JP2018181629A - Photographing method and transmission electron microscope - Google Patents

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寛文 飯島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photographing method capable of adjusting focus accurately, when photographing a phase difference image by using a minimum dose system.SOLUTION: A photographing method in a transmission electron microscope including a phase plate 20 includes a focus adjustment step of deflecting an electron ray incident to a specimen S and irradiating a position of the specimen S, different from the photographing position, with an electron ray thus adjusting the focus at a position different from the photographing position, and a photographing step of photographing the transmission electron microscope by irradiating the photographing position with the electron ray. In the focus adjustment step, the position of crossover formed by an objective lens 18 is a position deviated from the position where the phase plate 20 is placed in an optical axis OA direction, and in the photographing step, the position of crossover formed by the objective lens 18 is a position where the phase plate 20 is placed.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、撮影方法および透過電子顕微鏡に関する。   The present invention relates to a photographing method and a transmission electron microscope.

氷に包埋された生物試料（クライオ試料）のように、電子線照射に弱い試料を電子顕微鏡で観察する場合、試料への電子線照射量を低減するために、ミニマムドーズシステムと呼ばれる撮影機能が一般的に利用される（例えば特許文献１参照）。   When observing a sample weak to electron beam irradiation with an electron microscope like a biological sample (cryo sample) embedded in ice, an imaging function called a minimum dose system to reduce the amount of electron beam irradiation to the sample Is generally used (see, for example, Patent Document 1).

通常の観察では、試料撮影位置でフォーカス調整を行うが、電子線照射に弱い試料の場合、フォーカス調整の間に試料が損傷してしまう。これを防ぐために、ミニマムドーズシステムでは、撮影位置とは異なる位置でフォーカス調整を行い、撮影位置への電子線照射は撮影の瞬間のみに制限する。   In normal observation, focus adjustment is performed at the sample photographing position, but in the case of a sample weak to electron beam irradiation, the sample is damaged during focus adjustment. In order to prevent this, in the minimum dose system, focus adjustment is performed at a position different from the imaging position, and electron beam irradiation to the imaging position is limited to only the moment of imaging.

ミニマムドーズシステムによる観察では、フォーカス調整を行うフォーカスモードと、撮影を行うフォトモードの２つのモードが用いられる。フォーカスモードでは、偏向コイルで電子線を平行移動させ、撮影位置から離れたフォーカス調整を行うための位置に電子線を照射する。フォーカス調整が完了した後、電子線を撮影位置に照射し撮影を行う。   In the observation by the minimum dose system, two modes of a focus mode for performing focus adjustment and a photo mode for performing imaging are used. In the focus mode, the electron beam is moved in parallel by the deflection coil, and the electron beam is irradiated at a position away from the imaging position for performing focus adjustment. After the focus adjustment is completed, an electron beam is irradiated to the imaging position to perform imaging.

特開２００８−１１７６７９号公報JP, 2008-117679, A

透過電子顕微鏡において、位相板を用いた観察方法が知られている。位相板を用いて観察を行うことで、生物や高分子などの軽元素を多く含む試料を高コントラストで観察できる。   In transmission electron microscopy, an observation method using a phase plate is known. By observing using a phase plate, it is possible to observe a sample containing a large amount of light elements such as living organisms and polymers with high contrast.

ここで、位相板を用いた観察において、ミニマムドーズシステムを利用する場合について考える。図８は、位相板１０４を用いたミニマムドーズシステムでの撮影を説明するための図である。図８では、便宜上、試料Ｓ、対物レンズ１０２、および位相板１０４のみを図示している。   Here, in the observation using a phase plate, the case of using a minimum dose system will be considered. FIG. 8 is a view for explaining imaging in the minimum dose system using the phase plate 104. As shown in FIG. In FIG. 8, only the sample S, the objective lens 102, and the phase plate 104 are illustrated for convenience.

例えば、位相板１０４が配置されている後焦点面上にクロスオーバーが形成されるように、平行照射条件を設定すれば、フォトモードとフォーカスモードとの間で電子線ＥＢを平行移動させても、位相板１０４上ではクロスオーバーの位置が動かないので両方のモードで位相差像を見ることができる。   For example, if parallel irradiation conditions are set such that a crossover is formed on the back focal plane on which the phase plate 104 is disposed, even if the electron beam EB is moved in parallel between the photo mode and the focus mode. Since the position of the crossover does not move on the phase plate 104, the phase difference image can be viewed in both modes.

