JPH10214587A

JPH10214587A - 立体観察用走査透過電子顕微鏡及び立体画像形成システム

Info

Publication number: JPH10214587A
Application number: JP1667697A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kakibayashi; 博司柿林; Kuniyasu Nakamura; 邦康中村; Ruriko Tokida; るり子常田; Masanari Takaguchi; 雅成高口; Sakae Saito; 栄斎藤; Mikio Ichihashi; 幹雄市橋; Shigeto Isagozawa; 成人砂子沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】試料傾斜を行なわずに種々の方向から試料を観
察できる電子顕微鏡光学系を構成することによって、試
料の立体像を高精度で、簡便にかつ短時間で観察するこ
とが可能な立体観察用走査透過電子顕微鏡装置を提供す
る。【解決手段】電子銃1と照射・対物レンズ2と入射電子用
走査コイル3と入射電子用偏向コイル11と電子検出器か
ら成る電子光学系を2式設置し、かつ該2式の電子光学系
の光軸が試料位置で直交するように配置する。また、前
記2式の電子光学系には、各々に試料10と電子検出器の
間に配置された散乱電子用偏向コイル12を具備させる。【効果】立体化画像処理に必要な全ての電子顕微鏡像
を、試料の傾斜，及び観察視野ずれや焦点外れの補正操
作をせずに、簡便にかつ短時間で撮影、記録することが
可能となる。これによって観察に要する時間を、従来技
術の100分の1以下にすることができる。更に、観察方向
の設定精度が従来技術より1桁以上高いため、立体像の
再構成精度を10％以上改善することも可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイスや材
料中の微細パターン形状、析出物、不純物、欠陥などを
立体的に観察することに好適な電子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体観察用走査透過電子顕微鏡は
図４に示す構成になっている。電子銃１、照射・対物レ
ンズ２、入射電子用走査コイル３、試料ステージ４、試
料ステージ駆動系５、電子−光変換用のシンチレータ６
とライトガイド７と光電子増倍管８からなる電子検出
器、画像処理系と制御系を含む制御ユニット９から構成
されている。

【０００３】電子銃１から放出された100〜300keVに加
速された電子線は、照射・対物レンズ２によって収束さ
れ、太さが数nm以下の入射電子線となって試料１０に照
射される。試料１０に入射した電子は、試料１０を構成
する原子によって散乱された散乱電子となって、ドーナ
ツ形のシンチレータ６に到達する。前記散乱電子はシン
チレータ６内で光子に変換され、ライトガイド７を伝っ
た後に光電子増倍管８内で増幅され、電気信号として出
力される。該出力信号を入射電子用走査コイル３による
入射電子線の試料上における走査と同期して制御ユニッ
ト９のモニタ上に輝度変調表示すれば、試料の内部構造
を反映した散乱電子コントラストを有する電子顕微鏡像
が観察される。

【０００４】前記散乱電子コントラストは、結像に用い
られる散乱電子の散乱角度範囲によって変化する。該散
乱角度範囲は、ドーナツ形のシンチレータ６の内外径と
試料１０からの距離(カメラ長)によって決まる。散乱角
がおよそ５０mradから２００mradの時(例えばカメラ長
が５０mm、シンチレータの内径が５mm、外径が２０mmに
相当)に、立体観察に適した散乱電子コントラスト(厚さ
と原子番号に依存)が得られる。

【０００５】立体観察は、図５に示す手順で行なわれ
る。先ず、観察用試料を試料ステージ４に含まれる試料
ホルダにセットする。次に、該試料ホルダを電子顕微鏡
の試料室に挿入する。制御ユニット９を用いて電子線加
速電圧、入射電子線の直径や電流などの電子線照射条件
および像倍率、焦点、非点などの結像条件を設定した後
に、試料ステージ４と試料ステージ駆動系５のθ傾斜機
構を用いて試料ステージ４上の試料ホルダを所望の角度
に傾斜する。

【０００６】次に、試料ステージ４と試料ステージ駆動
系５のＸ，Ｙ微動機構を用いて、試料中の立体観察する
視野を制御ユニット９のモニタ上の撮影画面中央に移動
する。更に、試料ステージ４と試料ステージ駆動系５の
Ｚ微動機構を用いて、像の焦点を調整する。

