JPH08106873A - 電子顕微鏡装置 - Google Patents
電子顕微鏡装置Info
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- JPH08106873A JPH08106873A JP6239784A JP23978494A JPH08106873A JP H08106873 A JPH08106873 A JP H08106873A JP 6239784 A JP6239784 A JP 6239784A JP 23978494 A JP23978494 A JP 23978494A JP H08106873 A JPH08106873 A JP H08106873A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】試料傾斜時における観察対象領域の位置ずれの
補正を精密かつ自動的に行なうことができる改良された
電子顕微鏡装置を提供すること 【構成】試料傾斜時に発生する観察対象領域の位置ずれ
の補正信号を生成するための手段を試料移動機構制御手
段に配備する。試料移動機構は、この位置補正信号を受
けて動作し、観察対象領域が試料傾斜前の空間位置に戻
るように試料位置を補正する。 【効果】試料傾斜に伴う観察対象領域の位置ずれ及び焦
点ずれを１０ｎｍオーダ以下の精度で補正することがで
きる。
補正を精密かつ自動的に行なうことができる改良された
電子顕微鏡装置を提供すること 【構成】試料傾斜時に発生する観察対象領域の位置ずれ
の補正信号を生成するための手段を試料移動機構制御手
段に配備する。試料移動機構は、この位置補正信号を受
けて動作し、観察対象領域が試料傾斜前の空間位置に戻
るように試料位置を補正する。 【効果】試料傾斜に伴う観察対象領域の位置ずれ及び焦
点ずれを１０ｎｍオーダ以下の精度で補正することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡装置、特に
試料傾斜時の位置補正機能を備えた電子顕微鏡装置に関
する。
試料傾斜時の位置補正機能を備えた電子顕微鏡装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】試料中の微細構造を電子顕微鏡を用いて
観察する場合、試料を傾斜して電子線の入射方向を変化
する必要が生ずることがある。例えば、シリコン(Ｓｉ)
や砒化ガリウム(ＧaＡs)の基板上に形成したデバイス構
造を観察する場合は、当該デバイス構造が基板の結晶方
位（例えば［００１］［１１０］［２１１］）と垂直又
は平行であるため、入射電子線を結晶方位に合わせる必
要がある。また、生物試料を立体観察する場合は、電子
線の入射方向を数度〜数十度変えて撮影する必要があ
る。しかし、観察対象領域が試料回動中心から離れてい
る場合は、試料の傾斜に伴って同領域の位置がずれ、電
子顕微鏡の視野から外れてしまうという障害が生ずる。
このため、試料傾斜後の観察対象領域を同一視野におい
て正焦点（焦点が合った状態）で観察するには、傾斜角
度に対応して試料位置を微細に補正する必要がある。
観察する場合、試料を傾斜して電子線の入射方向を変化
する必要が生ずることがある。例えば、シリコン(Ｓｉ)
や砒化ガリウム(ＧaＡs)の基板上に形成したデバイス構
造を観察する場合は、当該デバイス構造が基板の結晶方
位（例えば［００１］［１１０］［２１１］）と垂直又
は平行であるため、入射電子線を結晶方位に合わせる必
要がある。また、生物試料を立体観察する場合は、電子
線の入射方向を数度〜数十度変えて撮影する必要があ
る。しかし、観察対象領域が試料回動中心から離れてい
る場合は、試料の傾斜に伴って同領域の位置がずれ、電
子顕微鏡の視野から外れてしまうという障害が生ずる。
このため、試料傾斜後の観察対象領域を同一視野におい
て正焦点（焦点が合った状態）で観察するには、傾斜角
度に対応して試料位置を微細に補正する必要がある。
【０００３】この種の補正が可能な従来の装置として
は、例えば特開平１−３１３３７号公報記載の装置があ
る。この従来装置は、ユーセントリック機構を用いて試
料ホルダにすりこぎ運動を起こさせることにより、試料
の位置補正を行なうものであるが、構成部品相互間の滑
りや回転部分の摩擦のほか、機械的な精度不足などによ
って完全な位置補正ができない点で問題がある。この従
来装置を用いた本発明者の経験によれば、例えば試料を
電子線光軸に対して６０度傾斜させた場合、試料中の観
察対象領域が三次元的に５μｍ程度ずれることがある。
このことは、電子顕微鏡像の結像面（例えば蛍光板）に
おける位置ずれが倍率１万倍の場合で５ｃｍ、倍率１０
万倍の場合で５０ｃｍに達することを意味し、数万倍以
下の低倍率の場合はともかく、原子配列観察に必要とす
る数十万倍以上の高倍率の場合は、観察対象領域を完全
に見失うことになる。しかも、この種の位置ずれは、試
料の傾斜角度が大きければ大きいほど顕著となる。
は、例えば特開平１−３１３３７号公報記載の装置があ
る。この従来装置は、ユーセントリック機構を用いて試
料ホルダにすりこぎ運動を起こさせることにより、試料
の位置補正を行なうものであるが、構成部品相互間の滑
りや回転部分の摩擦のほか、機械的な精度不足などによ
って完全な位置補正ができない点で問題がある。この従
来装置を用いた本発明者の経験によれば、例えば試料を
電子線光軸に対して６０度傾斜させた場合、試料中の観
察対象領域が三次元的に５μｍ程度ずれることがある。
