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技術 収差補正方法および荷電粒子線装置

出願人 日本電子株式会社
発明者 森下茂幸
出願日 2015年12月22日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-249731
公開日 2017年6月29日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-117567
状態 特許登録済
技術分野 電子顕微鏡(3) 電子顕微鏡2
主要キーワード 転送レンズ フーカス 三回対称 楕円度 転送距離 多極子 ディフォーカス 透過電子顕微鏡像
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

軸外の一次収差補正することができる収差補正方法および荷電粒子線装置を提供する。

解決手段

本発明に係る収差補正方法は、複数段多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、 前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の一次収差を補正する工程を含む。

概要

背景

透過電子顕微鏡における収差補正は、高分解能像を取得する上で重要な技術である。

例えば、非特許文献1および非特許文献2には、六極子を二段配置した二段三回場型球面収差補正装置が開示されている。非特許文献1および非特許文献2の球面収差補正装置では、対物レンズの正の球面収差を、六極子によって生じる負の球面収差で補正する。六極子で生じた三回非点収差は、六極子を二段配置することで打ち消すことができる。非特許文献1および非特許文献2の球面収差補正装置では、軸合わせ等により四次収差まで補正可能であるが、五次の六回非点収差を補正することができず、これが支配的な収差となって残る。

また、非特許文献3および非特許文献4には、三回場を三段配置した三段三回場型球面収差補正装置が開示されている。上記の二段三回場型球面収差補正装置では六回非点収差を補正できなかったが、非特許文献3および非特許文献4の球面収差補正装置では、三回場を三段配置することで六回非点収差を補正している。

また、特許文献1には、三段三回場型球面収差補正装置における五回非点収差スリローブ収差(three lobe aberration)の補正方法が開示されている。特許文献1では、軸上収差の補正方法が開示されている。

概要

軸外の一次収差を補正することができる収差補正方法および荷電粒子線装置を提供する。本発明に係る収差補正方法は、複数段多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、 前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の一次収差を補正する工程を含む。

目的

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、軸外の一次収差を補正することができる収差補正方法および荷電粒子線装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数段多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の一次収差補正する工程を含む、収差補正方法。

請求項2

請求項1において、前記転送レンズ系は、第1転送レンズと、第2転送レンズと、を有する、収差補正方法。

請求項3

請求項2において、前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズの両方を励磁が強くなるように変化させる、または前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズの両方を励磁が弱くなるように変化させる、収差補正方法。

請求項4

請求項2または3において、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸上収差を補正する工程を含む、収差補正方法。

請求項5

請求項4において、前記軸上収差を補正する工程では、前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させる、収差補正方法。

請求項6

請求項4または5において、前記軸上収差を補正する工程では、スリローブ収差を補正する、収差補正方法。

請求項7

請求項1ないし6のいずれか1項において、前記軸外の一次収差を補正する工程では、軸外の二回非点収差を補正する、収差補正方法。

請求項8

請求項1ないし7のいずれか1項において、前記多極子は、三回場を発生させる、収差補正方法。

請求項9

請求項1ないし8のいずれか1項において、前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、前記軸外の一次収差を計測する工程は、前記荷電粒子線装置の結像系偏向コイル視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、前記複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、を有し、前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正する、収差補正方法。

請求項10

請求項1ないし9のいずれか1項において、前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、前記軸外の一次収差を計測する工程は、アモルファス像を取得する工程と、前記アモルファス像から互いに異なる複数の領域を選択し、選択された前記複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、を有し、前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正する、収差補正方法。

請求項11

複数段の多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置と、軸外の一次収差を計測する第1計測部と、前記第1計測部の計測結果に基づいて、前記軸外の一次収差が補正されるように前記転送レンズ系の励磁を変化させる制御を行う第1転送レンズ系制御部と、を含む、荷電粒子線装置。

請求項12

請求項11において、軸上収差を計測する第2計測部と、前記第2計測部の計測結果に基づいて、前記軸上収差が補正されるように前記転送レンズ系の励磁を変化させる制御を行う第2転送レンズ系制御部と、を含む、荷電粒子線装置。

技術分野

0001

本発明は、収差補正方法および荷電粒子線装置に関する。

背景技術

0002

透過電子顕微鏡における収差補正は、高分解能像を取得する上で重要な技術である。

0003

例えば、非特許文献1および非特許文献2には、六極子を二段配置した二段三回場型球面収差補正装置が開示されている。非特許文献1および非特許文献2の球面収差補正装置では、対物レンズの正の球面収差を、六極子によって生じる負の球面収差で補正する。六極子で生じた三回非点収差は、六極子を二段配置することで打ち消すことができる。非特許文献1および非特許文献2の球面収差補正装置では、軸合わせ等により四次収差まで補正可能であるが、五次の六回非点収差を補正することができず、これが支配的な収差となって残る。

0004

また、非特許文献3および非特許文献4には、三回場を三段配置した三段三回場型球面収差補正装置が開示されている。上記の二段三回場型球面収差補正装置では六回非点収差を補正できなかったが、非特許文献3および非特許文献4の球面収差補正装置では、三回場を三段配置することで六回非点収差を補正している。

0005

また、特許文献1には、三段三回場型球面収差補正装置における五回非点収差スリローブ収差(three lobe aberration)の補正方法が開示されている。特許文献1では、軸上収差の補正方法が開示されている。