【０００７】ここで最初の試料傾斜角度θ₁における電
子顕微鏡像を撮影、記録する。試料の傾斜角度ステップ
Δθを例えば２°、傾斜角度範囲を例えばθ₁＝−５０
°からθn＝＋５０°までとして、試料傾斜から撮影、
記録までの操作をn回繰り返す(前記の角度条件ではn＝
５１回繰り返す)。前記操作によって記録されたｎ枚の
画像データを、制御ユニット９の画像処理系に搭載され
た３次元再構成ソフト(一般にはフィルター補正逆投影
法)を用いて立体化画像処理し、得られた立体像が制御
ユニット９のモニタ上に表示される。

【０００８】このような従来の立体観察用走査透過電子
顕微鏡に関連するものとして、例えば特開平４−３３７
２３６号公報が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、立
体化画像処理に必要な様々な方向から試料を観察した電
子顕微鏡像を、試料を傾斜して観察することによって得
ている。該試料傾斜の操作は、観察中の電子顕微鏡像に
様々な障害をもたらす。

【００１０】先ず、傾斜に伴って試料位置が変化するた
め、観察視野が電子顕微鏡の光軸からずれてしまい、像
表示モニタから該観察視野が失われてしまう場合があ
る。観察視野を像表示モニタ上に戻すためには、試料傾
斜後に試料ステージ駆動系５のＸ，Ｙ微動機構を用いて
試料ステージ４を移動させ失われた観察視野を探すか、
試料傾斜中における像表示モニタ上の観察視野のずれ方
向を確認しておき、前記Ｘ，Ｙ微動機構を用いて前記観
察視野のずれ方向とは逆方向に試料を移動させ、試料傾
斜中でも像表示モニタ上から観察視野が失われないよう
にする必要がある。傾斜に伴う試料位置の変化は、
Ｘ，Ｙ方向のみならずＺ方向にも発生する。該Ｚ方向の
位置変化は、像の焦点位置からの外れ、すなわち像のボ
ケをもたらす。像の焦点を合わせるために、照射・対物
レンズ２の励磁電流を調整しても良いが、Ｚ方向の位置
変化が大きいと前記励磁電流の調整幅も大きくなるた
め、像倍率が変化してしまう問題が生ずる。

【００１１】従って、試料ステージ駆動系５のＺ微動機
構を用いてＺ方向の位置変化を補正することが必須であ
る。上記の視野ずれおよび焦点外れ補正は自動化する技
術が確立されていないため、観察者がマニュアルで試料
ステージ駆動系５を制御する必要がある。しかも試料傾
斜毎に数十回も前記補正を繰り返さなければならないの
で、多大な労力と時間を要する。

【００１２】試料傾斜に伴う別な障害として、立体化画
像処理の精度を低下させるという問題がある。立体化画
像処理において、試料の傾斜角度は立体化の精度を決め
る重要なパラメータとなるため、設定した傾斜角度と実
際の傾斜角度が正確に一致していることが必須条件とな
る。もし、両者の角度がずれていれば、立体化画像処理
によって構築された立体像には、傾斜角度の誤差による
アーティファクト（偽像）が発生し、実際の立体像との
一致精度が悪くなる。

【００１３】従って、試料ステージ４の傾斜軸は振れや
軸ずれが全く無い高精度な角度制御ができることが重要
である。しかしながら、試料ステージ４や試料ステージ
駆動系５の加工精度や動作中の摩擦、バックラッシュ等
により、傾斜軸の振れや軸ずれは必ず発生するため、傾
斜角度精度を0.1°以下にすることは困難であり、立体
像の精度が10％以上低下することは避けられない。

【００１４】本発明の目的は、試料の傾斜を行なわずに
種々の方向から試料を観察できる電子顕微鏡光学系を構
成することによって、試料の立体像を高精度で、簡便に
かつ短時間で観察することが可能な立体観察用走査透過
電子顕微鏡装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電子銃と照射・対物レンズと入射電子用走査コイル
と入射電子用偏向コイルと電子検出器から成る電子光学
系を２式設置し、かつ該２式の電子光学系の光軸が試料
位置で直交するように配置する。また、前記２式の電子
光学系には、各々に試料と電子検出器の間に配置された
散乱電子用偏向コイルを具備させる。

