直交座標（ｘ，ｙ）軸に沿って
±４方向に意図的に傾斜させ、各々の入射条件下での非
晶質像のフーリエ変換パターンを計算する。＋ｘと−ｘ
方向の傾斜下での各々のフーリエ変換パターンから、各
々の焦点はずれ量を計算する。ここで、元々の入射電子
の軸はずれがΔｔであったとすると、式（４）の関係が
示す通り、計算された２つの焦点はずれ量の差から、ｘ
軸方向の軸ずれ量が計算される。ｙ軸方向の軸はずれ量
の計算を同様にして行う。軸はずれ量の計算後、必要な
補正量をコンピュータ４より電子顕微鏡１に送り、軸合
わせ行う。以上の動作を、図１に示す装置において自動
的に行うことができる。この際、ｘ偏向コイル及びｙ偏
向コイルの励磁電流を単位量変化させた際にどの方向に
どれだけ電子線が傾斜するかを表すメモリ５に記憶され
ているデータを使用する。
線の入射軸を大きさｔ、直交座標（ｘ，ｙ）軸に沿って
±４方向に意図的に傾斜させ、各々の入射条件下での非
晶質像のフーリエ変換パターンを計算する。＋ｘと−ｘ
方向の傾斜下での各々のフーリエ変換パターンから、各
々の焦点はずれ量を計算する。ここで、元々の入射電子
の軸はずれがΔｔであったとすると、式（４）の関係が
示す通り、計算された２つの焦点はずれ量の差から、ｘ
軸方向の軸ずれ量が計算される。ｙ軸方向の軸はずれ量
の計算を同様にして行う。軸はずれ量の計算後、必要な
補正量をコンピュータ４より電子顕微鏡１に送り、軸合
わせ行う。以上の動作を、図１に示す装置において自動
的に行うことができる。この際、ｘ偏向コイル及びｙ偏
向コイルの励磁電流を単位量変化させた際にどの方向に
どれだけ電子線が傾斜するかを表すメモリ５に記憶され
ているデータを使用する。
【００１７】また、方位角φの軸のずれがＣＴＦに与え
る影響を２次、３次の非点係数を考慮したとき式（５）
で表すことができる。 Ａ・exp(2iθ) ＝a2−Ｔ2 ・exp(2iφ)- 6a3・Ｔ・exp(-iφ) ……（５） ここで、 Ａは軸はずれの影響を受け、これにより変化した２次の
非点隔差 θは軸はずれの影響を受け、これにより変化した２次の
非点方向 ａ２は軸上の２次の複素非点係数 ａ３は軸上の３次の複素非点係数 （５）式より大きさＴで傾斜しているときの２次の非点
隔差Ａ、２次の非点方向θを求めて補正することも可能
である。
る影響を２次、３次の非点係数を考慮したとき式（５）
で表すことができる。 Ａ・exp(2iθ) ＝a2−Ｔ2 ・exp(2iφ)- 6a3・Ｔ・exp(-iφ) ……（５） ここで、 Ａは軸はずれの影響を受け、これにより変化した２次の
非点隔差 θは軸はずれの影響を受け、これにより変化した２次の
非点方向 ａ２は軸上の２次の複素非点係数 ａ３は軸上の３次の複素非点係数 （５）式より大きさＴで傾斜しているときの２次の非点
隔差Ａ、２次の非点方向θを求めて補正することも可能
である。
【００１８】なお、上記実施例では、４方向にビームを
傾斜させて軸合わせするようにしているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、最低３方向傾斜させれば
必要な補正量を求めることができ、また傾斜させる方向
を８、１６と言うように増加させれば軸合わせ精度を増
すことが可能であり、その選択は必要に応じて適宜行え
ばよい。また、上述した実施例においては、非点補正器
やビーム偏向器として磁界型のものを用いたが、電極を
用いる電界型のものを利用しても本発明は同様に実施可
能である。
傾斜させて軸合わせするようにしているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、最低３方向傾斜させれば
必要な補正量を求めることができ、また傾斜させる方向
を８、１６と言うように増加させれば軸合わせ精度を増
すことが可能であり、その選択は必要に応じて適宜行え
ばよい。また、上述した実施例においては、非点補正器
やビーム偏向器として磁界型のものを用いたが、電極を
用いる電界型のものを利用しても本発明は同様に実施可
能である。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来、実
際の像を見ながら定性的判断に基づいて行っていた非点
補正、入射軸合わせを、テレビ像から得られるフーリエ
変換パターンにより、コンピュータにより定量的解析に
基づいて行うことができ、熟練を要することなく、容易
かつ正確に行うことが可能となる。
際の像を見ながら定性的判断に基づいて行っていた非点
補正、入射軸合わせを、テレビ像から得られるフーリエ
変換パターンにより、コンピュータにより定量的解析に
基づいて行うことができ、熟練を要することなく、容易
かつ正確に行うことが可能となる。
【図１】 本発明の装置構成を説明する図である。
【図２】 非晶質試料の像とフーリエ変換パターンを示
す図である。
す図である。
【図３】 表示画面の例を示す図である。
【図４】 試料情報伝達関数を示す図である。
【図５】 非点補正コイル電流の変化とフーリエ変換パ
ターンの変化との関係を示す図である。
ターンの変化との関係を示す図である。
【図６】 補正データの生成を説明する図である。
【図７】 非点補正コイル電流の変化とフーリエ変換パ
ターンの変化との関係を示す図である。