0006

特開2012−109076号公報

先行技術

0007

H. Rose, Optik, vol. 85 (1990) pp.19-24
H. Haider et al., Nature, vol.392 (1998) pp. 768-769
H. Sawada et al., Journal of Electron Microscopy, vol. 58 (2009) pp. 341-347
H. Sawada et al., Ultramicroscopy 110 (2010) 958-961

発明が解決しようとする課題

0008

上述したように、特許文献1では軸上収差の補正方法について開示されているが、軸外の一次収差ディフーカス二回非点収差)の補正方法については開示されていない。そのため、視野中心において軸上収差が補正された状態であっても、視野中心から外れ視野領域においては、ディフォーカスや二回非点収差がずれてしまっている場合がある。

0009

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、軸外の一次収差を補正することができる収差補正方法および荷電粒子線装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

(1)本発明に係る収差補正方法は、
複数段多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、
前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の一次収差を補正する工程を含む。

0011

このような収差補正方法では、複数段の多極子を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置において、軸外の一次収差を補正することができる。

0012

(2)本発明に係る収差補正方法において、
前記転送レンズ系は、第1転送レンズと、第2転送レンズと、を有してもよい。

0013

(3)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズの両方を励磁が強くなるように変化させる、または前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズの両方を励磁が弱くなるように変化させてもよい。

0014

このような収差補正方法では、軸外の一次収差の変化量を軸上収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、このような収差補正方法では、軸外の一次収差を補正する工程において、軸上収差の変化量を小さくすることができる。

0015

(4)本発明に係る収差補正方法において、
前記転送レンズ系の励磁を変化させて、軸上収差を補正する工程を含んでいてもよい。

0016

このような収差補正方法では、軸外の一次収差を補正することにより導入される軸上収差を補正することができる。

0017

(5)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸上収差を補正する工程では、前記第1転送レンズおよび前記第2転送レンズのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させてもよい。

0018

このような収差補正方法では、軸上収差の変化量を軸外の一次収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、このような収差補正方法では、軸上収差を補正する工程において、軸外の一次収差の変化量を小さくすることができる。

0019

(6)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸上収差を補正する工程では、スリーローブ収差を補正してもよい。

0020

(7)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、軸外の二回非点収差を補正してもよい。

0021

(8)本発明に係る収差補正方法において、
前記多極子は、三回場を発生させてもよい。

0022

(9)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
前記荷電粒子線装置の結像系偏向コイル視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、
前記複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正してもよい。

0023

このような収差補正方法では、軸外の一次収差を精度よく計測することができる。

0024

(10)本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
アモルファス像を取得する工程と、
前記アモルファス像から互いに異なる複数の領域を選択し、選択された前記複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記転送レンズ系の励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正してもよい。

0025

このような収差補正方法では、1枚のアモルファス像から軸外の一次収差を計測することができるため、容易に軸外の一次収差の計測を行うことができる。

0026

(11)本発明に係る荷電粒子線装置は、
複数段の多極子と、前記多極子間に配置された転送レンズ系と、を有する収差補正装置と、
軸外の一次収差を計測する第1計測部と、
前記第1計測部の計測結果に基づいて、前記軸外の一次収差が補正されるように前記転送レンズ系の励磁を変化させる制御を行う第1転送レンズ系制御部と、
を含む。

0027

このような荷電粒子線装置では、軸外の一次収差を補正することができる。

0028

(12)本発明に係る荷電粒子線装置において、
軸上収差を計測する第2計測部と、
前記第2計測部の計測結果に基づいて、前記軸上収差が補正されるように前記転送レンズ系の励磁を変化させる制御を行う第2転送レンズ系制御部と、
を含んでいてもよい。

0029

このような荷電粒子線装置では、軸外の一次収差を補正することにより導入される軸上収差を補正することができる。

図面の簡単な説明

0030

第1実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。
収差補正装置を模式的に示す図。
第1実施形態に係る収差補正方法の一例を示すフローチャート
偏向コイルで視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図。
偏向コイルで視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図。
撮影された視野の位置に対応するように、複数のアモルファス像を配置した図。
撮影された視野の位置に対応するように、複数のディフラクトグラムを配置した図。
転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を模式的に示す図。
転送レンズ系の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を模式的に示す図。
アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択した状態を示す図。
選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを選択された領域に対応する位置に配置した図。
第2実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。
第2実施形態に係る透過電子顕微鏡の収差補正装置を模式的に示す図。
第1転送レンズ系および第2転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を示す図。
第1転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分を模式的に示す図。
第2転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分を模式的に示す図。
第1転送レンズ系および第2転送レンズ系の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を示す図。
第1転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差を模式的に示す図。
第2転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差を模式的に示す図。
第3実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。
第3実施形態に係る電子顕微鏡の動作の一例を示すフローチャート。

実施例

0031

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

0032

また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を照射して試料の観察を行う透過電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以外の荷電粒子線イオン等)を照射して試料の観察を行う装置であってもよい。

0033

1. 第1実施形態
1.1.透過電子顕微鏡
まず、第1実施形態に係る透過電子顕微鏡(荷電粒子線装置の一例)について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る透過電子顕微鏡100を模式的に示す図である。

0034

透過電子顕微鏡100は、図1に示すように、電子源10と、集束レンズ12と、軸合わせ用コイル13と、対物レンズ14と、試料ステージ16と、試料ホルダー17と、中間レンズ18と、投影レンズ20と、偏向コイル21と、撮像装置22と、処理部40と、操作部50と、表示部52と、記憶部54と、を含む。