【００１６】すなわち、本発明の請求項１に記載の第１
の発明は、加速した電子線を収束して試料に照射するた
めの電子銃および照射・対物レンズ、前記電子線を試料
上で走査するための入射電子用走査コイル、前記電子線
の試料への照射角度を変化させるための入射電子用偏向
コイル、試料内で散乱した散乱電子を検出する電子検出
器、検出された電子強度の画像化や画像処理を行なうた
めの画像処理系、および電子銃、レンズ、走査・偏向コ
イル、試料ステージなどを制御するための制御系を備
え、かつ前記電子銃および照射・対物レンズと前記入射
電子用走査コイルと前記入射電子用偏向コイルと前記電
子検出器から成る電子光学系は２式具備され、かつ該２
式の電子光学系の光軸が試料位置で互いに直交するよう
に配置されてなる立体観察用走査透過電子顕微鏡であ
る。

【００１７】また、請求項２に記載の第２の発明は、請
求項１記載の立体観察用走査透過電子顕微鏡において、
前記２式の電子光学系が、各々に試料と電子検出器の間
に配置された散乱電子用偏向コイルを具備するものであ
る。

【００１８】また、請求項３に記載の第３の発明は、請
求項１または請求項２記載の立体観察用走査透過電子顕
微鏡において、前記２式の電子光学系の各々が、散乱電
子用偏向コイルと電子検出器の間に配置された散乱角制
限絞りを具備するものである。また、請求項４に記載
の第４の発明は、請求項３記載の立体観察用走査透過電
子顕微鏡において、前記散乱角制限絞りが、ドーナツ形
開口部からなるものである。

【００１９】また、請求項５に記載の第５の発明は、請
求項４記載の立体観察用走査透過電子顕微鏡において、
前記散乱角制限絞りが、異なる内外径寸法を有する複数
種類の前記ドーナツ形開口部からなるものである。

【００２０】また、請求項６に記載の第６の発明は、加
速した電子線を収束して試料に照射するための電子銃お
よび照射・対物レンズ、前記電子線を試料上で走査する
ための入射電子用走査コイル、前記電子線の試料への照
射角度を変化させるための入射電子用偏向コイル、試料
内で散乱した散乱電子を検出する電子検出器、検出され
た電子強度の画像化や画像処理を行なうための画像処理
系、および電子銃、レンズ、走査・偏向コイル、試料ス
テージなどを制御するための制御系を有し、かつ前記電
子銃および照射・対物レンズと前記入射電子用走査コイ
ルと前記入射電子用偏向コイルと前記電子検出器から成
る電子光学系については２式備え、かつ該２式の電子光
学系の光軸が試料位置で該試料の垂線に対しそれぞれ−
４５°，４５°をなすように配置されてなる立体観察用
走査透過電子顕微鏡を具備し、前記２式の電子光学系に
よる電子線照射角度をそれぞれ試料表面上の垂線に対し
−４５°＋αと４５°＋αとに設定して撮像した電子顕
微鏡像及び前記２式の電子光学系による電子線照射角度
をそれぞれ試料表面上の垂線に対し−４５°−αと４５
°−αとなるように設定して撮像した電子顕微鏡像の、
計４つの観察方向における電子顕微鏡像を基に立体像を
再構築するよう構成された立体画像形成システムであ
る。

【００２１】また、請求項７に記載の第７の発明は、請
求項６記載の立体画像形成システムにおいて前記αを1.
3°〜2.6°の範囲内に設定するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の第１の実施の形態
について図１及び２を用いて説明する。図１は本発明の
第１の実施形態で用いる立体観察用走査透過電子顕微鏡
の構成図である。図４に示した構成との違いは、電子銃
１と照射・対物レンズ２と入射電子用走査コイル３と電
子検出器(電子−光変換用のシンチレータ６とライトガ
イド７と光電子増倍管８から成る)から成る電子光学系
を２式具備し、かつ該２式の電子光学系の光軸が試料位
置で直交するように配置されていることである。また、
前記２式の電子光学系は、各々に入射電子用偏向コイル
１１(照射・対物レンズ２と試料１０の間に配置)と散乱
電子用偏向コイル１２(試料１０と電子検出器の間に配
置)を具備していることである。

