WO2009123311A1 - 回折像取得方法、及び荷電粒子線装置 - Google Patents

回折像取得方法、及び荷電粒子線装置 Download PDF

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diffraction
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一寿 郷原
高志 土橋
雅成 高口
上村　理
太田　洋也
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株式会社日立製作所
国立大学法人北海道大学
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    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance

Definitions

  • the present invention relates to a diffraction image acquisition method and a charged particle beam apparatus, for example, a diffraction image acquisition method for irradiating a sample with a charged particle beam and detecting a charged particle beam generated from the sample to acquire a diffraction image of the sample. And a charged particle beam apparatus.
  • TED Transmission Electron Diffraction
  • LEED Low Energy Electron Diffraction
  • RHEED Reflected High Electron Electron Diffraction
  • the TED device configuration is close to TEM (Transmission Electron Microscope) and is often used in combination.
  • a TEM is a device that irradiates a sample with a parallel electron beam and projects the electrons transmitted through the sample onto a detector such as a fluorescent plate, a camera, a film, or an imaging plate using an electromagnetic lens for observation.
  • the resolution of a TEM that accelerates electrons at 200 kV is about 100 times lower than 0.025 mm, which is the original wavelength of an electron beam. It has been found that this main factor is the effect of aberrations inherent in the lens. Aberrations that affect resolution include spherical aberration, chromatic aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, and diffraction aberration.
  • a phase recovery method One method for avoiding a reduction in resolution of the electron microscope due to these aberrations.
  • the real image is restored using the target diffraction image. Therefore, it is necessary to obtain a more accurate diffraction image.
  • the diffraction image is usually distorted by distortion of the diffraction image surface, distortion by distortion, and the external environment of the apparatus. Therefore, in order to accurately restore the real image, it is necessary to correct the distortion.
  • Patent Document 1 proposes a spherical detector along the Ewald sphere.
  • the lens used in the electron microscope has a problem of distortion that changes depending on the off-axis distance from the optical axis, in addition to the bending of the diffraction image plane. Furthermore, there is a problem that the diffraction image is distorted by an external environment such as a magnetic field of the ion pump.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and provides a method for acquiring a diffraction image that can solve the problems of bending and / or distortion occurring in the diffraction image surface.
  • a sample is irradiated with a charged particle beam, the charged particle beam generated from the sample is detected, and a diffraction image of the sample is acquired. Since the diffraction image includes a bending of the diffraction image surface and distortion (a combination of both), an accurate real image cannot be reconstructed from the diffraction image unless this is corrected. Therefore, in the present invention, first, a diffraction image of a first sample (for example, a sample having a known structure) is acquired under predetermined measurement conditions, and distortion of the diffraction image in the first sample is measured. Then, a correction parameter for correcting the distortion of the diffraction image in the first sample is calculated.
  • a first sample for example, a sample having a known structure
  • a diffraction image of a second sample (for example, a sample whose structure is unknown) is acquired under the same predetermined measurement conditions, and the distortion of the diffraction image of the second sample is corrected using correction parameters in the first sample.
  • a parameter for correcting the curvature of the image plane based on the diffraction angle and the camera length (for example, using equation (1) described later). Is calculated.
  • the distortion of the diffraction image is a distortion aberration
  • a difference between the diffraction image obtained from the structure of the first sample and the diffraction image in consideration of the distortion coefficient is obtained, and the distortion coefficient fitting that minimizes this difference (for example, the following equation (3) is used.
  • a distortion amount is calculated using a distortion coefficient obtained by fitting and is set as a correction amount for correcting distortion.
  • a correction amount for correcting the distortion coefficient and the distortion aberration is used as a correction parameter.
  • a distortion vector between the diffraction image obtained from the structure of the first sample and the distortion image of the first sample is calculated, and this distortion vector is calculated.
  • a correction parameter may be used.
  • distortion bending and / or distortion occurring in a diffraction image plane
  • an accurate structure analysis of an unknown sample can be performed from a precise analysis of a diffraction image. Can be performed.
  • SYMBOLS 11 Electron gun, 12: Irradiation lens, 13: Condenser aperture, 14: Polarizer for axis deviation correction, 15: Stigmeter, 16: Polarizer for image shift, 17: Objective lens, 18: Intermediate lens, 19: Projection Lens: 20: Imaging plate, 21: CCD camera, 22: Sample, 23: Sample stage, 24: Electron gun control circuit, 25: Irradiation lens control circuit, 26: Condenser aperture control circuit, 27: Polarizer for correcting axial deviation Control circuit, 28: Stigmeter control circuit, 29: Image shift polarizer control device, 30: Objective lens control circuit, 31: Intermediate lens control circuit, 32: Projection lens control circuit, 33: Camera room control circuit, 34: CCD camera control circuit, 35: sample stage control circuit, 36: computer, 50: incident electron beam, 51: sample, 52: electron beam detector 54: electron beam irradiation position, 55: transmission spot, 61: sample, 62: electron beam detector, 64: transmission spot, 65: diffraction spot
  • the present invention calculates a correction amount for correcting distortion of a diffraction image acquired from a known sample (concept including curvature of the diffraction image surface and distortion), and applies this to the unknown sample to calculate the unknown sample. It is for acquiring the diffraction image of (2) more accurately.
  • a TEM is used as a system for acquiring a diffraction image.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the TEM according to the present embodiment.
  • the electron beam emitted from the electron source 11 is reduced by the first and second condenser lenses 12, the radiation angle is restricted by the condenser aperture 13, and the deflector 14 for correcting the misalignment, the stigmeter 15,
  • the sample 22 is irradiated in parallel with the magnetic field before the objective lens 17.
  • the sample 22 is held on the sample stage 23.
  • the electron beam irradiated on the sample is divided into one that is transmitted and one that is diffracted.
  • a diffraction image can be acquired without using a lens at a position sufficiently away from the sample, and the distance from the sample to the detection surface is called the camera length.
  • a diffraction image is formed on the back focal plane located between the objective lens 17 and the intermediate lens 18 due to the influence of the rear magnetic field of the objective lens 17, and is enlarged by the intermediate lens 18 and the projection lens 19.
  • the camera length in this case is defined by conversion when the obtained diffraction pattern is obtained without a lens.
  • the apparatus control includes an electron gun control circuit 24, an irradiation lens control circuit 25, a condenser aperture control circuit 26, an axis deviation correction deflector control circuit 27, a stigmeter control circuit 28, an image shift deflector control circuit 29, and an objective lens control.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining a diffraction image correction process when a TEM is used.