0035

電子源10は、電子を発生させる。電子源10は、例えば、陰極から放出された電子を陽極加速し電子線を放出する電子銃である。

0036

集束レンズ12は、電子源10から放出された電子線を集束して試料Sに照射する。

0037

軸合わせ用コイル13は、集束レンズ12で集束された電子線を偏向させることができる。軸合わせ用コイル13は、例えば、電子線を対物レンズ14の光軸に一致させるために用いられる。

0038

対物レンズ14は、試料Sを透過した電子線で透過電子顕微鏡像(以下「TEM像」ともいう)を結像するための初段のレンズである。対物レンズ14は、図示はしないが、上部磁極ポールピースの上極)、および下部磁極(ポールピースの下極)を有している。対物レンズ14では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線を集束させる。

0039

試料ステージ16は、試料Sを保持する。図示の例では、試料ステージ16は、試料ホルダー17を介して、試料Sを保持している。試料ステージ16は、例えば、対物レンズ14の上部磁極と下部磁極との間に試料Sを位置させる。試料ステージ16は、試料ホルダー17を移動および静止させることができる。試料ステージ16によって、試料Sの位置決めを行うことができる。試料ステージ16は、試料Sを水平方向(電子線の進行方向に対して直交する方向)や鉛直方向(電子線の進行方向に沿う方向)に移動させることができる。試料ステージ16は、さらに、試料Sを傾斜させることができる。

0040

中間レンズ18および投影レンズ20は、対物レンズ14によって結像された像をさらに拡大し、撮像装置22に結像させる。対物レンズ14、中間レンズ18、および投影レンズ20は、結像系を構成している。

0041

偏向コイル21は、投影レンズ20の後段に配置されている。偏向コイル21は、結像系に組み込まれている。偏向コイル21は、投影レンズ20から射出された電子線を偏向させて、観察視野を移動させるために用いられる。

0042

撮像装置22は、結像レンズ系によって結像されたTEM像を撮影する。撮像装置22は、例えば、CCDカメラ等のデジタルカメラである。撮像装置22は、撮影したTEM像の画像データを処理部40に出力する。

0043

収差補正装置30は、対物レンズ14の後段に配置されている。より具体的には、収差補正装置30は、対物レンズ14と中間レンズ18との間に配置されている。収差補正装置30は、対物レンズ14の収差を補正するための装置である。収差補正装置30は、負の球面収差を作り出し、対物レンズ14の正の球面収差を打ち消すことで対物レンズ14(結像系)の球面収差を補正する。

0044

図2は、収差補正装置30を模式的に示す図である。

0045

収差補正装置30は、図2に示すように、二段の多極子(第1多極子32a、第2多極子32b)と、転送レンズ系34と、を含んで構成されている。

0046

収差補正装置30では、光軸OPに沿って第1多極子32aおよび第2多極子32bが一列に配列されている。

0047

第1多極子32aは、N回場(N回対称場、Nは整数)を発生させる。同様に、第2多極子32bは、N回場を発生させる。なお、以下では、N=3として説明する。なお、N回場とは、多極子の回転対称軸周りで、生成された場の強度がN回の対称性を持つ場を
意味する。

0048

第1多極子32aは、例えば、六極子または十二極子で構成される。なお、第1多極子32aの極数および第2多極子32bの極数は、特に限定されない。第1多極子32aによって生成される三回場は、静電場静磁場、またはこれらの重畳場のいずれかである。

0049

第2多極子32bの構成は、上記の第1多極子32aの構成と同様である。すなわち、第2多極子32bは、例えば、六極子または十二極子で構成され、第2多極子32bによって生成される三回場は、静電場、静磁場、またはこれらの重畳場のいずれかである。

0050

第1多極子32aおよび第2多極子32bは、光軸OPに沿った厚みtを有する。厚みを持った多極子では、薄い多極子で発生する収差とは異なる収差が、コンビネーション収差として現れる。

0051

多極子として三回場を用いる場合、コンビネーション収差として負の球面収差が生じる。これを利用して対物レンズ14の正の球面収差を補正できる。

0052

第1多極子32aと第2多極子32bとの間には、転送レンズ系34が配置されている。転送レンズ系34は、一対の転送レンズ(第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34b)で構成されている。転送レンズ系34は、第1多極子32aで形成された像と共役な像を第2多極子32bに形成する。

0053

なお、対物レンズ14と第1多極子32aとの間に転送レンズ系36を配置してもよい。転送レンズ系36は、一対の転送レンズ(第1転送レンズ36aおよび第2転送レンズ36b)で構成されている。

0054

また、第2多極子32bと中間レンズ18との間に、ポストコレクタレンズ38が配置されてもよい。ポストコレクタレンズ38は、中間レンズ18の物面に試料Sの像を結ぶためのレンズである。

0055

収差補正装置30では、第1多極子32aおよび第2多極子32bが一対の三回場を生成する。この一対の三回場は、負の球面収差を発生し、対物レンズ14が持つ正の球面収差を減少させる。したがって、この負の球面収差は、対物レンズ14が持つ正の球面収差を減少させる。また、第1多極子32aおよび第2多極子32bは、それぞれ相互に逆向きで同じ強さの三回非点収差を発生させる。したがって、第1多極子32aで発生した三回非点収差は、第2多極子32bで発生した三回非点収差によって相殺される。

0056

操作部50は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部40に送る処理を行う。操作部50の機能は、例えば、ボタンキータッチパネル型ディスプレイマイクなどにより実現できる。

0057

ユーザーは、操作部50を操作することにより、透過電子顕微鏡100の各部を動作させて、後述する収差補正を行うことができる。

0058

表示部52は、処理部40によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、LCD、CRTなどにより実現できる。表示部52には、後述する、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラム(diffractogram、図7参照)等が表示される。