【００２３】上記以外の装置構成や制御ユニット９によ
る制御内容等は図４の場合と同様である。前記入射電子
用偏向コイル１１及び散乱電子用偏向コイル１２は、Ｘ
及びＹ方向偏向用の偏向コイルの組が２段重ねられてお
り、前段偏向コイルで曲げられた電子線を後段偏向コイ
ルで振り戻すことができる。従って、先ず、入射電子用
偏向コイル１１では、前、後段偏向コイルに印加する電
流を制御ユニット９を用いて調整することにより、試料
１０に入射する電子線の角度を光軸からαだけ傾けるこ
とができる(図１で試料１０の上側に破線で示した電子
線経路)。

【００２４】一方、散乱電子用偏向コイル１２では、前
記入射電子用偏向コイル１１と同様の操作により、試料
から散乱角度０°で放出された電子線を光軸上すなわち
ドーナツ形シンチレータ６の中央に振り戻すことができ
る(図１で試料１０の下側に破線で示した電子線経路)。
これによって、入射電子線の角度を光軸に対して±αの
範囲で変化させることと、電子検出器で検出される散乱
電子の散乱角度を入射電子線の角度に依らず一定に保つ
ことが同時に可能となる。

【００２５】従って、図４において試料１０を角度±α
の範囲で傾斜した場合と同様の像観察が達成できる。図
１に示した構成では、上記の光学系２式を、それらの光
軸が試料１０の位置で直交するように配置しているの
で、実質的には図４において試料１０を角度−45°±α
および角度＋45°±αの範囲で傾斜した場合と等価であ
る。

【００２６】本発明における立体化画像処理の３次元再
構成ソフトとしては、上記構成に適した代数的方法(詳
細については、例えば、電子通信学会論文誌’８４／１
Vol.J67−D No.1 PP. 41-48 に記述されている)を用い
る。図４の構成に対して一般に用いられているフィルタ
ー補正逆投影法は、基本的には試料を全方向から観察し
た投影像を逆投影して立体像を構築するものであるた
め、試料傾斜の角度範囲は極力大きく、かつ傾斜角度ス
テップは極力小さい方が画像立体化精度を向上できるも
のであった。

【００２７】これに対して前記代数的方法は、以下のよ
うにして立体像を構築する。立体構造は、スライスを積
み重ねたものと見做す。そこで、このスライスをＭ個の
標本点から作られるｍ次元ベクトルｆによって定義し、
このスライスの投影デ−タをＮ個の標本点から作られる
ｎ次元ベクトルｇによって定義する。両者の関係は投影
システム［Ａ］によって、ｇ＝［Ａ］ｆと書ける。この
関係式を基に、ｇからｆを求める。このｆを全スライス
について求め、積み重ねると立体像が得られる。
［Ａ］は観察方向の数や電子顕微鏡像をＡＤ変換したと
きの画素数などに依存する行列式であるが、観察方向の
数が４である時に最も解の収束性が良いことが分かって
いる。前記４方向は電子顕微鏡像の画素数に依存し、例
えば、2048画素では試料表面の垂線に対する角度が−45
°±1.3°および＋45°±1.3°の４種類、1024画素では
−45°±1.9°および＋45°±1.9°の４種類、512画素
では−45°±2.6°および＋45°±2.6°の４種類であ
る。前記角度は図１で示したαを±1.3°,±1.9°およ
び±2.6°に選択することにより全て設定できる。ま
た、これらの角度は、入射電子用偏向コイル１１の性能
で十分に達成可能な角度範囲にある。このように前記代
数的方法は前記フィルター補正逆投影法と比較して観察
方向の数が少ないという長所がある。