このとき、図８に示すように、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動が平行移動のみであれば特に問題はない。しかしながら、実際の電子線ＥＢの移動には、平行移動に加えて、電子線ＥＢの傾斜が含まれることが多い。   At this time, as shown in FIG. 8, there is no particular problem if the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode is only parallel movement. However, the actual movement of the electron beam EB often includes the inclination of the electron beam EB in addition to the parallel movement.

図９は、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動に、電子線ＥＢの傾斜が含まれている場合を説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the case where the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode includes the tilt of the electron beam EB.

フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動に平行移動に加えて電子線ＥＢの傾斜が含まれる場合、図９に示すように、位相板１０４上で対物レンズ１０２が形
成するクロスオーバーの位置が移動してしまう。この結果、フォトモードとフォーカスモードで、位相板１０４の異なる位置にクロスオーバーが形成されることになる。クロスオーバーの位置の移動は、位相板１０４の位置の移動と等価であり、ゼルニケ位相板を使用している場合は位相差像に歪みやボケが生じる原因となる。また、ホールフリー位相板の場合も、異なる位置のクロスオーバーにより複数の位置が帯電することで位相差像に歪みが生じてしまう。この状態では、適切にフォーカスを調整することは困難である。 When the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode includes the tilt of the electron beam EB in addition to the parallel movement, as shown in FIG. 9, the crossover formed by the objective lens 102 on the phase plate 104 The position of is moved. As a result, in the photo mode and the focus mode, crossovers are formed at different positions of the phase plate 104. The movement of the position of the crossover is equivalent to the movement of the position of the phase plate 104, and causes distortion and blurring in the phase difference image when the Zernike phase plate is used. Also in the case of the hole free phase plate, distortion is generated in the phase difference image by charging a plurality of positions due to crossover at different positions. In this state, it is difficult to properly adjust the focus.

これを防ぐためには、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動を、正確に平行移動のみとなるように偏向コイルを調整する方法が考えられる。しかしながら、位相板１０４上のクロスオーバーの位置は１００ｎｍ程度の精度で一致させる必要があり、偏向コイルの調整は容易ではない。   In order to prevent this, there can be considered a method of adjusting the deflection coil so that the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode is exactly parallel movement. However, the position of the crossover on the phase plate 104 needs to be matched with an accuracy of about 100 nm, and the adjustment of the deflection coil is not easy.

また、フォーカス調整および撮影の自動化を考慮した場合、フォーカス調整時には電子線ＥＢを傾斜させる手法が一般的に用いられているが、位相板１０４を使用する際には電子線ＥＢの傾斜によりクロスオーバーの位置が移動するため、この手法を用いて正確なフォーカス調整を行うことはできない。   Also, in consideration of automation of focus adjustment and imaging, a method of inclining the electron beam EB is generally used at the time of focus adjustment, but when using the phase plate 104, crossover is caused by the inclination of the electron beam EB. This method can not be used to perform accurate focus adjustment because the position of.

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、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能な撮影方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能な透過電子顕微鏡を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and one of the objects according to some aspects of the present invention is accurate when photographing a phase difference image using a minimum dose system. It is an object of the present invention to provide a photographing method capable of adjusting the focus. Another object of some aspects of the present invention is to provide a transmission electron microscope capable of accurately adjusting focus when taking a phase contrast image using a minimum dose system.

（１）本発明に係る撮影方法は、
位相板を備えた透過電子顕微鏡における撮影方法であって、
試料に入射する電子線を偏向して電子線を試料の撮影位置とは異なる位置に照射し、前記撮影位置とは異なる位置でフォーカスを調整するフォーカス調整工程と、
前記撮影位置に電子線を照射して、透過電子顕微鏡像の撮影を行う撮影工程と、
を含み、
前記フォーカス調整工程では、対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置から光軸方向にずれた位置とし、
前記撮影工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置とする。 (1) The photographing method according to the present invention is
A photographing method in a transmission electron microscope provided with a phase plate,
A focus adjustment step of deflecting an electron beam incident on the sample to irradiate the electron beam to a position different from the imaging position of the sample and adjusting focus at a position different from the imaging position;
An imaging step of imaging a transmission electron microscope image by irradiating an electron beam to the imaging position;
Including
In the focus adjustment step, the position of the crossover formed by the objective lens is a position shifted in the optical axis direction from the position where the phase plate is disposed,
In the photographing step, the position of the crossover formed by the objective lens is set as the position where the phase plate is disposed.