0059

記憶部54は、処理部40が各種の計算処理制御処理を行うためのプログラムやデー
タ等を記憶している。また、記憶部54は、処理部40の作業領域として用いられ、処理部40が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部54の機能は、ハードディスク、RAMなどにより実現できる。

0060

処理部40は、収差補正装置30の制御や、撮像装置22で撮影されたTEM像を取得する処理、透過電子顕微鏡100の光学系12,13,14,18,20,21の制御、TEM像をフーリエ変換してディフラクトグラムを生成する演算処理などの処理を行う。処理部40の機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP等)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部40は、収差補正装置制御部42と、撮像装置制御部44と、TEM制御部46と、を含む。

0061

収差補正装置制御部42は、収差補正電源コントローラ31を制御し、収差補正装置30に供給される電流(または電圧)を制御する。収差補正装置制御部42は、例えば、ユーザーが操作部50を介して入力した設定値に基づいて、収差補正装置30を制御する。

0062

また、収差補正装置制御部42は、操作部50からの操作信号に基づいて、収差補正電源コントローラ31を制御して、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bに供給される励磁電流を制御する。

0063

撮像装置制御部44は、操作部50からの操作信号に基づいて、撮像装置22に対してTEM像を撮影する制御を行う。また、撮像装置制御部44は、撮影されたTEM像を取得してディフラクトグラムを生成する処理を行う。

0064

TEM制御部46は、操作部50からの操作信号に基づいて、透過電子顕微鏡100の光学系12,13,14,18,20,21の制御を行う。

0065

1.2.収差補正方法
次に、第1実施形態に係る収差補正方法について説明する。

0066

本実施形態では、収差補正装置30において発生する軸外の一次収差を補正する場合について説明する。より具体的には、本実施形態では、視野範囲において二回非点収差が三回対称に変わる現象が低減されるように、軸外の二回非点収差を補正する場合について説明する。

0067

ここで、軸外の収差(軸外収差)とは、幾何収差のなかで、光軸となす角αに加えて光軸からの距離rをパラメータに持つ収差をいう。なお、後述する軸上の収差(軸上収差)とは、幾何収差のなかで、光軸となす角αのみをパラメータとする収差をいう。また、一次収差には、ディフォーカスと、二回非点収差と、がある。

0068

なお、電子の軌道を、荷電粒子電磁場内での運動として記述する幾何光学において、結像点理想結像(ガウス結像)点からのズレを幾何収差という。光学特性は、一般に、物面の一点から像面の一点へ写像する冪展開多項式で表される。この多項式は、物面における電子軌道の光軸からの距離rと光軸となす角αをパラメータとして冪展開される。rとαに関して、一次の項のみを考慮した場合は収差のない理想結像を表す(ガウス結像)。二次以上の項を考慮した場合、結像点は理想結像点からずれる。光軸となす角αと光軸からの距離rの次数を合わせた数が、幾何収差の次数である。

0069

図3は、第1実施形態に係る収差補正方法の一例を示すフローチャートである。

0070

(1)軸外の一次収差の計測(ステップS100)
まず、軸外の一次収差を計測する。軸外の一次収差を計測する工程は、結像系の偏向コイル21で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有する。以下、各工程について詳細に説明する。

0071

まず、透過電子顕微鏡100の結像系の偏向コイル21で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する。

0072

図4および図5は、偏向コイル21で視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図である。なお、図4は、偏向コイル21で視野を移動させていない状態を示している。図5は、偏向コイル21で視野を移動させた状態を示している。

0073

図5に示すように、偏向コイル21を用いて投影レンズ20の像面を移動させて撮像装置22で撮影される視野Fを移動させる。このようにして撮像装置22で撮影される視野Fを移動させつつ撮影を行うことで、互いに異なる視野Fで撮影された複数のアモルファス像を取得することができる。アモルファス像は、試料Sのアモルファス領域を撮影して得られたTEM像である。

0074

次に、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する。

0075

アモルファス像をフーリエ変換することにより、当該アモルファス像に対応するディフラクトグラムを取得することができる。

0076

次に、取得した複数のディフラクトグラムに基づいて、軸外の一次収差を計測する。

0077

図6は、撮影された視野の位置に対応するように、複数のアモルファス像を配置した図である。図7は、撮影された視野の位置に対応するように、複数のディフラクトグラムを配置した図である。

0078

図7に示す撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムから、軸外の一次収差、すなわち、軸外におけるディフォーカスおよび軸外における二回非点収差の変化を可視化することができる。

0079

図7に示す例では、複数のディフラクトグラムから、視野の位置によって二回非点収差が異なっており、これらの二回非点収差が三角形を描くように変化していることがわかる。

0080

本工程において、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムに基づいて、軸外の二回非点収差の三回対称成分を定量化してもよい。

0081

以上の工程により、軸外の一次収差を計測することができる。

0082

(2)軸外の二回非点収差の補正(ステップS102)
次に、軸外の一次収差の計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差を補正する。軸外の二回非点収差の補正は、第1多極子32aと第2多極子32bとの間に配置された転送レンズ系34の励磁を変化させることで行われる。

0083

図8は、転送レンズ系34の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を模式的に示す図である。

0084

軸外の二回非点収差の補正は、図8に示すように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方の励磁が弱くなるように変化させることで行う。