このことは、電子顕微鏡像の結像面（例えば蛍光板）に
おける位置ずれが倍率１万倍の場合で５ｃｍ、倍率１０
万倍の場合で５０ｃｍに達することを意味し、数万倍以
下の低倍率の場合はともかく、原子配列観察に必要とす
る数十万倍以上の高倍率の場合は、観察対象領域を完全
に見失うことになる。しかも、この種の位置ずれは、試
料の傾斜角度が大きければ大きいほど顕著となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前記問題点を解消し、試料傾斜時における観察対
象領域の位置ずれの補正を精密かつ自動的に行なうこと
ができる改良された電子顕微鏡装置を提供することにあ
る。
技術の前記問題点を解消し、試料傾斜時における観察対
象領域の位置ずれの補正を精密かつ自動的に行なうこと
ができる改良された電子顕微鏡装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、試
料傾斜時に発生する観察対象領域の位置ずれの補正信号
を生成するための手段を試料移動機構制御手段に配備す
ることによって解決することができる。但し、試料移動
機構は、当該位置補正信号を受けて動作し、観察対象領
域が試料傾斜前の空間位置に戻るように試料位置を補正
する機能を有するものであることが必要である。
料傾斜時に発生する観察対象領域の位置ずれの補正信号
を生成するための手段を試料移動機構制御手段に配備す
ることによって解決することができる。但し、試料移動
機構は、当該位置補正信号を受けて動作し、観察対象領
域が試料傾斜前の空間位置に戻るように試料位置を補正
する機能を有するものであることが必要である。
【０００６】位置補正信号生成手段は、撮像装置の出力
信号（電子顕微鏡像）を処理することによって所望の異
なる傾斜角度における標準試料中の標的領域の位置ずれ
量を検出するための画像処理手段と、検出した位置ずれ
量の情報を格納するための記憶手段を備え、かつ、観察
者による実試料傾斜角度及び観察対象領域の指定があっ
た場合、当該記憶手段に格納されている情報に基づいて
位置補正信号を生成するように構成することが望まし
く、このように構成すれば、実試料傾斜角度及び観察対
象領域の指定をするだけで、その後の操作が自動的に進
行する。
信号（電子顕微鏡像）を処理することによって所望の異
なる傾斜角度における標準試料中の標的領域の位置ずれ
量を検出するための画像処理手段と、検出した位置ずれ
量の情報を格納するための記憶手段を備え、かつ、観察
者による実試料傾斜角度及び観察対象領域の指定があっ
た場合、当該記憶手段に格納されている情報に基づいて
位置補正信号を生成するように構成することが望まし
く、このように構成すれば、実試料傾斜角度及び観察対
象領域の指定をするだけで、その後の操作が自動的に進
行する。
【０００７】なお、位置補正信号生成手段は、撮像装置
の出力信号（電子顕微鏡像）を処理することにより、設
定された特定の傾斜角度における実試料中の観察対象領
域の位置ずれ量を検出するための画像処理手段を備え、
かつ、検出した位置ずれ量に基づいて位置補正信号を生
成するように構成することも可能であり、このように構
成すれば、位置ずれ量の情報を記憶手段に予め格納する
ための作業を省略することができる。
の出力信号（電子顕微鏡像）を処理することにより、設
定された特定の傾斜角度における実試料中の観察対象領
域の位置ずれ量を検出するための画像処理手段を備え、
かつ、検出した位置ずれ量に基づいて位置補正信号を生
成するように構成することも可能であり、このように構
成すれば、位置ずれ量の情報を記憶手段に予め格納する
ための作業を省略することができる。
【０００８】電子線光軸に直交する面における標的領域
（標準試料）又は観察対象領域（実試料）の位置ずれ量
は、試料傾斜前後における電子顕微鏡像を比較すること
によって検出することが可能であり、一方、電子線光軸
方向における標的領域又は観察対象領域の位置ずれ量
は、試料の電子顕微鏡像に現われたフレネル縞の強度分
布を計測することによって検出することが可能である。
（標準試料）又は観察対象領域（実試料）の位置ずれ量
は、試料傾斜前後における電子顕微鏡像を比較すること
によって検出することが可能であり、一方、電子線光軸
方向における標的領域又は観察対象領域の位置ずれ量
は、試料の電子顕微鏡像に現われたフレネル縞の強度分
布を計測することによって検出することが可能である。
【０００９】
【作用】本発明は、位置補正信号を用いて試料移動機構
を制御するものであるから、試料ホルダや試料回動機構
及び試料移動機構などの機械的構造に起因する誤差を補
正するための成分を位置補正信号に含ませることが可能
である。また、標準試料又は実試料を利用する場合は、
機械的構造に起因する誤差を含んだ位置ずれ量を実測す
ることになるため、検出結果に基づいて生成した位置補
正信号には、この種の誤差を補正するための成分が必然
的に含まれている。従って、本発明に係る電子顕微鏡を
用いた場合は、実試料の傾斜角度の如何にかかわらず、
試料中の観察対象領域を１０ｎｍオーダ以下の精度で自
動的に試料傾斜前の空間位置に戻すことができるため、
目的とする観察対象領域を同一視野において正焦点で観
察することが常に可能となる。
を制御するものであるから、試料ホルダや試料回動機構
及び試料移動機構などの機械的構造に起因する誤差を補
正するための成分を位置補正信号に含ませることが可能
である。また、標準試料又は実試料を利用する場合は、
機械的構造に起因する誤差を含んだ位置ずれ量を実測す