  • a diffraction image is actually acquired, and the difference from the original diffraction point is stored as a correction parameter to cause bending or distortion of the diffraction image plane for any sample. It is possible to obtain a diffraction image having no distortion.
  • step S1 a sample having a known structure is set on the sample stage of the electron microscope, an electron beam is incident, a diffraction image is captured, and the processing unit of the computer 36 acquires the diffraction image.
  • the acquired diffraction image is stored in a memory (not shown) of the calculator 36.
  • step S2 the processing unit detects the positions (coordinates) of the transmission electron beam spot and the diffraction electron beam spot on the detector.
  • step S3 the processing unit derives a correction function for deriving the camera length and correcting the curvature of the diffraction image plane from the obtained coordinate position.
  • step S4 the processing unit performs correction related to the bending of the diffraction image surface. Then, the process proceeds to a process of correcting distortion by analyzing the diffraction image obtained by correcting the curvature of the diffraction image surface.
  • step S5 the processing unit prepares an ideal diffraction image conceivable from a known sample as an ideal system in the computer, and distorts the diffraction image to obtain the diffraction image obtained in step S4. To reproduce. Thereby, a distortion coefficient can be calculated
  • step S6 the processing unit makes the diffraction image obtained in step S4 undistorted using the distortion coefficient obtained in step S5. That is, distortion correction is performed.
  • step S7 the curvature correction and distortion correction coefficient of the diffraction image plane are stored in a memory (not shown).
  • step S8 the known sample is replaced with a sample whose structure is unknown (arbitrary sample), and preparation for acquiring a diffraction image of the unknown sample is made. Then, in step S9, after acquiring a diffraction image for an arbitrary sample, bending correction and distortion correction of the diffraction image surface are performed, and in step S10, the processing unit uses the stored bending correction and distortion correction coefficients, The distortion correction of the diffraction image of an arbitrary sample is executed.
  • the phase recovery method using the position of the spot in the diffraction image as information may cause a problem when measuring distortion. Therefore, it is necessary to correct the curvature of the image plane according to the equation (1).
  • the method for correcting the curvature of the diffraction image plane is a method in which a sample 61 having a known structure is prepared and a diffraction image is acquired. The distance r between the spot 64 created by the electron beam transmitted through the sample and the spot 65 created by the electron beam diffracted at the diffraction angle ⁇ is measured from the diffraction image. It has been found that the distance L between the sample 61 and the detector 62 is the expression (2).
  • the angle ⁇ is obtained from the fact that the lattice constant d of the sample 61 and the wavelength ⁇ of the incident electron beam are known. Therefore, the distance L between the sample 61 and the detector 62 can be obtained by measuring the distance r. And it becomes possible to correct
  • ⁇ Distortion correction of diffraction image> There are a plurality of methods for correcting distortion (distortion aberration) of a diffraction image. Hereinafter, three methods will be exemplified.
  • FIG. 5 shows an example of comparison between a diffracted image 73 with distortion and a diffracted image 70 without distortion for a known sample. Since the lens magnification changes depending on the off-axis distance from the optical axis, use of an electromagnetic lens is accompanied by distortion due to distortion. In addition, distortion includes distortion caused by the external environment. The external environment includes an asymmetric magnetic field and an asymmetric electric field. Distortion due to distortion and distortion due to the external environment can be a serious problem in the application of a phase recovery method that restores a real image based on a diffraction image. Therefore, it is necessary to correct these distortions.
  • the distortion amount Dr is defined as shown in Expression (3), where r is the distance 87 from the distortion center (arbitrary point) 81.
  • a fitting for example, a strain center 81 and strain coefficients C 3 , C 2 , C 1 , C 0
  • a diffraction image 80 including strain obtained experimentally for example, , Using the least squares method.
  • the distortion coefficient and the distortion center that minimize the distance 82 between the corresponding diffraction spots, such as the diffraction spot 85 of the diffraction pattern 83 and the diffraction spot 84 of the diffraction pattern 80 are determined. Therefore, the distortion coefficient and the distortion center can be measured from the diffraction image.
  • the arbitrary sample (unknown A diffraction image of the sample is acquired.
  • the same electro-optical condition is a lens current value of each part obtained when acquiring a diffraction image of a known sample.
  • the lens current value of each part is stored in a computer when acquiring a diffraction image of a known sample. And when acquiring the diffraction image of arbitrary samples, a lens current value is sent to the apparatus from the computer side, and the same electro-optical conditions can be realized.
  • a diffraction image of an arbitrary sample is acquired under the obtained electron optical conditions, and correction is performed using the center coordinates of the distortion and the distortion coefficient that have already been obtained.
  • Method 2 In Method 1 described above, as a method for measuring strain, a method has been described in which only one center point is set and a strain coefficient and strain center for obtaining a shape close to a diffraction image of a known sample are obtained.
  • Method 2 provides a method of assuming a plurality of strain centers in the diffraction image in order to measure the amount of strain more precisely. Therefore, here, a case where there are two distortion centers will be described with reference to FIG.
  • the distortion amount is It defines as Formula (4) and Formula (5). Then, using two distortion centers and distortion coefficients C 31 , C 32 , C 21 , C 22 , C 11 , C 12 , C 01 , and C 02 as parameters, a diffraction pattern of a known sample is experimentally analyzed. By fitting to the diffracted image having distortion obtained in (1), the distortion amount can be measured more precisely than when the center of one distortion is used.
  • FIG. 8A shows a diagram in which a distorted diffraction image and a diffraction image without distortion obtained from the structure of a known sample are superimposed.
  • a diffraction pattern of a known sample is known from the lattice constant d, the wavelength ⁇ of the incident electron beam, and the camera length L at the time of photographing.
  • a distance 102 between the diffraction spot 100 of the diffracted image having distortion and the diffraction spot 101 of the diffraction image having no distortion is obtained as a distortion vector for each diffraction spot.
  • the distance 102 is determined two-dimensionally as a distortion vector in accordance with the pixel direction. Then, by subtracting each distortion vector from the diffraction spot position of each distortion image with distortion, a diffraction image without distortion can be obtained.
  • the discrete distortion vector obtained from each diffraction spot is divided into pixel units.
  • the method there is a method using a least square method using a linear function as a fitting function.
  • a fitting function a polynomial function, an exponential function, a logarithmic function, a trigonometric function, a hyperbolic function, and a combination of these functions can be considered.