0085

ここで、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの励磁を変化させると、軸外の二回非点収差とともに、軸上収差、より具体的にはスリーローブ収差が変化する。上記のように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方の励磁が弱くなるように変化させた場合、軸外の二回非点収差の変化量を、スリーローブ収差の変化量よりも大きくすることができる。なお、スリーローブ収差は、四次の軸上幾何収差の一つで三回対称の寄生収差である。

0086

第1転送レンズ34aの励磁は、第1転送レンズ34aのコイルに流す励磁電流を変化させることで変化させることができる。第2転送レンズ34bについても同様である。

0087

本工程では、ステップS100で得られた軸外の一次収差の計測結果に基づいて、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの励磁を変化させる。具体的には、図7に示す複数のディフラクトグラムにおいて軸外の二回非点収差が低減されるように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの励磁を変化させる。

0088

例えば、ユーザーが、表示部52に表示された複数のディフラクトグラム(図7参照)から軸外の二回非点収差の状態を確認し、操作部50を操作して軸外の二回非点収差が低減されるように転送レンズ34a,34bの励磁を変化させてもよい。また、ユーザーが、表示部52に表示された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値を確認し、操作部50を操作して軸外の二回非点収差が低減されるように転送レンズ34a,34bの励磁を変化させてもよい。

0089

(3)軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定(ステップS104)
次に、軸外の二回非点収差が補正されたか否かを判定する。軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定は、軸外の一次収差を計測する工程(ステップS100)と同様の手法で、軸外の一次収差(軸外の二回非点収差)を計測することで行われる。

0090

ユーザーは、例えば、表示部52に表示された複数のディフラクトグラムから、軸外の二回非点収差が低減されているか否かを判断する。また、ユーザーは、複数のディフラクトグラムに基づき定量化された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値が所定値以下の場合に軸外の二回非点収差が補正されたと判断し、所定値より大きい場合に軸外の二回非点収差が補正されていないと判断してもよい。

0091

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合(ステップS104でNoの場合)、ステップS100に戻って、再び軸外の一次収差の計測(ステップS100)、および軸外の二回非点収差の補正(ステップS102)を行う。

0092

(4)軸上収差の計測(ステップS106)
一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合(ステップS104でYesの場合)、軸上収差の計測を行う。

0093

上述したように、軸外の二回非点収差を補正するために第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの励磁を変化させると、軸上収差の一つであるスリーローブ収差も変化する。そのため、スリーローブ収差を補正する必要がある。

0094

軸上収差(スリーローブ収差)の計測は、例えば、ディフラクトグラムタブローにより行われる。ディフラクトグラムタブローとは、入射ビームを1〜2度程度傾け、方位角次々に変えて撮影したアモルファス像のディフラクトグラムを、二次元的に配置したものをいう。二次的に配置されたディフラクトグラムに現れる図形の楕円度や対称性を利用して、軸上収差を計測することができる。

0095

(5)スリーローブ収差の補正(ステップS108)
次に、軸上収差の計測結果に基づいて、スリーローブ収差の補正を行う。スリーローブ収差の補正は、第1多極子32aと第2多極子32bとの間に配置された転送レンズ系34の励磁を変化させることで行われる。

0096

図9は、転送レンズ系34の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を模式的に示す図である。

0097

スリーローブ収差の補正は、図9に示すように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させることで行う。第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させることで、転送距離を変えることができ、スリーローブ収差を補正することができる。また、このように転送レンズ34a,34bの励磁を変化させることにより、スリーローブ収差の変化量を、軸外の二回非点収差の変化量よりも大きくすることができる。

0098

本工程では、ステップS106で得られた軸上収差の計測結果に基づいて、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの励磁を変化させる。

0099

(6)スリーローブ収差が補正されたか否かの判定(ステップS110)
次に、スリーローブ収差が補正されたか否かを判定する。スリーローブ収差が補正されたか否かの判定は、軸上収差を計測する工程(ステップS106)と同様に、ディフラクトグラムタブローを作成し、当該ディフラクトグラムタブローから軸上収差(スリーローブ収差)を計測することで行われる。

0100

スリーローブ収差が補正されていないと判断された場合(ステップS110でNoの場合)、ステップS106に戻って、再び軸上収差の計測(ステップS106)、およびスリーローブ収差の補正(ステップS108)を行う。

0101

(7)軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定(ステップS112)
一方、スリーローブ収差が補正されたと判断された場合(ステップS112でYesの場合)、軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定を行う。軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定は、ステップS104と同様に行われる。

0102

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合(ステップS112でNoの場合)、ステップS100に戻って、再び、ステップS100〜ステップS110を行う。

0103

一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合(ステップS112でYesの場合)、収差補正を終了する。

0104

以上の工程により、軸外の二回非点収差を補正することができる。

0105

第1実施形態に係る収差補正方法は、例えば、以下の特徴を有する。

0106

第1実施形態に係る収差補正方法は、転送レンズ系34の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正する工程を含む。そのため、第1実施形態に係る収差補正方法によれば、2段の多極子32a,32bを有する収差補正装置30を備えた透過電子顕微鏡100において、軸外の二回非点収差を補正することができる。これにより、透過電子顕微鏡100では、広い視野範囲で高分解能像を取得することができる。

0107

第1実施形態に係る収差補正方法では、軸外の二回非点収差を補正する工程において、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、軸外の二回非点収差の変化量をスリーローブ収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、第1実施形態に係る収差補正方法では、軸外の二回非点収差を補正する工程において、スリーローブ収差の変化量を小さくすることができる。