ることになるため、検出結果に基づいて生成した位置補
正信号には、この種の誤差を補正するための成分が必然
的に含まれている。従って、本発明に係る電子顕微鏡を
用いた場合は、実試料の傾斜角度の如何にかかわらず、
試料中の観察対象領域を１０ｎｍオーダ以下の精度で自
動的に試料傾斜前の空間位置に戻すことができるため、
目的とする観察対象領域を同一視野において正焦点で観
察することが常に可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係る電子顕微鏡装置を図面に
示した実施例を参照して更に詳細に説明する。図１の基
本構成図に示すように、本実施例の電子顕微鏡装置は、
電子銃１、照射レンズ系２、結像レンズ系３、試料ホル
ダ４、試料移動機構５、試料回動機構６、試料移動機構
制御系７、試料回動機構制御系８、電子顕微鏡本体制御
系９、撮像装置１０、電子計算機１１、カメラ室１２、
螢光板１３などから構成されている。なお、図２〜図７
における図１と同一の記号は、いずれも同一物又は類似
物を示すものとする。
示した実施例を参照して更に詳細に説明する。図１の基
本構成図に示すように、本実施例の電子顕微鏡装置は、
電子銃１、照射レンズ系２、結像レンズ系３、試料ホル
ダ４、試料移動機構５、試料回動機構６、試料移動機構
制御系７、試料回動機構制御系８、電子顕微鏡本体制御
系９、撮像装置１０、電子計算機１１、カメラ室１２、
螢光板１３などから構成されている。なお、図２〜図７
における図１と同一の記号は、いずれも同一物又は類似
物を示すものとする。
【００１１】試料移動機構５及び試料回動機構６の詳細
構造を図２に示す。前者の試料移動機構５は、パルスモ
ータ及びエンコーダ（図示せず）からなる３個のリニア
アクチュエータ１５〜１７をもって構成した。これらの
アクチュエータは、パルスモータの回転移動量をエンコ
ーダを用いて減速することにより、回転移動量を例えば
数ｎｍ以下の精度で直線移動量に変換するものである。
試料ホルダ４は、Ｘ軸方向アクチュエータ１５、Ｙ軸方
向アクチュエータ１６及びＺ軸方向アクチュエータ１７
と適当な部位において当接させ、三次元方向の微細調整
が可能なように構成した。なお、Ｚ軸方向は、電子線の
光軸方向を意味し、Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸と直交する面
における電子顕微鏡筐体の半径方向及び接線方向を意味
する。
構造を図２に示す。前者の試料移動機構５は、パルスモ
ータ及びエンコーダ（図示せず）からなる３個のリニア
アクチュエータ１５〜１７をもって構成した。これらの
アクチュエータは、パルスモータの回転移動量をエンコ
ーダを用いて減速することにより、回転移動量を例えば
数ｎｍ以下の精度で直線移動量に変換するものである。
試料ホルダ４は、Ｘ軸方向アクチュエータ１５、Ｙ軸方
向アクチュエータ１６及びＺ軸方向アクチュエータ１７
と適当な部位において当接させ、三次元方向の微細調整
が可能なように構成した。なお、Ｚ軸方向は、電子線の
光軸方向を意味し、Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸と直交する面
における電子顕微鏡筐体の半径方向及び接線方向を意味
する。
【００１２】後者の試料回動機構６は、試料ホルダ４を
Ｘ軸周りに回動させるためのパルスモータ６ｂ及び歯車
６ｃと、同ホルダをＹ軸周りに回動させるためのリニア
アクチュエータ、ロッド及びバネ（後述）をもって構成
し、その端面６ａは、詳細図示せざるも、電子顕微鏡筐
体に固定した。試料回動機構６による試料ホルダ４の傾
斜角度設定精度は、少なくとも ０.１度以下であること
が望ましい。
Ｘ軸周りに回動させるためのパルスモータ６ｂ及び歯車
６ｃと、同ホルダをＹ軸周りに回動させるためのリニア
アクチュエータ、ロッド及びバネ（後述）をもって構成
し、その端面６ａは、詳細図示せざるも、電子顕微鏡筐
体に固定した。試料回動機構６による試料ホルダ４の傾
斜角度設定精度は、少なくとも ０.１度以下であること
が望ましい。
【００１３】試料ホルダ４の先端部分の構造を図３に示
す。試料１４を搭載するための試料台１８は、Ｙ軸周り
の回動が可能なように、軸３０を介して試料ホルダ４に
取り付けた。試料台１８の一側には、楔状端部を有する
ロッド１９をＸ軸方向の移動が可能なように配設し、か
つ、試料台１８の他側には、同試料台の傾斜角度を安定
に保持するためのバネ２０を配設した。ロッド１９は、
その端部を試料台１８下面に押し込むことにより、同試
料台をＹ軸周りに傾斜させるように機能するものであ
る。なお、試料台１８は、試料傾斜角度が数十度以上に
なる場合でも入射電子線を遮ることがないよう、Ｚ軸方
向における断面形状が試料搭載部付近で薄くなるように
形成した。また、試料台１８に対する試料１４の固定
は、ガス放出の少ない接着剤（例えば銀ペースト）を用
いて行なった。入射電子線を遮る可能性がある通常の分
厚い固定用治具は、なるべく使用しないことが望まし
い。
す。試料１４を搭載するための試料台１８は、Ｙ軸周り
の回動が可能なように、軸３０を介して試料ホルダ４に
取り付けた。試料台１８の一側には、楔状端部を有する
ロッド１９をＸ軸方向の移動が可能なように配設し、か
つ、試料台１８の他側には、同試料台の傾斜角度を安定
に保持するためのバネ２０を配設した。ロッド１９は、
その端部を試料台１８下面に押し込むことにより、同試
料台をＹ軸周りに傾斜させるように機能するものであ