  • FIG. 8B is obtained. This makes it possible to determine the distortion in the diffraction image of the known sample and obtain a diffraction image with no distortion by taking the difference between these distortion amounts from the distorted diffraction image.
  • FIG. 9 shows an example 117 of a diffraction image surface curvature correction operation screen when correcting the curvature of the diffraction image surface.
  • diffraction image data acquired by the CCD camera 21 is displayed as a pre-correction diffraction image 110 and a post-correction diffraction image 111.
  • the parameters used for the correction are displayed in the camera length calculation result display area 112, the transmission spot coordinate display area 113, the transmission spot fitting error display area 116, and the current value display area 119 of the electron optical system from which the data is acquired. Is done.
  • the user can visually determine the pre-correction diffraction image 110 and decide whether or not to perform correction using the bend correction button 115 on the diffraction image plane.
  • the curvature correction button on the diffraction image plane is pressed, the above-described curvature correction calculation is automatically performed.
  • the correction value obtained by the correction calculation, the current value of the electron optical system, the voltage of the motor for controlling the stage, or the digital control value for the stage position is displayed in each display area of the display screen 117. The user can confirm the validity of the fitting error of the transmission spot and the camera length calculation result.
  • the pre-correction diffraction image 110, the post-correction diffraction image 111, the current value 119 of the electron optical system acquired from the main body side when acquiring the diffraction image, and the digital control value 101 for the stage position are obtained. It can be stored in a memory inside the computer 36. Note that after the correction calculation, it may be automatically stored in a memory inside the computer 36.
  • FIG. 10 shows a specific example of the distortion correction operation screen.
  • the distortion correction operation screen 137 includes two image areas, a pre-distortion diffraction image area 130 and a post-distortion diffraction image area 131.
  • the distortion correction operation screen 137 displays the magnification and rotation angle used for fitting the diffraction image obtained from the structure of the distortion coefficient display area 132, the distortion center coordinate display area 133, and the known sample to the diffraction image obtained experimentally.
  • a display area 134 and a fitting error display area 136 are provided. It should be noted that when the fitting is performed on two or more distortion centers with respect to the distortion coefficient (region 132) and the distortion center coordinates (region 133), the respective distortion coefficients and distortion center coordinates for the distortion are displayed.
  • the save button 135 in FIG. 10 When the save button 135 in FIG. 10 is pressed, the diffraction image before distortion correction, the diffraction image after distortion correction, the current value of the electron optical system acquired from the main body side when acquiring the diffraction image, and the stage position are stored in the memory inside the computer. It has become.
  • the processing unit of the computer 36 records the current value of the electron optical system and the stage position for each photograph in synchronization with the operation of the camera room drive control unit 33. At this time, it is possible to facilitate the storage of the experimental conditions by synchronizing the serial number assigned to the imaging plate film 20 and the number of the stored data.
  • the imaging plate film 20 is taken into the computer 36 after the experiment, and distortion can be measured and stored by the above-described method.
  • FIG. 11 is a diagram showing a specific example of an operation screen for distortion due to the external environment.
  • the screen 140 of the computer 36 includes a pre-correction diffraction image display area 141 for displaying a pre-correction diffraction image and a distortion map display area for displaying distortion in a map format with respect to the diffraction image data acquired by the CCD camera. 142.
  • the diffraction spot 143 of the diffraction image including distortion corresponds to the position of the diffraction spot 144 obtained from a sample having a known structure.
  • the diffraction spot 144 obtained from a sample with a known structure on the apparatus screen can be superimposed on the diffraction spot 143 of the diffraction image including distortion using the corresponding spot fine movement 145.
  • the fitting correction function after determining the distortion vector between corresponding spots can be selected by the correction function pull-down menu 146.
  • the current value 147 and stage position 148 of the electron optical system acquired from the main body side when acquiring the diffraction image are stored in the memory inside the computer 36.
  • the conditions for displaying the distortion map 142 are saved by pressing the save button 149.
  • FIG. 12 is a diagram showing a specific example of an operation screen for correcting distortion for an arbitrary sample.
  • a diffraction image 151 before distortion correction and a diffraction image 152 after distortion correction are displayed.
  • the user selects a file for which distortion measurement has been performed on a known sample from the distortion file name pull-down menu 153.
  • a distortion-corrected diffraction image 152 obtained by correcting the diffraction image of an arbitrary sample is displayed on the screen 150.
  • the user confirms the displayed diffraction image and then presses the save button 155 to save the distortion-corrected diffraction image in the memory in the computer 36.
  • a diffraction image suitable for reconstructing a real image by correcting the bending and distortion of the diffraction image surface is acquired.
  • a diffraction image of a sample having a known structure is used as a reference to the diffraction image of the observation sample.
  • the camera length is obtained by using the spot interval and the scattering angle of the diffraction image of the sample whose structure is known, and the camera length is substituted into the correction function for the bending of the diffraction image surface.
  • a correction value at each pixel is derived from the correction function to correct the curvature of the diffraction image plane.
  • a sample having a known structure is used as in the case of correcting the bending of the diffraction image plane.
  • an equation of strain is assumed for the diffraction image derived from the structure. Fitting is performed so as to be close to a diffraction image obtained experimentally by using the coefficient of distortion and the center of distortion as variables. Thereby, the distortion center and the distortion coefficient are determined. Thereby, a diffraction image without distortion can be obtained relatively easily.
  • the distortion coefficient, the distortion center, and the two-dimensional distortion map are measured, the conditions of the electron optical system are recorded, and the same observation conditions are used.
  • a diffraction image of the sample is acquired and corrected. Thereby, a distortion image without distortion can be acquired.
  • phase information disappearing from the undistorted diffraction image is extracted to reconstruct the real image (diffraction microscopy).
  • the diffraction image (inverse space) and the real image (real space) are in a Fourier transform / inverse Fourier transform relationship.
  • Arbitrary phase information is given in the inverse space, the inverse Fourier transform is performed to construct the real space, and the Fourier transform is performed again.
  • To return to the inverse space Accurate phase information can be recovered by repeating this calculation. If the phase information can be recovered, it becomes possible to find things that are not originally visible in the real space, such as factors that disturb the phase of the wave.