【００２８】上記の装置構成によって達成される本実施
の形態の特徴は、従来技術の立体観察において、試料を
種々の方向から観察するために必須であった試料を傾斜
することを必要としないことである。従って、従来技術
において、試料傾斜に伴い発生していた障害、すなわ
ち、観察視野ずれ及び焦点外れが解消されるため、試料
傾斜毎に行なっていた前記観察視野ずれ及び焦点外れの
補正操作が全く不要となる。

【００２９】当然の如く、試料ステージ４および試料ス
テージ駆動系５において、θ傾斜機構が不要となるた
め、前記試料ステージ４および試料ステージ駆動系５の
機構の簡略化とコスト低減も図れる。また、入射電子用
偏向コイル１１によって曲げられる入射電子線の角度誤
差は、大きく見積もっても0.01°以下であり、図４の構
成において試料傾斜軸振れや軸ずれによって低下してい
た立体化画像処理後の立体像の精度を10％以上改善でき
る。

【００３０】次に、本実施の形態における立体観察の手
順を図２を用いて説明する。試料１０を試料ホルダにセ
ットする操作から電子顕微鏡の電子線照射及び結像条件
を設定する操作までは、従来技術と同様である。但し、
この時観察される電子顕微鏡像は、図１に示した２式の
光学系によって90°異なる方向から試料１０を観察した
２つの像であり、該２つの像が制御ユニット９の２つの
モニタ上に各々表示される。

【００３１】次に、試料ステージ４及び試料ステージ駆
動系５のＸ，Ｙ駆動機構を制御ユニット９により制御し
て、試料中の立体観察しようとする観察視野を制御ユニ
ット９のモニタ上の撮影画面の中央に移動させる。次
に、前述の如く電子線照射角度(光軸に対する入射電子
線の角度)，＋αを撮影する電子顕微鏡像の画素数に応
じて設定し、電子顕微鏡像を撮影する。ここで撮影され
る像の観察方向は、試料表面の垂線に対する角度が−45
°＋αと＋45°＋αの２方向である。

【００３２】次に、上記と同様にして電子線照射角度を
−αに設定し電子顕微鏡像を撮影する。ここで撮影され
る像の観察方向は、試料表面の垂線に対する角度が−45
°−αと＋45°−αの２方向である。以上の操作で４つ
の観察方向からの像撮影が終了する。

【００３３】上記のように、本実施の形態によれば、立
体化画像処理に必要な全ての電子顕微鏡像を、試料を傾
斜することなく、かつ観察視野ずれや焦点外れの補正操
作をすることなく、簡便にかつ短時間で撮影，記録する
ことが可能となった。これによって観察に要する時間
を、従来技術の１００分の１以下にすることができた。
更に、観察方向の設定精度が従来技術より１桁以上高い
ため、立体像の再構成精度を１０％以上改善することも
可能となった。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図３を用いて説明する。図３はこの実施の形態で用
いる立体観察用走査透過電子顕微鏡の構成図である。図
１に示した本発明の第１の実施の形態の構成との違い
は、散乱電子用偏向コイル１２と電子検出器１４の間に
散乱角制限絞り１３が具備されていることと、電子検出
器１４として、従来技術や本発明の第１の実施の形態で
用いたタイプに加え、撮像装置を用いることもできる。

【００３５】散乱角制限絞り１３は、結像に用いられる
散乱電子の散乱角度の上限及び下限を設定するものであ
る。厚さ十〜数百μｍの薄板(材料は例えばMo)に、複数
個の開口部を配列したものであり、該開口部の形状はド
ーナツ形である。開口部の加工は板厚と開口径に応じ
て、機械加工、写真製版を用いた化学研磨、放電加工な
どで行う。各開口部には、その中央部の円形薄板を支え
るためのブリッジを設ける。

【００３６】開口部の内径dと外径D₁は、例えばdを0.
5，1.5，3.0，5.0mmとし、D₁を全開口について10mmとす
る。前記ブリッジの幅は、例えば最小内径dの10％以下
にする。開口径の選択は、散乱角制限絞り１３を支持し
ている散乱角制限絞り駆動機構を用いて行う。該散乱角
制限絞り駆動機構は、従来技術の可動絞り駆動機構と同
様の構造を有する。