0108

第1実施形態に係る収差補正方法では、転送レンズ系34の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正する工程を含む。そのため、第1実施形態に係る収差補正方法によれば、軸外の二回非点収差を補正することにより導入されるスリーローブ収差を補正することができる。これにより、より良好な高分解能像を取得することができる。

0109

第1実施形態に係る収差補正方法では、スリーローブ収差を補正する工程において、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、スリーローブ収差の変化量を軸外の二回非点収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、第1実施形態に係る収差補正方法では、スリーローブ収差を補正する工程において、軸外の二回非点収差の変化量を小さくすることができる。

0110

第1実施形態に係る収差補正方法では、軸外の一次収差を計測する工程は、結像系の偏向コイル21で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有している。そのため、軸外の一次収差を計測することができる。

0111

また、第1実施形態に係る収差補正方法では、複数のアモルファス像から複数のディフラクトグラムを取得するため、例えば1枚のアモルファス像から複数のディフラクトグラムを取得する場合と比べて(後述する「1.3. 収差補正方法の変形例」参照)、アモルファス像のピクセルサイズを大きくできる。これにより、軸外の一次収差をより精度よく計測することができる。

0112

1.3.収差補正方法の変形例
上記の実施形態では、軸外の一次収差を計測する工程において、偏向コイル21で視野を移動させて取得された複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得していたが、軸外の一次収差を計測する工程はこれに限定されない。

0113

例えば、軸外の一次収差を計測する工程は、アモルファス像を取得する工程と、アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択し、選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有していてもよい。

0114

図10は、アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択した状態を示す図である。本変形例では、図10に示すように、1枚のアモルファス像を撮影して、当該1枚のアモルファス像から複数の領域を選択する。図示の例では、1枚のアモルファス像から9個の領域が選択されているが、その数は特に限定されない。

0115

図11は、選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを選択された領域に対応する位置に配置した図である。選択された領域をフーリエ変換することにより、ディフラクトグラムを得ることができる。図11に示すように、選択された領域に対応する位置にディフラクトグラムを配置することで、軸外の一次収差を可視化することができる。

0116

このようにして得られた図11に示す複数のディフラクトグラムにおいても、図7に示す複数のディフラクトグラムと同様に、軸外の一次収差を計測することができる。

0117

本変形例では、1枚のアモルファス像から軸外の一次収差を計測することができるため、容易に軸外の一次収差の計測を行うことができる。

0118

2. 第2実施形態
2.1.透過電子顕微鏡
次に、第2実施形態に係る透過電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図12は、第2実施形態に係る透過電子顕微鏡200を模式的に示す図である。図13は、第2実施形態に係る透過電子顕微鏡200の収差補正装置230を模式的に示す図である。

0119

以下、第2実施形態に係る透過電子顕微鏡200において、第1実施形態に係る透過電子顕微鏡100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0120

上述した透過電子顕微鏡100では、図2に示すように、収差補正装置30は、二段の多極子32a,32bを有していた。すなわち、収差補正装置30は、二段三回場型球面収差補正装置であった。

0121

これに対して、透過電子顕微鏡200では、図13に示すように、収差補正装置230は、三段の多極子32a,32b,32cを有している。すなわち、収差補正装置230は、三段三回場型球面収差補正装置である。

0122

収差補正装置230は、三段の多極子(第1多極子32a、第2多極子32b、第3多極子32c)と、第1転送レンズ系34と、第2転送レンズ系35と、を含んで構成されている。

0123

収差補正装置30では、光軸OPに沿って第1多極子32a、第2多極子32b、および第3多極子32cが一列に配列されている。

0124

第1多極子32a、第2多極子32b、および第3多極子32cの構成は、上述した第1実施形態における第1多極子32a、第2多極子32bの構成と同様であり、その説明を省略する。

0125

第1転送レンズ系34は、第1多極子32aと第2多極子32bとの間に配置されている。第2転送レンズ系35は、第2多極子32bと第3多極子32cとの間に配置されている。第2転送レンズ系35は、第1転送レンズ35aと、第2転送レンズ35bと、を有している。

0126

第1転送レンズ系34および第2転送レンズ系35の構成は、上述した第1実施形態における転送レンズ系34の構成と同様であり、その説明を省略する。

0127

収差補正装置30では、上述したように、第1多極子32aで発生した三回非点収差は、第2多極子32bで発生した三回非点収差によって相殺された。しかしながら、収差補正装置30では、第1多極子32aおよび第2多極子32bが発生させる一対の三回場によって三回非点収差を相殺することで、五次の収差である六回非点収差が新たに発生する。

0128

そこで収差補正装置230では、第1多極子32a、第2多極子32b、および第3多極子32cが発生させる三回場を相対的に特定の角度に設定することによって、六回非点収差を相殺している。

0129

2.2.収差補正方法
次に、第2実施形態に係る収差補正方法について説明する。

0130

第2実施形態に係る収差補正方法は、軸外の二回非点収差を補正する工程(ステップS102)、スリーローブ収差を補正する工程(ステップS108)が、第1実施形態に係る収差補正方法と異なる。第2実施形態に係る収差補正方法のその他の工程は、第1実施形態に係る収差補正方法と同様である。

0131

以下、第2実施形態に係る収差補正方法において、第1実施形態に係る収差補正方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

0132

まず、軸外の二回非点収差を補正する工程(ステップS102)について説明する。

0133

本実施形態では、軸外の二回非点収差の補正は、第1多極子32aと第2多極子32bとの間に配置された第1転送レンズ系34、および第2多極子32bと第3多極子32cとの間に配置された第2転送レンズ系35の励磁を変化させることで行われる。