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Abstract

　本発明の荷電粒子線顕微装置は、既知の構造を持つ試料（２２）に荷電粒子線を平行に照射して得られる回折像において、試料の構造を反映した回折像のスポット間距離（ｒ）を測定して、回折角度（θ）に依存した試料と検出器間の距離（Ｌ）の変化を補正する。 これにより、回折像において光軸からの離軸距離で変化する歪みを補正でき、回折像のスポット位置の正確な解析を行うことにより精度の高い構造解析が可能となった。

Description

回折像取得方法、及び荷電粒子線装置
　本発明は、回折像取得方法、及び荷電粒子線装置に関し、例えば、荷電粒子線を試料に照射し、この試料から発生する荷電粒子線を検出して試料の回折像を取得する回折像取得方法、及び荷電粒子線装置に関するものである。
　電子線を用いて結晶構造を分析するために回折像を観察する手法として、ＴＥＤ(Transmission Electron Diffraction：透過電子回折)、ＬＥＥＤ(Low Energy Electron Diffraction：低速電子回折)、ＲＨＥＥＤ(Reflected High Energy Electron Diffraction)などがある。そのうち、ＬＥＥＤ、ＲＨＥＥＤともに試料表面に入射させた電子線の反射を観察するのに対し、ＴＥＤでは試料内部を透過した電子線を観察する。
　そのため、ＴＥＤの装置構成は、ＴＥＭ(Transmission Electron Microscope：透過型電子顕微鏡）に近く、併用して用いられることが多い。また、ＴＥＭは、平行な電子線を試料に照射し、試料を透過した電子を電磁レンズによって蛍光板やカメラ、フィルム、イメージングプレートなどの検出器に投影して観察する装置である。
　一般に、２００ｋＶで電子を加速するＴＥＭの分解能は、電子線本来の波長である０．０２５Åよりも約１００倍低いものである。この主要因は、レンズに本質的に含まれる収差の影響であることがわかっている。分解能に影響する収差には、球面収差、色収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、回折収差がある。これら収差による電子顕微鏡の分解能の低下を避ける方法の１つとして、位相回復法がある。
　位相回復法では、対象の回折像を用いて実像を復元する。その為、より正しい回折像を得る必要である。しかし、回折像は、回折像面の曲りによる歪み、歪曲収差による歪み、装置の外的環境により通常歪みを生じる。そこで、実像を精度よく復元するために、歪みの補正が必要となる。
　一方、これまで結晶構造解析でも、回折スポットの位置の補正は行なわれてきた。しかし、位相回復法では、回折像全面の情報が必要となるため、回折像全面に渡る補正が必要である。また、電子顕微鏡の検出器は平面であることが多く、回折像面の曲りに対する補正が不十分であるという問題がある。高次の回折点における回折スポットは低次の回折点に比べて大きく歪み、例えばカメラ長０．４ｍとし中心ビームから２５ｍｍ離れた部分では検出器上で３２．５マイクロメートルの歪みとなる。そのため、検出器が平面であることによる回折像面の曲りの解決に関して、特許文献１ではエバルト球に沿った球面状の検出器を提案している。
ＷＯ２００５／１１４６９３Ａ１国際公開公報
　しかしながら、特許文献１の球面状の検出器では、球面の曲率が固定となっているので、カメラ長Ｌを可変にすることができない。よって、特許文献１では様々な観察条件による観察を実現することができない。
　また、電子顕微鏡で用いられるレンズには、回折像面の曲がりとは別に、光軸からの離軸距離により変化する歪曲収差の問題があった。さらに、イオンポンプの磁場等の外的環境によって、回折像が歪む問題もある。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、回折像面に生じる曲がり、及び／又は歪曲収差の問題を解決できる回折像取得の方法を提供するものである。
　上記課題を解決するために、本発明では、荷電粒子線を試料に照射し、試料から発生する荷電粒子線を検出して試料の回折像を取得する。回折像には回折像面の曲がりや歪曲収差（両者を併せて歪み）が含まれているため、これを補正しなければ、回折像から正確な実像を再構成することができない。そこで、本発明では、まず、所定の測定条件で第１の試料（例えば、構造が既知の試料）の回折像を取得し、第１の試料における回折像の歪みを測定する。そして、第１の試料における回折像の歪みを補正するための補正パラメータを算出する。一方、同じ所定の測定条件で第２の試料（例えば、構造が未知の試料）の回折像を取得し、第１の試料における補正パラメータを用いて、第２の試料の回折像の歪みを補正する。
　回折像の歪みが回折像の像面の曲がりであった場合には、回折角度とカメラ長とに基づいて（例えば、後述の式（１）を用いて）、像面の曲がりを補正するパラメータを算出する。
　回折像の歪みが歪曲収差であった場合には、第１の試料の構造から得られる回折像と歪み係数を考慮した回折像との差分を求め、この差分を最小にする歪み係数のフィッティング（例えば、後述の式（３）を用いる）を行う。フィッティングを行って得られた歪み係数を用いて歪み量を算出して歪曲収差を補正するための補正量とする。そして、これら歪み係数及び歪曲収差を補正するための補正量を補正パラメータとする。
　また、回折像の歪みが歪曲収差であった場合、第１の試料の構造から得られる回折像と第１の試料の歪んだ回折像との間の歪みベクトルを算出して、この歪みベクトルを補正パラメータとするようにしてもよい。
　さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
　本発明によれば、取得された回折像の歪み（回折像面に生じる曲がり、及び／又は歪曲収差）を補正し、これにより、未知試料の正確な構造の解析を回折像の精密な解析から行なうことが可能となる。
本発明の実施形態による電子顕微鏡の概略構成を示す図である。 ＴＥＭ回折像から画素検出器を用いて歪み補正を行なう処理を説明するためのフローチャートである。 回折像面の曲りを説明するための図である。 回折像面の曲りを補正する方法を説明するための図である。 歪曲収差による歪みを説明するための図である。 １つの歪みの中心点を用いて歪みの補正を行なう方法を説明するための図である。 複数（２つ）の歪みの中心点を用いて歪みの補正を行なう方法を説明するための図である。 歪みマップの作成方法を説明するための図である。 回折像面の曲りを補正する操作画面の一例を示した図である。 フィッティングを用いて歪みを補正する操作画面の一例を示した図である。 歪みマップを用いた歪みを補正する操作画面の一例を示した図である。 任意の試料に対して歪みの補正を行なう操作画面の一例を示した図である。