る。なお、試料台１８は、試料傾斜角度が数十度以上に
なる場合でも入射電子線を遮ることがないよう、Ｚ軸方
向における断面形状が試料搭載部付近で薄くなるように
形成した。また、試料台１８に対する試料１４の固定
は、ガス放出の少ない接着剤（例えば銀ペースト）を用
いて行なった。入射電子線を遮る可能性がある通常の分
厚い固定用治具は、なるべく使用しないことが望まし
い。
【００１４】試料移動機構５の変形例を図４に示す。同
図の試料移動機構は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向への
伸縮が可能な円柱状ピエゾ素子２２を使用し、かつ、そ
の先端に試料台１８を設置することにより、同試料台の
三次元的移動が可能な構造とした。この種の試料移動機
構は、円柱状ピエゾ素子２２に印加する電圧及び温度を
安定化することにより、位置設定の精度を１００分の１
ナノメータオーダにすることができるため、図３に示し
た試料移動機構に比較して観察対象領域の位置ずれ補正
をより微細に行なうことが可能である。
図の試料移動機構は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向への
伸縮が可能な円柱状ピエゾ素子２２を使用し、かつ、そ
の先端に試料台１８を設置することにより、同試料台の
三次元的移動が可能な構造とした。この種の試料移動機
構は、円柱状ピエゾ素子２２に印加する電圧及び温度を
安定化することにより、位置設定の精度を１００分の１
ナノメータオーダにすることができるため、図３に示し
た試料移動機構に比較して観察対象領域の位置ずれ補正
をより微細に行なうことが可能である。
【００１５】試料移動機構５及び試料回動機構６は、電
子計算機１１と連動させ、かつ、同計算機には、撮像装
置１０の出力信号（電子顕微鏡像）を画像処理するため
のソフトウエアを搭載し、加減乗除等の画像間演算、高
速フーリエ変換、フィルタリングその他の必要な演算の
実行が可能なように構成した。撮像装置１０は、その出
力信号である電子顕微鏡像に現われる位置ずれ量を精度
良く検出するため、感度、解像度及びＳ／Ｎ比等におい
て優れているアバランシェ増倍撮像素子（通称ハーピコ
ン）を使用した。なお、電子計算機１１は、詳細図示せ
ざるも、電子顕微鏡本体制御系９を介して電子線加速電
圧、エミッション電流、像倍率などを併せて制御するこ
とができるように構成した。
子計算機１１と連動させ、かつ、同計算機には、撮像装
置１０の出力信号（電子顕微鏡像）を画像処理するため
のソフトウエアを搭載し、加減乗除等の画像間演算、高
速フーリエ変換、フィルタリングその他の必要な演算の
実行が可能なように構成した。撮像装置１０は、その出
力信号である電子顕微鏡像に現われる位置ずれ量を精度
良く検出するため、感度、解像度及びＳ／Ｎ比等におい
て優れているアバランシェ増倍撮像素子（通称ハーピコ
ン）を使用した。なお、電子計算機１１は、詳細図示せ
ざるも、電子顕微鏡本体制御系９を介して電子線加速電
圧、エミッション電流、像倍率などを併せて制御するこ
とができるように構成した。
【００１６】本実施例の電子顕微鏡装置による位置ずれ
補正を図５を参照して説明する。同図において点線で示
したように、試料１４を相対面角度θで傾斜させた場
合、当該試料中の観察対象領域２１は、太線２１ａで示
した位置から細線２１ｂで示した位置に移動する。この
場合におけるＸ軸及びＹ軸方向の位置ずれ量（ΔＸ，Δ
Ｙ）とＺ方向の位置ずれ量（ΔＺ）は、原理的には、幾
何学的に算出することが可能であるが、本実施例では、
試料ホルダや試料回動機構及び試料移動機構などの機械
的な構造部品に起因する誤差を併せて補正するため、電
子計算機に搭載した画像処理ソフトウエアを利用し、実
測によって求めた。なお、Ｚ方向の位置ずれ量（ΔＺ）
は、焦点ずれ量を意味するから、電子顕微鏡の焦点調整
摘みのノッチ数又は自動焦点調整装置における電子光学
系の制御電流から近似的に求めることも可能である。
補正を図５を参照して説明する。同図において点線で示
したように、試料１４を相対面角度θで傾斜させた場
合、当該試料中の観察対象領域２１は、太線２１ａで示
した位置から細線２１ｂで示した位置に移動する。この
場合におけるＸ軸及びＹ軸方向の位置ずれ量（ΔＸ，Δ
Ｙ）とＺ方向の位置ずれ量（ΔＺ）は、原理的には、幾
何学的に算出することが可能であるが、本実施例では、
試料ホルダや試料回動機構及び試料移動機構などの機械
的な構造部品に起因する誤差を併せて補正するため、電
子計算機に搭載した画像処理ソフトウエアを利用し、実
測によって求めた。なお、Ｚ方向の位置ずれ量（ΔＺ）
は、焦点ずれ量を意味するから、電子顕微鏡の焦点調整
摘みのノッチ数又は自動焦点調整装置における電子光学
系の制御電流から近似的に求めることも可能である。
【００１７】本発明者は、結晶構造が既知であるシリコ
ン基板を標準試料として使用し、当該試料を電子顕微鏡
に搭載した後、傾斜中又は傾斜前後の電子顕微鏡像を撮
像装置から取り出して電子計算機に記録し、記録像を画
像処理することによって所望の異なる傾斜角度における
標準試料中の標的領域（識別が容易な結晶構造部分）位
置ずれ量を実測した。先ず、図６に示すように、或る試
料傾斜角θ1 における電子顕微鏡像を電子計算機のディ
スプレー上に表示し、選択した特定の標的領域について
その座標（Ｘ1，Ｙ1）を求めた。次に、別の試料傾斜角
θ2 における電子顕微鏡像を電子計算機のディスプレー
上に表示して当該標的領域の位置ずれ後の座標（Ｘ2，