0134

図14は、第1転送レンズ系34および第2転送レンズ系35の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を示す図である。図15は、第1転送レンズ系34の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを模式的に示す図である。図16は、第2転送レンズ系35の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを模式的に示す図である。

0135

上述した収差補正装置30は二段の多極子32a,32bを有しているため、軸外の二回非点収差の三回対称成分は特定の1つの方向を向く。すなわち、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムにおいて、二回非点収差が描く三角形の向きは常に同じである。

0136

これに対して、収差補正装置230は三段の多極子32a,32b,32cを有しているため、軸外の二回非点収差の三回対称成分は様々な方向を向く。すなわち、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムにおいて、二回非点収差が描く三角形は様々な方向を向く。

0137

そのため、本実施形態では、図14に示すように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図
15に示すように、A方向(所定の方向)の軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを変化させることができ、A方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを補正することができる。

0138

また、同様に、第1転送レンズ35aおよび第2転送レンズ35bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ35aおよび第2転送レンズ35bの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図16に示すように、A方向とは異なるB方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを変化させることができ、B方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Oを補正することができる。

0139

上記のように、第1転送レンズ系34および第2転送レンズ系35の励磁を変化させることにより、三段の多極子32a,32b,32cを有する収差補正装置230を備えた透過電子顕微鏡300において、軸外の二回非点収差を補正することができる。

0140

次に、スリーローブ収差を補正する工程(ステップS108)について説明する。

0141

本実施形態では、スリーローブ収差の補正は、第1多極子32aと第2多極子32bとの間に配置された第1転送レンズ系34、および第2多極子32bと第3多極子32cとの間に配置された第2転送レンズ系35の励磁を変化させることで行われる。

0142

図17は、第1転送レンズ系34および第2転送レンズ系35の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を示す図である。図18は、第1転送レンズ系34の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差Tを模式的に示す図である。図19は、第2転送レンズ系35の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差Tを模式的に示す図である。

0143

ここで、上述した収差補正装置30は二段の多極子32a,32bを有しているため、スリーローブ収差は特定の1つの方向を向く。これに対して、収差補正装置230は三段の多極子32a,32b,32cを有しているため、スリーローブ収差は様々な方向を向く。

0144

そのため、本実施形態では、図17に示すように、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図18に示すように、C方向(所定の方向)のスリーローブ収差Tを変化させることができ、C方向のスリーローブ収差Tを補正することができる。

0145

また、同様に、第1転送レンズ35aおよび第2転送レンズ35bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図19に示すように、C方向とは異なるD方向のスリーローブ収差Tを変化させることができ、D方向のスリーローブ収差Tを補正することができる。

0146

上記のように、第1転送レンズ系34および第2転送レンズ系35の励磁を変化させることにより、三段の多極子32a,32b,32cを有する収差補正装置230を備える透過電子顕微鏡300において、スリーローブ収差を補正することができる。

0147

第2実施形態に係る収差補正方法では、三段の多極子32a,32b,32cを有する収差補正装置230を備えた透過電子顕微鏡200において、軸外の二回非点収差を補正することができる。

0148

3. 第3実施形態
3.1.電子顕微鏡
次に、第3実施形態に係る透過電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図20は、第3実施形態に係る透過電子顕微鏡300を模式的に示す図である。

0149

以下、第3実施形態に係る透過電子顕微鏡300において、第1実施形態に係る透過電子顕微鏡100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0150

透過電子顕微鏡300は、図20に示すように、処理部40が、第1計測部48aと、第2計測部48bと、第1転送レンズ系制御部49aと、第2転送レンズ系制御部49bと、判定部49cと、を含む点で、透過電子顕微鏡100と異なる。

0151

第1計測部48aは、軸外の一次収差を計測する処理を行う。第1計測部48aは、例えば、偏向コイル21および撮像装置22を制御して、視野を移動させつつ複数のアモルファス像を撮影して複数のアモルファス像を取得する処理を行う。そして、第1計測部48aは、複数のアモルファス像をフーリエ変換して複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得し、軸外の一次収差を計測する。第1計測部48aは、複数のディフラクトグラムから軸外の二回非点収差の三回対称成分を定量化する。

0152

第1転送レンズ系制御部49aは、第1計測部48aの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う。第1転送レンズ系制御部49aは、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bの両方を励磁が弱くなるように変化させる。

0153

第2計測部48bは、軸上収差を計測する処理を行う。第2計測部48bは、例えば、ディフラクトグラムタブローを作成して、軸上収差を計測する。第2計測部48bは、照射系の偏向コイル(軸合わせ用コイル13)および撮像装置22を制御して、入射ビームを1〜2度程度傾け、方位角を次々に変えて撮影してアモルファス像を取得する処理を行う。そして、第2計測部48bは、複数のアモルファス像をフーリエ変換して複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得し、軸上収差を計測する。

0154

第2転送レンズ系制御部49bは、第2計測部48bの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う。第2転送レンズ系制御部49bは、第1転送レンズ34aおよび第2転送レンズ34bのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。

0155

ここで、第2転送レンズ系制御部49bがスリーローブ収差を補正するために転送レンズ系34の励磁を変化させたことにより、再び軸外の二回非点収差が導入される場合がある。そのため、判定部49cは、軸外の二回非点収差が補正されたか否かを判定する処理を行う。