１１：電子銃、１２：照射レンズ、１３：コンデンサ絞り、１４：軸ずれ補正用偏光器、１５：スティグメータ、１６：イメージシフト用偏光器、１７：対物レンズ、１８：中間レンズ、１９：投射レンズ、２０：イメージングプレート、２１：ＣＣＤカメラ、２２：試料、２３：試料ステージ、２４：電子銃制御回路、２５：照射レンズ制御回路、２６：コンデンサ絞り制御回路、２７：軸ずれ補正用偏光器制御回路、２８：スティグメータ制御回路、２９：イメージシフト用偏光器制御装置、３０：対物レンズ制御回路、３１：中間レンズ制御回路、３２：投射レンズ制御回路、３３：カメラ室制御回路、３４：ＣＣＤカメラ制御回路、３５：試料ステージ制御回路、３６：計算機、５０：入射電子線、５１：試料、５２：電子線検出器、５４：電子線照射位置、５５：透過スポット、６１：試料、６２：電子線検出器、６４：透過スポット、６５：回折スポット、６６：距離、７０：歪みのない回折像、７３：歪みのある回折像、８０：歪みのある回折像、８１：歪み中心、８２：回折点間の距離、８３：歪みのない回折像、８４：歪みのある回折スポット、８５：歪みのない回折スポット、８６：電子線検出器、８７：歪み中心からの距離、９０：１つ目の歪み中心、９１：２つ目の歪み中心、１００：歪みのある回折像の回折スポット、１０１：歪みのない回折像の回折スポット、１０２：歪みの大きさ、１１０：補正前回折像、１１１：補正後回折像、１１２：カメラ長計算結果表示領域、１１３：透過スポット座標表示領域、１１５：補正ボタン、１１６：カメラ長計算誤差表示領域、１１７：回折像面の曲り補正操作画面例、１１９：レンズ電流表示領域、１２０：次へボタン、１２１：ステージ位置デジタル制御値表示領域、１３０：歪み補正前回折像表示領域、１３１：歪み補正後回折像表示領域、１３２：歪み係数表示領域、１３３：歪み中心座標表示領域、１３４：倍率・回転表示領域、１３５：データ保存ボタン、１３６：フィッティング誤差表示領域、１３７：歪み補正操作画面、１３８：データ表示領域、１３９：レンズ電流表示領域、１４０：歪みマップを用いた補正操作画面例、１４１：補正前回折像表示領域、１４２：歪みマップ表示領域、１４３：歪みのある回折像の回折スポット、１４４：歪みのない回折像の回折スポット、１４５：対応スポット微動部、１４６：補正関数プルダウンメニュー、１４７：レンズ電流表示領域、１４８：ステージ位置デジタル制御値表示領域、１４９：データ保存ボタン、１５０：任意試料に対する歪み補正操作画面例、１５１：補正前回折像表示領域、１５２：補正後回折像表示領域、１５３：歪みファイル選択プルダウンメニュー、１５４：計算開始ボタン、１５５：保存ボタン
　本発明は、既知の試料から取得した回折像の歪み（回折像面の曲がり及び歪曲収差を含む概念）を補正するための補正量を算出し、これを未知の試料に適用して未知の試料の回折像をより正確に取得するためのものである。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。なお、本実施形態では、回折像を取得するシステムとしてＴＥＭを用いている。
　＜ＴＥＭの構成＞
　本実施形態はＴＥＭで得られた回折像の補正技術に係り、図１は、本実施形態によるＴＥＭの概略構成を示す図である。
　図１において、電子源１１から放出された電子線は、第１及び第２のコンデンサレンズ１２で縮小され、コンデンサ絞り１３で放射角を制限され、軸ずれ補正用偏向器１４、スティグメータ１５、イメージシフト用偏向器１６での軸調整を経て、対物レンズ１７前磁場で平行に試料２２に照射される。試料２２は、試料ステージ２３で保持される。試料に照射された電子線は、透過するものと回折されるものに分けられる。格子定数ｄ、電子線の波長λとするとブラッグ条件２ｄ×ｓｉｎθ＝ｎλ（ｎ＝１，２，・・・）が成り立つ方向に回折される。試料から十分離れた位置であればレンズを用いずに回折像は取得でき、試料から検出面までの距離をカメラ長と呼ぶ。通常ＴＥＭでは、対物レンズ１７の後磁場の影響により、回折像は対物レンズ１７と中間レンズ１８の間に位置する後ろ焦点面に形成され、中間レンズ１８、投射レンズ１９で拡大されイメージングプレート、フィルム２０もしくはＣＣＤカメラ２１によって検出される。この場合のカメラ長は、得られた回折パターンをレンズなしで得た場合に換算して定義される。装置制御は、電子銃制御回路２４、照射レンズ制御回路２５、コンデンサ絞り制御回路２６、軸ずれ補正用偏向器制御回路２７、スティグメータ制御回路２８、イメージシフト用偏向器制御回路２９、対物レンズ制御回路３０、中間レンズ制御回路３１、投射レンズ制御回路３２、カメラ室制御回路３３、ＣＣＤカメラ制御回路３４、試料ステージ制御回路３５で行い、それぞれ制御部の値を制御回路を通して計算機３６に取り込むこと、また、それぞれの値を計算機３６から制御回路を通して送ることで任意の電子光学条件（測定条件）を作り出す機能を有する。
　＜回折像歪み補正処理の概略＞
　次に、回折像歪み補正処理について説明する。図２は、ＴＥＭを用いた場合の回折像補正処理について説明するためのフローチャートである。本発明では、既知の構造を持つ既知試料に対して、実際に回折像を取得し本来の回折点からの差分を補正パラメータとして保存することで任意の試料に対する回折像面の曲り、歪みを原因とした歪みの無い回折像を得ることを可能にしている。
　ステップＳ１では、電子顕微鏡の試料ステージに構造が既知の試料をセットし、電子線を入射し、回折像を撮像し、計算機３６の処理部が回折像を取得する。取得した回折像は計算機３６の図示しないメモリ内に格納される。ステップＳ２では、上記処理部は、透過電子線スポット及び回折電子線スポットの検出器上における位置（座標）を検出する。
　ステップＳ３では、上記処理部は、得られた座標位置からカメラ長の導出及び回折像面の曲りを補正するための補正関数を導出する。次にステップＳ４において、上記処理部は、回折像面の曲りに関する補正を行なう。そして、処理は、回折像面の曲りを補正した回折像に対して、解析を行なうことで歪みの補正を行なう工程に移る。
　続いて、ステップＳ５において、上記処理部は、既知試料から考えられる理想的な回折像を計算機内に理想系として用意し、この回折像に歪みを入れることで、ステップＳ４で得られた回折像を再現する。これにより、歪み係数を求めることができる。また、ステップＳ６では、上記処理部は、ステップＳ５で求めた歪み係数を用いて、ステップＳ４で得られた回折像を歪みの無い状態にする。つまり、歪みの補正が実行される。ステップＳ7では、回折像面の曲り補正及び歪み補正係数が図示しないメモリ内に保存さ
れる。