Ｙ2）を求め、両座標の差を演算することにより、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を得た。
ン基板を標準試料として使用し、当該試料を電子顕微鏡
に搭載した後、傾斜中又は傾斜前後の電子顕微鏡像を撮
像装置から取り出して電子計算機に記録し、記録像を画
像処理することによって所望の異なる傾斜角度における
標準試料中の標的領域（識別が容易な結晶構造部分）位
置ずれ量を実測した。先ず、図６に示すように、或る試
料傾斜角θ1 における電子顕微鏡像を電子計算機のディ
スプレー上に表示し、選択した特定の標的領域について
その座標（Ｘ1，Ｙ1）を求めた。次に、別の試料傾斜角
θ2 における電子顕微鏡像を電子計算機のディスプレー
上に表示して当該標的領域の位置ずれ後の座標（Ｘ2，
Ｙ2）を求め、両座標の差を演算することにより、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向の位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）を得た。
【００１８】Ｚ軸方向の位置ずれ量（ΔＺ）は、図７に
示すように、フレネル縞の強度分布を計測することによ
って求めた。フレネル縞は、試料端部や結晶粒界、界面
等の電子顕微鏡像に現われる干渉縞の一種であって、不
足焦点の場合（図ａ）は明るい縞になり、過焦点の場合
（図ｂ）は暗い縞になる。正焦点の場合は、図示せざる
も、縞が消滅する。従って、本発明者は、画像処理によ
ってフレネル縞の強度分布を計測、この強度分布を既知
のフレネル縞の強度分布又は電子計算機の演算により求
めた強度分布（例えばマルチスライス法でシミュレート
したフレネル縞の強度分布）と比較することによってＺ
軸方向の位置ずれ量（ΔＺ）を求めた。
示すように、フレネル縞の強度分布を計測することによ
って求めた。フレネル縞は、試料端部や結晶粒界、界面
等の電子顕微鏡像に現われる干渉縞の一種であって、不
足焦点の場合（図ａ）は明るい縞になり、過焦点の場合
（図ｂ）は暗い縞になる。正焦点の場合は、図示せざる
も、縞が消滅する。従って、本発明者は、画像処理によ
ってフレネル縞の強度分布を計測、この強度分布を既知
のフレネル縞の強度分布又は電子計算機の演算により求
めた強度分布（例えばマルチスライス法でシミュレート
したフレネル縞の強度分布）と比較することによってＺ
軸方向の位置ずれ量（ΔＺ）を求めた。
【００１９】同様の予備作業を複数の標的領域について
繰り返して実行し、それらの位置ずれ量を電子計算機の
記憶装置に格納した。
繰り返して実行し、それらの位置ずれ量を電子計算機の
記憶装置に格納した。
【００２０】実際の試料観察は、電子計算機に記憶させ
た位置ずれ量の情報を用いて行なった。先ず、実試料の
傾斜角度を０度（電子線光軸との直交面）に維持し、当
該試料の電子顕微鏡像を電子計算機のディスプレー上で
観察しながら、同計算機を用いて試料移動機構を駆動
し、特定の観察対象領域（例えば図５の観察対象領域２
１ａ）が視野の中心に来るようにした。次に、試料回動
機構により所望の角度θだけ実試料を傾斜させ、この状
態で電子計算機による演算を開始した。電子計算機は、
予め記憶した位置ずれ量の情報に基づき傾斜角度θにお
けるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置ずれ量（図
５におけるΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を求め、その位置ずれ量
の逆符号の値の位置補正信号を生成して試料移動機構制
御系８（図１参照）に送り込んだ。同制御系は、試料移
動機構を動作させ、試料傾斜後の観察対象領域（図５に
おける２１ｂ）が試料傾斜前の空間位置に戻るように実
試料の位置を移動した。実試料の傾斜角度を変化させた
場合も、同様の操作を繰り返した。傾斜角度毎に行った
以上の位置補正において、実試料の観察対象領域２１は
試料ホルダ４の実際の回動中心となるため、この領域を
電子顕微鏡像において常に一定の位置で且つ正焦点で観
察できた。観察者が行なう操作は、実試料傾斜角度及び
観察対象領域の指定のみであり、その後の操作は、すべ
て電子計算機を用いて行なった。
た位置ずれ量の情報を用いて行なった。先ず、実試料の
傾斜角度を０度（電子線光軸との直交面）に維持し、当
該試料の電子顕微鏡像を電子計算機のディスプレー上で
観察しながら、同計算機を用いて試料移動機構を駆動
し、特定の観察対象領域（例えば図５の観察対象領域２
１ａ）が視野の中心に来るようにした。次に、試料回動
機構により所望の角度θだけ実試料を傾斜させ、この状
態で電子計算機による演算を開始した。電子計算機は、
予め記憶した位置ずれ量の情報に基づき傾斜角度θにお
けるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置ずれ量（図
５におけるΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）を求め、その位置ずれ量
の逆符号の値の位置補正信号を生成して試料移動機構制
御系８（図１参照）に送り込んだ。同制御系は、試料移
動機構を動作させ、試料傾斜後の観察対象領域（図５に
おける２１ｂ）が試料傾斜前の空間位置に戻るように実
試料の位置を移動した。実試料の傾斜角度を変化させた
場合も、同様の操作を繰り返した。傾斜角度毎に行った
以上の位置補正において、実試料の観察対象領域２１は