【００３７】電子検出器１４のタイプとしては、例えば
以下の３つがある。

【００３８】第１のタイプは、本発明の第１の実施の形
態で用いたタイプと同様であるが、シンチレータ６の形
状がドーナツ形ではなく円形である。シンチレータ６の
材料としては、例えばAgドープZnS、Cd,S,AgドープZn
S、EuドープSr₂P₂O₇、YAG、EuドープCaF₂、CeドープGd₂
SiO₅、CeドープY₂SiO₅、CeドープLu₂SiO₅、Pr,Ce,Fドー
プGd₂O₂S等を用いる。シンチレータ６の条件は、電子顕
微鏡の加速電圧(汎用型では100〜300kV)に相当するエネ
ルギーを持つ電子線に対して、発光出力が大きく、劣化
が少なく、かつ入射した電子線の広がりが小さいことで
ある。シンチレータ６の厚さは、入射した電子線が広が
り、電子顕微鏡像がボケないようにするために数十μm
程度にする。また、表面にチャージアップ防止のために
Al膜を数十nmの厚さに蒸着する。

【００３９】第２のタイプは、円形のシンチレータ６で
電子−光変換された後の光子をＣＣＤ(charge coupled
device)で検出する。

【００４０】第３のタイプは、上記光子を信号電荷のア
バランシェ増倍を用いた撮像素子で検出する。但し、こ
のタイプではシンチレータ６における光像を前記信号電
荷のアバランシェ増倍を用いた撮像素子の光電面に結像
するために光学レンズが必要である。該光学レンズに
は、光強度のロスを少なくするために、口径に対する焦
点距離の短い、小さなF値を持つものを用いる。

【００４１】上記第２及び第３のタイプは画素を有する
撮像素子を用いるので、光子検出面の動作領域の形状を
ドーナツ形に制御することや、検出後の画像処理でドー
ナツ形領域の画素からのみ強度データを抽出することが
できる。従って、散乱角制限絞り１３を用いずに散乱電
子の検出角度範囲を制御することもできる。

【００４２】次に、散乱角制限絞り１３を用いた場合
に、電子検出器１４の検出面(シンチレータ表面)上で設
定される散乱電子の散乱角範囲がどのように決まるかを
説明する。試料１０と散乱角制限絞り１３の間隔をＬ、
散乱角制限絞り１３と電子検出器１４の間隔をａ、電子
検出器１４の検出面の直径をＷとする。本実施の形態で
は，例えばＬ＝25mm、ａ＝25mm、Ｗ＝20mmとする。

【００４３】電子検出器１４で検出可能な散乱電子の最
大角は、検出面の半径（Ｗ／２）を試料１０と電子検出
器１４の間隔で除算したもの、すなわち、10/(25＋25)
≒0.2radである。同様にして、散乱角制限絞り１３の開
口部を通過する散乱電子の散乱角は、下限が開口部内径
の2分の1(d/2)をＬで除算したもの、上限が開口部外径
の2分の1(D₁/2)をＬで除算したものとなり、上記の例で
示した開口径d=0.5, 1.5, 3.0, 5.0mm, D₁=10mmの場
合、下限が10, 30, 60, 100mrad、上限が200mradとな
る。

【００４４】本実施の形態での立体観察の手順は、本発
明の第１の実施の形態で示したものと同様である。但
し、図２で示した観察手順の「電子顕微鏡の電子線照射
及び結像条件を設定」の工程に、散乱角制限絞り１３の
開口径の選択工程が含まれる。上記のように、本発明を
用いれば、種々の散乱角範囲で散乱電子を検出できるの
で、散乱電子強度の角度分布のうち所望の角度範囲を用
いた結像が可能となった。これによって、試料を構成す
る元素のうち特定の元素をコントラスト強調した電子顕
微鏡像の観察、さらには該コントラストの定量測定と電
子散乱理論を用いたコントラスト計算との比較から原子
番号Ｚの決定すなわち原子種を同定することも可能とな
った。