　ステップＳ８では、既知の試料を、構造が未知の試料（任意の試料）に交換して、未知の試料の回折像取得の準備がなされる。そして、ステップＳ９で、任意の試料に対する回折像を取得後、回折像面の曲り補正及び歪み補正を行い、ステップＳ１０において上記処理部は、保存された曲がり補正及び歪み補正の係数を用いて、任意の試料の回折像の歪み補正を実行する。
　なお、以下において、像面の曲がり補正及び歪曲収差補正について詳細に説明する。
　＜回折像面の曲がり補正＞
　まず、図３を用いて、回折像面の曲りが生じ、補正を行なう必要があることを説明する。入射電子線５０が試料５１に入射すると、回折スポットが現れる。その際、回折像面は、電子線照射位置５４から等しい距離であることが知られている。しかしながら、電子線検出器５２は一般に平面であるため、回折像面と検出面との間に回折角度θに依存したずれが生じることとなる。透過電子線が作るスポット５５と角度θで回折した電子線が作るスポット５７との距離をｒとすると、補正される距離をｒ’、カメラ長をＬとして、式（１）のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　電子線検出器５２が平面であると、回折像におけるスポットの位置を情報として用いる位相回復法では歪みの測定を行なう際に問題となりうる。従って、式（１）による像面の曲がりの補正が必要となる。
　回折像面の曲りを具体的に補正する方法について図４を用いて説明する。回折像面の曲りを補正する方法には、構造が既知の試料６１を用意し、回折像を取得する方法である。試料を透過した電子線の作るスポット６４と回折角度θで回折した電子線の作るスポット６５との間の距離ｒを回折像から測定する。試料６１と検出器６２との距離Ｌは、式（２）であることがわかっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　角度θは、試料６１の格子定数ｄと入射電子線の波長λが既知であることから求められる。従って、距離ｒを測定することで試料６１と検出器６２との距離Ｌを求めることができる。そして、式（１）を用いることにより、回折像面の曲がりを補正することが可能となる。つまり、ｒ－ｒ’分だけ、得られた回折像を動かして像の曲がりを補正する。
　＜回折像の歪み補正＞
　回折像の歪み（歪曲収差）補正には複数の方法がある。以下、そのうちの３つの方法について例示する。
（１）方法１
　続いて、ＴＥＭを用いた場合の、回折像の歪みの補正を行なう必要について説明する。図５は、既知の試料について、歪曲収差のある回折像７３と歪曲収差のない回折像７０の比較の一例を示す。レンズ倍率は光軸からの離軸距離で変わるため、電磁レンズの使用には歪曲収差による歪みを伴う。また、歪みには外部環境にともなう歪みもある。外部環境とは、非対称磁場や非対称電場といったものがある。歪曲収差による歪みや外部環境にともなう歪みは、回折像を基に実像を復元する位相回復法の適用には大きな問題となりうる。従って、これらの歪みの補正が必要となる。
　次に、図６を用いて歪みを測定する方法の一例を説明する。歪みの測定には、構造が既知の試料を用いる。ここでは、歪み量Dｒを、歪みの中心（任意の点）８１からの距離８７をｒとして、式（３）のように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　既知試料の構造から求められる回折像８３から、実験的に取得した歪みを含む回折像８０に対し、歪み中心８１、歪みの係数Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ０をパラメータとしてフィッティング（例えば、最小２乗法を用いて）を行なう。その際、回折像８３の回折点８５と回折像８０の回折点８４のように対応する回折点間の距離８２を最小にする歪みの係数及び歪みの中心を決定する。従って、回折像から歪みの係数及び歪みの中心を測定することができる。
　任意の試料の回折像の歪みを補正するには、既知試料において、式（３）を用いて歪みの中心座標及び歪みの係数を求めた後に、同一の電子光学条件で任意の試料（未知の試料）の回折像を取得する。同一の電子光学条件とは、既知試料の回折像を取得する際に得られる、各部のレンズ電流値とする。各部のレンズ電流値は、既知試料の回折像を取得する際に、計算機に記憶される。そして、任意の試料の回折像を取得する際には、計算機側から装置にレンズ電流値が送られ、同一の電子光学条件が実現できる。その結果、得られた電子光学条件下で、任意の試料の回折像を取得し、すでに得られている歪みの中心座標及び歪みの係数を用いて、補正を行なう。具体的には、歪みの係数及び歪みの中心が決定すると、式（３）を用いることで、図６の電子線検出器８６上の任意の点に対する歪みの量がわかる。従って、検出器上の任意の点における歪み中心８１からの距離ｒを用いて歪み量Δｒを求め、中心８１からの補正後の点の距離をＲとすると、Ｒ＝ｒ－Δｒとして歪みの影響を除くことができる。
（２）方法２
　上記方法１では、歪みの測定方法として、中心点を１つだけ設定して既知試料の回折像に近い形にするための歪みの係数、歪み中心を求める方法を説明した。
　方法２は、より精密に歪みの量を測定するために、回折像内に複数の歪みの中心を仮定する方法を提供する。そこで、ここでは、歪みの中心が２つある場合を、図７を用いて説明する。
　１つ目の歪みの中心９０と２つ目の歪みの中心９１と、２つの歪みの中心を仮定し、各々の中心から測定点までの距離をｒ１、ｒ２とした時、歪み量を式（４）及び式（５）として定義する。そして、２つの歪み中心と、歪みの係数Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ０１，Ｃ０２をパラメータとして、既知試料の歪みのない回折像から、実験的に取得した歪みのある回折像に対してフィッティングすることにより、１つの歪みの中心とした時よりも精密に歪み量を測定することができるようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
（３）方法３
　さらに回折像の歪みの補正する別の方法について説明する。まず、既知試料の回折像を取得する。図８Ａに、歪んだ回折像と、既知試料の構造から求められる歪みのない回折像を重ねた図を示す。既知試料の回折像は、格子定数ｄ、入射電子線の波長λ、撮影時のカメラ長Ｌから分かる。歪みのある回折像の回折スポット１００と、歪みのない回折像の回折スポット１０１との間の距離１０２を各々の回折スポットに関して歪みベクトルとして求める。距離１０２は、歪みベクトルとしてピクセルの方向に合わせ２次元的に求める。そして、各々の歪みのある回折像の回折スポット位置から、各々の歪みベクトルを引くことにより、歪みのない回折像を得ることができる。