試料ホルダ４の実際の回動中心となるため、この領域を
電子顕微鏡像において常に一定の位置で且つ正焦点で観
察できた。観察者が行なう操作は、実試料傾斜角度及び
観察対象領域の指定のみであり、その後の操作は、すべ
て電子計算機を用いて行なった。
【００２１】以上の補正操作は、標準試料を用いて電子
顕微鏡に記憶させた位置ずれ量の情報を用いて行なうも
のであるが、本発明の目的とする試料位置の補正は、実
試料を傾斜して観察する過程で求めた位置ずれ情報を用
いて行なうこともできる。即ち、実試料を電子顕微鏡に
搭載し、当該試料の電子顕微鏡像を電子計算機のディス
プレー上で観察しながら試料傾斜角度を変化させ、前記
の場合と同様の要領により、特定の観察対象領域につい
て傾斜前後の位置ずれ量を求める。このようにして求め
た位置ずれ量の情報に基づいて位置補正信号を生成すれ
ば、標準試料について位置ずれ量を測定して電子計算機
に記録するという煩雑な予備作業を省略することが可能
である。
顕微鏡に記憶させた位置ずれ量の情報を用いて行なうも
のであるが、本発明の目的とする試料位置の補正は、実
試料を傾斜して観察する過程で求めた位置ずれ情報を用
いて行なうこともできる。即ち、実試料を電子顕微鏡に
搭載し、当該試料の電子顕微鏡像を電子計算機のディス
プレー上で観察しながら試料傾斜角度を変化させ、前記
の場合と同様の要領により、特定の観察対象領域につい
て傾斜前後の位置ずれ量を求める。このようにして求め
た位置ずれ量の情報に基づいて位置補正信号を生成すれ
ば、標準試料について位置ずれ量を測定して電子計算機
に記録するという煩雑な予備作業を省略することが可能
である。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、試料傾斜角度の変化に
対する観察対象領域の位置ずれを１０ｎｍオーダ以下の
精度で補正することができるため、試料を任意の角度で
傾斜させながら、その結晶構造を高倍率かつ同一視野、
正焦点で観察することが可能となる。しかも、試料の観
察対象領域の位置ずれ量を、従来技術の１００分の１以
下に改善することが可能である。
対する観察対象領域の位置ずれを１０ｎｍオーダ以下の
精度で補正することができるため、試料を任意の角度で
傾斜させながら、その結晶構造を高倍率かつ同一視野、
正焦点で観察することが可能となる。しかも、試料の観
察対象領域の位置ずれ量を、従来技術の１００分の１以
下に改善することが可能である。
【図１】本発明に係る電子顕微鏡装置の一実施例を示す
全体構成図。
全体構成図。
【図２】試料移動機構及び試料回動機構の一具体例を示
す斜視図。
す斜視図。
【図３】試料回動機構の詳細構造を説明するための試料
ホルダ先端部斜視図。
ホルダ先端部斜視図。
【図４】試料移動機構の変形例を示す試料ホルダ先端部
斜視図。
斜視図。
【図５】観察対象領域の位置ずれ補正を説明するための
概念図。
概念図。
【図６】電子顕微鏡像に現われる観察対象領域の位置ず
れ量を示す説明図。
れ量を示す説明図。
【図７】電子顕微鏡像に現われるフレネル縞の強度分布
を示す説明図。
を示す説明図。
１…電子銃、２…照射レンズ系、３…結像レンズ系、４
…試料ホルダ、５…試料移動機構、６…試料回動機構、
７…試料移動機構制御系、８…試料回動機構制御系、９
…電子顕微鏡本体制御系、１０…撮像装置、１１…電子
計算機、１２…カメラ室、１３…螢光板、１４…試料、
１５…Ｘ軸方向アクチュエータ、１６…Ｙ軸方向アクチ
ュエータ、１７…Ｚ軸方向アクチュエータ、１８…試料
台、１９…ロッド、２０…バネ、２１…観察対象領域、
２２…円柱状ピエゾ素子、３０…軸。
…試料ホルダ、５…試料移動機構、６…試料回動機構、
７…試料移動機構制御系、８…試料回動機構制御系、９
…電子顕微鏡本体制御系、１０…撮像装置、１１…電子
計算機、１２…カメラ室、１３…螢光板、１４…試料、
１５…Ｘ軸方向アクチュエータ、１６…Ｙ軸方向アクチ
ュエータ、１７…Ｚ軸方向アクチュエータ、１８…試料
台、１９…ロッド、２０…バネ、２１…観察対象領域、
２２…円柱状ピエゾ素子、３０…軸。
Claims (11)
- 【請求項１】電子線源と、電子線を集束して試料に照射
するための照射レンズ系と、試料を搭載するための試料
ホルダと、試料の電子顕微鏡像を結像させるための結像
レンズ系と、電子顕微鏡像を検出して電気信号に変換す
るための撮像装置と、電子線軸と直交する面に対して試
料を傾斜させるための試料回動機構と、試料位置を調整
するための試料移動機構と、試料回動機構及び試料移動
機構を制御するための制御手段を少なくとも備えた電子
顕微鏡装置において、前記制御手段は、試料傾斜時に発
生する観察対象領域の位置ずれの補正信号を生成するた
めの手段を含むものであり、かつ、前記試料移動機構
は、当該信号生成手段による位置補正信号を受けて動作
し、観察対象領域が試料傾斜前の空間位置に戻るように
試料位置を補正する機能を有するものであることを特徴
とする電子顕微鏡装置。 - 【請求項２】リニアアクチュエータを用いて前記試料移
動機構を構成したことを特徴とする請求項１に記載の電
子顕微鏡装置。 - 【請求項３】ピエゾ素子からなるアクチュエータを用い
て前記試料移動機構を構成したことを特徴とする請求項
１に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項４】アバランシェ増倍撮像素子を用いて前記撮