ターンの変化との関係を示す図である。
【図８】 実空間と角度２倍空間の関係を示す図であ
る。
る。
【図９】 θマーカを用いた１次元による補正を説明す
る図である。
る図である。
【図１０】 テレビ画面上の座標系と偏向コイル座標系
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図１１】 ビームを４方向に傾斜させたときのフーリ
エ変換パターンを示す図である。
エ変換パターンを示す図である。
【図１２】 入射軸が合っているときのフーリエ変換パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図１３】 入射軸が合ってないときのフーリエ変換パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
１…電子顕微鏡、２…ＴＶカメラ、３…インタフェー
ス、４…コンピュータ、５…メモリ、６…表示装置、１
０…θマーカ。
ス、４…コンピュータ、５…メモリ、６…表示装置、１
０…θマーカ。
Claims (3)
- 【請求項１】 電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮
影した像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、
データを格納するメモリと、表示装置とを備え、前記カ
メラからコンピュータに取り込んだ像をフーリエスペク
トルパターンに変換し、電子顕微鏡の非点補正コイル電
流を変化させたときのフーリエ変換パターンの変化から
非点補正データを作成して前記メモリに格納しておき、
格納した非点補正データに基づき非点補正を行うように
したことを特徴とする非点・入射軸補正装置を備えた電
子顕微鏡。 - 【請求項２】 電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮
影した像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、
データを格納するメモリと、表示装置とを備え、前記カ
メラからコンピュータに取り込んだ像をフーリエスペク
トルパターンに変換するとともに、電子顕微鏡のｘ方向
とｙ方向の非点補正コイルに流す電流の比を変えること
により表示装置画面上で回転するθマーカを生成し、該
θマーカをフーリエ変換パターンの長軸または短軸方向
に合わせて非点補正するようにしたことを特徴とする非
点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡。 - 【請求項３】 電子顕微鏡の像を撮影するカメラと、撮
影した像を取り込んでデータ処理するコンピュータと、
データを格納するメモリと、表示装置とを備え、電子線
を少なくとも３方向に傾斜させたときの電子顕微鏡像を
前記カメラで撮影してコンピュータに取り込み、コンピ
ュータで計算した複数のフーリエ変換パターンから軸合
わせ量を検出して補正することを特徴とする非点・入射
軸補正装置を備えた電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6010085A JPH07220669A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 非点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6010085A JPH07220669A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 非点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220669A true JPH07220669A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11740509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6010085A Pending JPH07220669A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 非点・入射軸補正装置を備えた電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07220669A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0982257A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Toshiba Corp | 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 |
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-
1994
- 1994-01-31 JP JP6010085A patent/JPH07220669A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011211 |