　さらに、全ピクセルに対して補正を行なうために、各回折スポットから求めた離散的な歪みベクトルを各ピクセル単位まで分割する。その方法の一例としては、フィッティング関数として１次関数を用いた最小２乗法を用いる方法がある。フィッティング関数としては、多項式関数、指数関数、対数関数、三角関数、双曲線関数及びこれらの関数の組み合わせが考えられる。ピクセル単位まで細かく歪みベクトルを分割することで、図８Ｂが得られる。これより、既知試料の回折像内の歪みを決定でき、歪んだ回折像からこれらの歪み量の差分をとることによって、より歪みのない回折像を得ることで可能となる。
　＜補正の操作画面＞
（１）曲がり補正の操作画面
　次に、回折像面の曲りを補正する際の操作画面（ＧＵＩ）の操作例について説明する。図９は、回折像面の曲りを補正する際の、回折像面の曲り補正操作画面例１１７を示している。計算機３６の表示画面１１７上には、ＣＣＤカメラ２１で取得された回折像データが補正前回折像１１０と補正後回折像１１１として表示されている。補正に用いたパラメータは、それぞれ、カメラ長計算結果表示領域１１２、透過スポット座標表示領域１１３、透過スポットのフィッティング誤差表示領域１１６及び上記データが取得された電子光学系の電流値表示領域１１９に表示される。
　補正前回折像１１０を取得した後、ユーザは補正前回折像１１０を目視し、補正を行なうか否かについて、回折像面の曲り補正ボタン１１５において決定することができる。回折像面の曲り補正ボタンを押すと、上述の曲がり補正計算が自動的に行なわれる。補正計算によって得られた補正値や電子光学系の電流値、ステージを制御するモーターの電圧もしくはステージ位置についてのデジタル制御値は、表示画面１１７の各表示領域に表示される。そして、ユーザは、透過スポットのフィッティング誤差やカメラ長計算結果の妥当性を確認できるようになっている。
　また、ユーザが保存ボタン１００を押すことにより、補正前回折像１１０、補正後回折像１１１、回折像取得時に本体側から取得する電子光学系の電流値１１９、ステージ位置についてのデジタル制御値１０１を計算機３６内部のメモリに保存することができる。なお、補正計算後、自動的に計算機３６内部のメモリに保存されるようにしてもよい。
（２）回折像内の歪み補正の操作画面
　続いて、回折像内歪み補正の操作画面（ＧＵＩ）の操作例について説明する。既知試料を用いて測定して得た歪みの係数及び歪みの中心は、電子光学系の条件を変えることで変化してしまう。従って、電子光学系の条件を変えずに任意の試料の回折像を取得する必要がある。電子光学系の条件を変えなければ、既知試料において求めた歪みの係数及び歪みの中心を用いて、任意の回折像に対する回折像内の歪みの補正を行なうことができるのである。
　図１０は、歪み補正操作画面の具体例を示している。歪み補正操作画面１３７は、歪み補正前回折像領域１３０及び歪み補正後回折像領域１３１の２つの画像領域を含んでいる。また、歪み補正操作画面１３７は、歪み係数表示領域１３２及び歪み中心座標表示領域１３３、既知試料の構造から求められる回折像を実験的に得た回折像にフィッティングさせるために用いる倍率、回転角度を表示する領域１３４及びフィッティング誤差表示領域１３６を有している。なお、歪み係数（領域１３２）及び歪み中心座標（領域１３３）に関して、２つ以上の歪み中心に対してフィッティングを行う際は、歪みに対する各々の歪み係数及び歪み中心座標が表示される。
　図１０の保存ボタン１３５を押すと、歪み補正前回折像、歪み補正後回折像、回折像取得時に本体側から取得する電子光学系の電流値、ステージ位置が計算機内部のメモリに保存されるようになっている。
　結果の表示手順に関しては他の例も考えられる。例えば、図１のイメージングプレート・フィルム２０を用いた場合、計算機３６の処理部は、カメラ室駆動制御部３３の動作と同期して電子光学系の電流値、ステージ位置を写真毎に記録する。この際、イメージングプレート・フィルム２０に付けられる通し番号と保存データの番号とを同期させることにより、実験条件の保存を容易にすることができる。イメージングプレート・フィルム２０は実験後に計算機３６に取り込まれ、上述の方法で歪みの測定及び保存を行なうことが可能となる。
（３）外的環境による歪み補正の操作画面
　図１１は、外的環境による歪みの操作画面の具体例を示す図である。計算機３６の画面１４０は、ＣＣＤカメラで取得された回折像データに関して、補正前の回折像を表示するための補正前回折像表示領域１４１、及び歪みをマップ形式で表示するための歪みマップ表示領域１４２を備えている。
　また、歪みの含まれる回折像の回折スポット１４３は、回折像内のどの位置に対応するのかを確認するために、構造既知の試料から求められる回折スポット１４４の位置が重ね合わされている。なお、装置画面上において構造既知の試料から求められる回折スポット１４４は、対応スポット微動１４５を用いて、歪みの含まれる回折像の回折スポット１４３に重ね合わせることができるようになっている。
　また、対応するスポット間の歪みベクトル決定後のフィッティング補正関数については、補正関数プルダウンメニュー１４６によって選択が可能である。そして、回折像取得時に本体側から取得する電子光学系の電流値１４７、ステージ位置１４８は、計算機３６内部のメモリに保存される。また、歪みマップ１４２を表示させるための条件は、保存ボタン１４９を押すことにより保存される。
（４）任意の試料の歪み補正の操作画面
　図１２は、任意の試料に対して歪みの補正を行なう操作画面の具体例について示す図である。図１２の操作画面１５０には、歪み補正前回折像１５１及び歪み補正後回折像１５２が表示されている。ユーザが、歪みファイル名プルダウンメニュー１５３から、既知試料において歪みの測定を行ったファイルを選択する。また、ユーザが計算ボタン１５４を押すことにより、任意試料の回折像に対して補正が実行された歪み補正後回折像１５２が画面１５０上に表示される。ユーザは、表示された回折像を確認した上で、保存ボタン１５５を押すことにより、計算機３６内のメモリに歪みの補正された回折像を保存することができる。
　＜実施形態のまとめ＞
　以上のように、本発明の実施形態では、回折像面の曲がり及び歪曲収差を補正して実像を再構成するのに適した回折像を取得する。
　回折像面の曲がり補正については、まず、観察試料の回折像に対する参照として、構造が既知である試料の回折像を用いる。そして、構造が既知である試料の回折像のスポット間隔と散乱角を用いてカメラ長を求め、回折像面の曲がりに対する補正関数に、カメラ長を代入する。観察試料の回折像に対して、補正関数から各ピクセルにおける補正値を導き出し、回折像面の曲りを補正する。なお、回折像面の曲りの補正には、他の方法で求めたカメラ長を用いて補正してもよい。このようにすることにより、演算量も少なく、回折像面の曲がりがなく、より正確な回折像を取得することができる。