【００４５】

【発明の効果】立体化画像処理に必要な全ての電子顕微
鏡像を、試料の傾斜，及び観察視野ずれや焦点外れの補
正操作をせずに、簡便にかつ短時間で撮影、記録するこ
とが可能となる。これによって観察に要する時間を、従
来技術の１００分の１以下にすることができる。更に、
観察方向の設定精度が従来技術より１桁以上高いため、
立体像の再構成精度を１０％以上改善することも可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による立体観察用走査透過電子顕微鏡の
第１の実施形態を示す構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態における立体観察手
順を示すフローチャート。

【図３】本発明による立体観察用走査透過電子顕微鏡の
第２の実施形態を示す構成図。

【図４】従来技術の立体観察用走査透過電子顕微鏡の構
成図。

【図５】従来技術の立体観察手順を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…電子銃、２…照射・対物レンズ、３…入射電子用走
査コイル、４…試料ステージ、５…試料ステージ駆動
系、６…シンチレータ、７…ライトガイド、８…光電子
増倍管、９…制御ユニット、１０…試料、１１…入射電
子用偏向コイル、１２…散乱電子用偏向コイル、１３…
散乱角制限絞り、１４…電子検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高口雅成東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者斎藤栄東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者市橋幹雄茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者砂子沢成人茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速した電子線を収束して試料に照射する
ための電子銃および照射・対物レンズ、前記電子線を試
料上で走査するための入射電子用走査コイル、前記電子
線の試料への照射角度を変化させるための入射電子用偏
向コイル、試料内で散乱した散乱電子を検出する電子検
出器、検出された電子強度の画像化や画像処理を行なう
ための画像処理系、および電子銃、レンズ、走査・偏向
コイル、試料ステージなどを制御するための制御系を備
え、かつ前記電子銃および照射・対物レンズと前記入射
電子用走査コイルと前記入射電子用偏向コイルと前記電
子検出器から成る電子光学系は２式具備され、かつ該２
式の電子光学系の光軸が試料位置で互いに直交するよう
に配置されてなる立体観察用走査透過電子顕微鏡。
【請求項２】前記２式の電子光学系が、各々に試料と電
子検出器の間に配置された散乱電子用偏向コイルを具備
する請求項１記載の立体観察用走査透過電子顕微鏡。
【請求項３】前記２式の電子光学系の各々が、散乱電子
用偏向コイルと電子検出器の間に配置された散乱角制限
絞りを具備する請求項１または２記載の立体観察用走査
透過電子顕微鏡。
【請求項４】前記散乱角制限絞りが、ドーナツ形開口部
からなる請求項３記載の立体観察用走査透過電子顕微
鏡。
【請求項５】前記散乱角制限絞りが、異なる内外径寸法
を有する複数種類の前記ドーナツ形開口部からなる請求
項４記載の立体観察用走査透過電子顕微鏡。
【請求項６】加速した電子線を収束して試料に照射する
ための電子銃および照射・対物レンズ、前記電子線を試
料上で走査するための入射電子用走査コイル、前記電子
線の試料への照射角度を変化させるための入射電子用偏
向コイル、試料内で散乱した散乱電子を検出する電子検
出器、検出された電子強度の画像化や画像処理を行なう
ための画像処理系、および電子銃、レンズ、走査・偏向
コイル、試料ステージなどを制御するための制御系を有
し、かつ前記電子銃および照射・対物レンズと前記入射
電子用走査コイルと前記入射電子用偏向コイルと前記電
子検出器から成る電子光学系については２式備え、かつ
該２式の電子光学系の光軸が試料位置で該試料の垂線に
対しそれぞれ−４５°，４５°をなすように配置されて
なる立体観察用走査透過電子顕微鏡を具備し、前記２式
の電子光学系による電子線照射角度をそれぞれ試料表面
上の垂線に対し−４５°＋αと４５°＋αとに設定して
撮像した電子顕微鏡像及び前記２式の電子光学系による
電子線照射角度をそれぞれ試料表面上の垂線に対し−４
５°−αと４５°−αとなるように設定して撮像した電
子顕微鏡像の、計４つの観察方向における電子顕微鏡像
を基に立体像を再構築するよう構成された立体画像形成
システム。
【請求項７】前記αが、1.3°〜2.6°の範囲にある請求
項６記載の立体画像形成システム。