像装置を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれか一に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項５】電子線光軸方向における断面形状が試料搭
載部付近で薄くなるように前記試料ホルダを形成したこ
とを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一に記載
の電子顕微鏡装置。 - 【請求項６】前記補正信号生成手段は、撮像装置の出力
信号（電子顕微鏡像）を処理することにより、所望の異
なる傾斜角度における標準試料中の標的領域の位置ずれ
量を検出するための画像処理手段と、検出した位置ずれ
量の情報を格納するための記憶手段を備え、かつ、観察
者による実試料傾斜角度及び観察対象領域の指定があっ
た場合、当該記憶手段に格納されている情報に基づいて
位置補正信号を生成するように構成されていることを特
徴とする請求項１〜請求項６に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項７】前記画像処理手段は、標準試料の傾斜前後
における電子顕微鏡像を比較することにより、電子線光
軸に直交する面における標的領域の位置ずれ量を検出す
るように構成されていることを特徴とする請求項６に記
載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項８】前記画像処理手段は、標準試料の電子顕微
鏡像に現われたフレネル縞の強度分布を計測することに
より、電子線光軸方向における標的領域の位置ずれ量を
検出するように構成されていることを特徴とする請求項
６に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項９】前記補正信号生成手段は、撮像装置の出力
信号（電子顕微鏡像）を処理することにより、設定され
た特定の傾斜角度における実試料中の観察対象領域の位
置ずれ量を検出するための画像処理手段を備え、かつ、
検出した位置ずれ量に基づいて位置補正信号を生成する
ように構成されていることを特徴とする請求項１〜請求
項６に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項１０】前記画像処理手段は、実試料の傾斜前後
における電子顕微鏡像を比較することにより、電子線光
軸に直交する面における観察対象領域の位置ずれの量を
検出するように構成されていることを特徴とする請求項
９に記載の電子顕微鏡装置。 - 【請求項１１】前記画像処理手段は、実試料の電子顕微
鏡像に現われたフレネル縞の強度分布を計測することに
より、電子線光軸方向における観察対象領域の位置ずれ
の量を計測するように構成されていることを特徴とする
請求項９に記載の電子顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6239784A JPH08106873A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 電子顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6239784A JPH08106873A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 電子顕微鏡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08106873A true JPH08106873A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17049838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6239784A Pending JPH08106873A (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 電子顕微鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08106873A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004008475A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Sii Nanotechnology Inc. | イオンビーム装置およびイオンビーム加工方法、ホルダ部材 |
| JP2007129214A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Fei Co | ステージ組立体、そのようなステージ組立体を含む粒子光学装置、及び、そのような装置において試料を処理する方法 |
| JP2009016103A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | National Institute Of Information & Communication Technology | 多価イオンビーム照射方法及び装置 |
| EP2056332A1 (en) | 2007-10-29 | 2009-05-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Displacement correction of a sample stage for an eucentric rotation in a charged particle microscope |