　また、歪曲収差の補正については、回折像面の曲がり補正と同様、構造が既知である試料を用いる。実験的に得た回折スポット位置には、光軸からの離軸距離に依存する歪みや、外的環境の影響によって現れる歪みが存在する。そこで、構造から導かれる回折像に対し、歪み量の式を仮定する。歪みの係数、歪みの中心、を変数として実験的に得た回折像に近づけるようにフィッティングを行なう。それにより、歪み中心、歪み係数を決定する。これにより、比較的簡単に歪みのない回折像を取得することができる。
　なお、別の方法で歪み量を決定することも可能である。この場合、構造が既知である試料の回折像を取得し、歪みのない回折像は構造から既知であるから、歪みの大きさを２次元歪みマップとして求める。これにより２次元回折像内の歪み量を決定する。
　そして、任意の試料の歪みを補正した回折像を得るためには、前記の歪みの係数、歪みの中心、及び２次元歪みマップを測定し、電子光学系の条件を記録し、同じ観察条件で試料の回折像を取得し、補正を行なう。これにより、歪みのない回折像を取得することができる。
　そして、歪みのない回折像から消えている位相情報を引き出して実像を再構成する（回折顕微法）。回折像（逆空間）と実像（実空間）はフーリエ変換／逆フーリエ変換の関係にあり、逆空間で任意の位相情報を与えて、逆フーリエ変換をして実空間を構成し、再度フーリエ変換をして逆空間に戻す。これを繰り返し計算することにより、正確な位相情報を回復することができる。位相情報を回復することができると、実空間では本来見えないもの、例えば波の位相を乱す要因等を発見することができるようになる。

Claims (10)

  1. 　荷電粒子線を試料に照射し、試料から発生する荷電粒子線を検出して試料の回折像を取得する回折像取得方法であって、
    　所定の測定条件で第１の試料の回折像を取得し、前記第１の試料における回折像の歪みを測定する工程と、
    　前記第１の試料における回折像の歪みを補正するための補正パラメータを算出する工程と、
    　前記所定の測定条件で第２の試料の回折像を取得する工程と、
    　前記第１の試料に関する前記補正パラメータを用いて、前記第２の試料の回折像の歪みを補正する工程と、
    を備えることを特徴とする回折像取得方法。
  2. 　前記第１の試料が既知の構造の試料であることを特徴とする請求項１に記載の回折像取得方法。
  3. 　前記回折像の歪みは回折像の像面の曲がりを含み、
    　前記補正パラメータを算出する工程は、回折角度と、前記第１の試料と前記第１の試料の回折像の検出面との間の距離で定義されるカメラ長とに基づいて、前記像面の曲がりを補正するパラメータを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の回折像取得方法。
  4. 　前記回折像の歪みは歪曲収差を含み、
    　前記補正パラメータを算出する工程は、前記第１の試料の構造から得られる回折像と歪み係数を考慮した回折像との差分を求める工程と、前記差分を最小にする前記歪み係数のフィッティングを行う工程と、前記フィッティングを行って得られた前記歪み係数を用いて歪み量を算出して前記歪曲収差を補正するための補正量とする工程と、を有し、前記歪み係数及び前記歪曲収差を補正するための補正量を前記補正パラメータとすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回折像取得方法。
  5. 　前記回折像の歪みは歪曲収差であり、
    　前記補正パラメータを算出する工程は、前記第１の試料の構造から得られる回折像と前記第１の試料の歪んだ回折像との間の歪みベクトルを算出して、この歪みベクトルを前記補正パラメータとすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回折像取得方法。
  6. 　荷電粒子線を試料に照射し、試料から発生する荷電粒子線を検出して試料の回折像を取得する荷電粒子線装置であって、
    　荷電粒子線を発生する荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子線を試料に照射し、前記試料から発生した荷電粒子線を検出する検出器と、
    　所定の測定条件で第１の試料の回折像を取得し、前記第１の試料における回折像の歪みを測定する歪み測定手段と、
    　前記第１の試料における回折像の歪みを補正するための補正パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
    　前記補正パラメータを用いて、回折像を歪みを補正する歪み補正手段と、を備え、
    　前記歪み測定手段は、前記所定の測定条件で第２の試料の回折像を取得して、前記第２の試料における回折像の歪みを測定し、
    　前記歪み補正手段は、前記第１の試料に関する前記補正パラメータを用いて、前記第２の試料の回折像の歪みを補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 　前記第１の試料が既知の構造の試料であることを特徴とする請求項６に記載の荷電粒子線装置。
  8. 　前記回折像の歪みは回折像の像面の曲がりを含み、
    　前記パラメータ算出手段は、回折角度と、前記第１の試料と前記第１の試料の回折像の検出面との間の距離で定義されるカメラ長とに基づいて、前記像面の曲がりを補正するパラメータを算出することを特徴とする請求項６又は７に記載の荷電粒子線装置。
  9. 　前記回折像の歪みは歪曲収差を含み、
    　前記パラメータ算出手段は、前記第１の試料の構造から得られる回折像と歪み係数を考慮した回折像との差分を求める手段と、前記差分を最小にする前記歪み係数のフィッティングを行う手段と、前記フィッティングを行って得られた前記歪み係数を用いて歪み量を算出して前記歪曲収差を補正するための補正量とする手段と、を有し、前記歪み係数及び前記歪曲収差を補正するための補正量を前記補正パラメータとすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の荷電粒子線装置。
  10. 　前記回折像の歪みは歪曲収差であり、
    　前記パラメータ算出手段は、前記第１の試料の構造から得られる回折像と前記第１の試料の歪んだ回折像との間の歪みベクトルを算出して、この歪みベクトルを前記補正パラメータとすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の荷電粒子線装置。
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