0156

判定部49cは、例えば、複数のディフラクトグラムに基づき定量化された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値に基づいて判定を行う。判定部49cは、軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値が所定値以下の場合に軸外の二回非点収差が補正されたと判断し、所定値より大きい場合に軸外の二回非点収差が補正されていないと判断する。

0157

3.2.透過電子顕微鏡の動作
次に、第3実施形態に係る透過電子顕微鏡300の動作について説明する。本実施形態
では、第1計測部48a、第2計測部48b、第1転送レンズ系制御部49a、および第2転送レンズ系制御部49bによって、軸外の二回非点収差の補正が行われる。すなわち、透過電子顕微鏡300では、自動で、軸外の二回非点収差の補正を行うことができる。

0158

図21は、第3実施形態に係る透過電子顕微鏡300の動作の一例を示すフローチャートである。

0159

例えば、ユーザーが操作部50を介して処理部40に収差補正の開始を要求すると、処理部40は操作部50からの操作信号を受け付け収差補正処理を開始する。

0160

まず、第1計測部48aが軸外の一次収差を計測する処理を行う(ステップS300)。

0161

次に、第1転送レンズ系制御部49aが、第1計測部48aの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う(ステップS302)。

0162

次に、第2計測部48bが軸上収差を計測する処理を行う(ステップS304)。

0163

次に、第2転送レンズ系制御部49bが、第2計測部48bの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う(ステップS306)。

0164

次に、判定部49cは、軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定を行う(ステップS308)。

0165

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合(ステップS308でNoの場合)、再び、ステップS300に戻って、ステップS300〜ステップS308の処理を行う。

0166

一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合(ステップS308でYesの場合)、処理部40は処理を終了する。

0167

以上の処理により、軸外の二回非点収差を補正することができる。

0168

透過電子顕微鏡300は、例えば、以下の特徴を有する。

0169

透過電子顕微鏡300は、軸外の一次収差を計測する第1計測部48aと、第1計測部48aの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う第1転送レンズ系制御部49aと、を含む。そのため、透過電子顕微鏡300では、軸外の二回非点収差を補正することができる。また、透過電子顕微鏡300では、軸外の二回非点収差を自動で補正することができるため、容易に軸外の二回非点収差の補正を行うことができる。

0170

透過電子顕微鏡300は、さらに、軸上収差を計測する第2計測部48bと、第2計測部48bの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系34の励磁を変化させる制御を行う第2転送レンズ系制御部49bと、を含む。そのため、透過電子顕微鏡300では、軸外の二回非点収差を補正することにより導入されるスリーローブ収差を補正することができる。また、透過電子顕微鏡300では、スリーローブ収差を自動で補正することができるため、容易にスリーローブ収差の補正を行うことができる

0171

なお、上記では、透過電子顕微鏡300が二段の多極子32a,32bを有する収差補正装置30を含んで構成されている例について説明したが、透過電子顕微鏡300は三段の多極子32a,32b,32cを有する収差補正装置230を含んで構成されていてもよい。この場合でも、透過電子顕微鏡300では、上記と同様に、軸外の二回非点収差の補正の自動化が可能である。

0172

また、上記では、処理部40が、図21に示すフローチャートに従って収差補正処理を行う例について説明したが、処理部40は図3に示すフローチャートに従って収差補正処理を行ってもよい。このとき、図3に示すステップS100、ステップS102、ステップS106、ステップS108の処理は、それぞれ図21に示すステップS300、ステップS302、ステップS304、ステップS306の処理と同様に行われてもよい。また、図3に示すステップS104、ステップS110、ステップS112の処理は、判定部49cが行ってもよい。

0173

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

0174

上述した第1実施形態では、収差補正装置30が二段の多極子を有する場合について説明し、第2実施形態では、収差補正装置30が三段の多極子を有する場合について説明したが、収差補正装置が四段以上の複数段の多極子を有する場合についても、本発明に係る収差補正方法を同様に適用できる。

0175

また、上述した実施形態では、収差補正装置30,230の各多極子が三回場(三回対称場)を発生させる例について説明したが、収差補正装置30,230の各多極子が発生させる場は、上述したようにN回場であってもよい。各多極子が発生させる場が三回場でない場合、軸外の二回非点は三回以外の対称性を持つ場合がある。各多極子が発生させる場が三回場でない場合、転送レンズ系の励磁を変化させて軸外の二回非点収差を補正したときにスリーローブ収差以外の軸上収差が導入される場合がある。このような場合であっても、上述した各多極子が発生させる場が三回場である場合と同様に、本発明に係る収差補正方法を適用できる。

0176

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

0177

10…電子源、12…集束レンズ、13…軸合わせ用コイル、14…対物レンズ、16…試料ステージ、17…試料ホルダー、18…中間レンズ、20…投影レンズ、21…偏向コイル、22…撮像装置、30…収差補正装置、31…収差補正電源コントローラ、32a…第1多極子、32b…第2多極子、32c…第3多極子、34…第1転送レンズ系、34a…第1転送レンズ、34b…第2転送レンズ、35…第2転送レンズ系、35a…第1転送レンズ、35b…第2転送レンズ、36…転送レンズ系、36a…第1転送レンズ、36b…第2転送レンズ、38…ポストコレクタレンズ、40…処理部、42…収差補正装置制御部、44…撮像装置制御部、46…TEM制御部、48a…第1計測部、48b…第2計測部、49a…第1転送レンズ系制御部、49b…第2転送レンズ系制御部
、49c…判定部、50…操作部、52…表示部、54…記憶部、100…透過電子顕微鏡、200…透過電子顕微鏡、230…収差補正装置、300…透過電子顕微鏡

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