| WO2010010771A1 (ja) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| US7851769B2 (en) | 2007-10-18 | 2010-12-14 | The Regents Of The University Of California | Motorized manipulator for positioning a TEM specimen |
| US7884326B2 (en) | 2007-01-22 | 2011-02-08 | Fei Company | Manipulator for rotating and translating a sample holder |
| JP2011175908A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | National Institute For Materials Science | 試料ホルダおよび走査型透過電子顕微鏡 |
| WO2019180904A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
| WO2020235091A1 (ja) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の制御方法 |
| JP2022533716A (ja) * | 2019-05-20 | 2022-07-25 | エルディコ サイエンティフィック エージー | 荷電粒子結晶学用回折計 |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP6239784A patent/JPH08106873A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7297944B2 (en) | 2002-07-12 | 2007-11-20 | Sii Nanotechnology Inc. | Ion beam device and ion beam processing method, and holder member |
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| US7863564B2 (en) | 2007-10-29 | 2011-01-04 | Hitachi High-Technologies Corporation | Electric charged particle beam microscope and microscopy |
| EP2056332A1 (en) | 2007-10-29 | 2009-05-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Displacement correction of a sample stage for an eucentric rotation in a charged particle microscope |
| JP2010033725A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
| WO2010010771A1 (ja) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| US8928485B2 (en) | 2008-07-25 | 2015-01-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged corpuscular ray apparatus |
| JP2011175908A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | National Institute For Materials Science | 試料ホルダおよび走査型透過電子顕微鏡 |
| WO2019180904A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡 |
| CN111566775A (zh) * | 2018-03-23 | 2020-08-21 | 株式会社日立高新技术 | 电子显微镜 |
| JPWO2019180904A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2021-01-14 | 株式会社日立ハイテク | 電子顕微鏡 |
| US11164717B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-11-02 | Hitachi High-Tech Corporation | Electron microscope |
| CN111566775B (zh) * | 2018-03-23 | 2023-06-13 | 株式会社日立高新技术 | 电子显微镜 |
| JP2022533716A (ja) * | 2019-05-20 | 2022-07-25 | エルディコ サイエンティフィック エージー | 荷電粒子結晶学用回折計 |
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