このような撮影方法では、フォーカス調整工程において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができ、フォーカス調整工程と撮影工程との間の電子線の移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。したがって、このような撮影方法によれば、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能である。   In such a photographing method, in the focus adjustment step, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image, and the movement of the crossover caused by the movement of the electron beam between the focus adjustment step and the photographing step The impact can be ignored. Therefore, according to such a photographing method, when the phase difference image is photographed using the minimum dose system, accurate focus adjustment is possible.

（２）本発明に係る撮影方法において、
前記フォーカス調整工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置よりも前記対物レンズ側としてもよい。 (2) In the photographing method according to the present invention,
In the focus adjustment step, the position of the crossover formed by the objective lens may be closer to the objective lens than the position at which the phase plate is disposed.

このような撮影方法では、フォーカス調整工程において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができる。   In such a photographing method, in the focus adjustment step, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image.

（３）本発明に係る撮影方法において、
前記位相板は、前記対物レンズと投影レンズ系との間に配置され、
前記フォーカス調整工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置よりも前記投影レンズ系側としてもよい。 (3) In the photographing method according to the present invention,
The phase plate is disposed between the objective lens and a projection lens system.
In the focus adjustment step, the position of the crossover formed by the objective lens may be closer to the projection lens system than the position at which the phase plate is disposed.

このような撮影方法では、フォーカス調整工程において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができる。   In such a photographing method, in the focus adjustment step, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image.

（４）本発明に係る撮影方法において、
前記フォーカス調整工程では、前記試料に入射する電子線を前記試料に対して傾斜させてもよい。 (4) In the photographing method according to the present invention,
In the focus adjustment step, the electron beam incident on the sample may be inclined with respect to the sample.

このような撮影方法では、フォーカス調整工程において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができるため、試料に入射する電子線を試料に対して傾斜させても、フォーカス調整工程と撮影工程との間の電子線の移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。   In such a photographing method, since the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image in the focus adjustment step, even if the electron beam incident on the sample is inclined to the sample, the focus adjustment step and the photographing can be performed. The effects of crossover movement, which are caused by electron beam movement between processes, can be ignored.

（５）本発明に係る透過電子顕微鏡は、
試料に入射する電子線を偏向して電子線を撮影位置とは異なる位置に照射して前記撮影位置とは異なる位置でフォーカスを調整するためのフォーカスモードと、前記撮影位置に電子線を照射して撮影を行うためのフォトモードと、を用いて透過電子顕微鏡像を取得する透過電子顕微鏡であって、
電子源と、
前記電子源から放出された電子線を前記試料に照射する照射レンズ系と、
前記試料に照射される電子線を偏向する偏向器と、
前記試料を透過した電子線で透過電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記試料を透過した電子線に位相の変化を与える位相板と、
前記照射レンズ系および前記対物レンズを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記フォーカスモードでは、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置から光軸方向にずれた位置とし、
前記フォトモードでは、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置とする。 (5) The transmission electron microscope according to the present invention is
Focusing the electron beam incident on the sample and irradiating the electron beam at a position different from the imaging position and adjusting the focus at a position different from the imaging position; irradiating the electron beam at the imaging position; A transmission electron microscope that obtains a transmission electron microscope image using a photo mode for performing
An electron source,
An irradiation lens system for irradiating the sample with an electron beam emitted from the electron source;
A deflector for deflecting an electron beam irradiated to the sample;
An objective lens for forming a transmission electron microscope image by an electron beam transmitted through the sample;
A phase plate that changes the phase of the electron beam transmitted through the sample;
A control unit that controls the irradiation lens system and the objective lens;
Including
The control unit
In the focus mode, the position of the crossover formed by the objective lens is a position shifted in the optical axis direction from the position where the phase plate is disposed,
In the photo mode, the position of the crossover formed by the objective lens is the position at which the phase plate is disposed.

このような透過電子顕微鏡では、フォーカスモードにおいて、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができ、フォーカスモードとフォトモードとの間の電子線の移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。したがって、このような透過電子顕微鏡によれば、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能である。   In such a transmission electron microscope, in the focus mode, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image, and the influence of the movement of the crossover caused by the movement of the electron beam between the focus mode and the photo mode Can be ignored. Therefore, according to such a transmission electron microscope, when the phase difference image is taken using the minimum dose system, accurate focus adjustment is possible.

本実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を示す図。The figure which shows the structure of the transmission electron microscope which concerns on this embodiment. 電子顕微鏡本体の光学系を説明するための図。The figure for demonstrating the optical system of the electron microscope main body. 電子顕微鏡本体の光学系を説明するための図。The figure for demonstrating the optical system of the electron microscope main body. フォーカスモードにおいて試料に入射する電子線が傾斜している状態を示す図。The figure which shows the state which the electron beam which injects into a sample is inclined in focus mode. フォーカスモードにおいて試料に入射する電子線が傾斜している状態を示す図。The figure which shows the state which the electron beam which injects into a sample is inclined in focus mode. 参考例として、電子線の移動を平行移動のみとした場合を示す図。The figure which shows the case where the movement of an electron beam is made only into parallel movement as a reference example. 本実施形態に係る撮影方法の一例を示すフローチャート。3 is a flowchart showing an example of a photographing method according to the present embodiment. 位相板を用いたミニマムドーズシステムでの撮影を説明するための図。The figure for demonstrating imaging | photography by the minimum dose system which used the phase plate. 電子線の移動に電子線の傾斜が含まれている場合を説明するための図。The figure for demonstrating the case where inclination of an electron beam is included in movement of an electron beam.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Further, not all of the configurations described below are necessarily essential configuration requirements of the present invention.

１． 透過電子顕微鏡
まず、本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１は、本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成を示す図である。 1. Transmission Electron Microscope First, a transmission electron microscope according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the configuration of a transmission electron microscope 100 according to the present embodiment.

透過電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子顕微鏡本体２と、制御部４と、操作部６と、記憶部８と、を含む。   The transmission electron microscope 100 includes, as shown in FIG. 1, an electron microscope main body 2, a control unit 4, an operation unit 6, and a storage unit 8.

電子顕微鏡本体２は、後述する光学系を含んで構成されている。電子顕微鏡本体２によって、透過電子顕微鏡像を取得することができる。   The electron microscope main body 2 is configured to include an optical system described later. A transmission electron microscope image can be acquired by the electron microscope main body 2.

操作部６は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、制御部４に送る処理を行う。操作部６は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。   The operation unit 6 acquires an operation signal corresponding to an operation by the user and performs processing of sending the operation signal to the control unit 4. The operation unit 6 is, for example, a button, a key, a touch panel display, a microphone, or the like.

記憶部８は、制御部４が各種の計算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８は、制御部４の作業領域として用いられ、制御部４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８の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。   The storage unit 8 stores programs, data, and the like for the control unit 4 to perform various calculation processes. The storage unit 8 is also used as a work area of the control unit 4 and is also used to temporarily store calculation results and the like executed by the control unit 4 according to various programs. The function of the storage unit 8 can be realized by a hard disk, a RAM or the like.

制御部４は、操作部６からの操作情報に基づいて、各種制御信号を生成して電子顕微鏡本体２に出力し、電子顕微鏡本体２を制御する処理を行う。制御部４の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）でプログラムを実行することにより実現することができる。なお、制御部４の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。   The control unit 4 generates various control signals based on the operation information from the operation unit 6 and outputs the control signals to the electron microscope main body 2 to control the electron microscope main body 2. The functions of the control unit 4 can be realized by executing programs by various processors (CPU, DSP, etc.). Note that at least a part of the functions of the control unit 4 may be realized by a dedicated circuit such as an ASIC (gate array or the like).

図２は、電子顕微鏡本体２の光学系を説明するための図である。   FIG. 2 is a view for explaining an optical system of the electron microscope main body 2.

電子顕微鏡本体２は、電子源１０と、コンデンサーレンズ１２と、偏向器１４と、コンデンサーオブジェクティブレンズ１６と、対物レンズ１８と、位相板２０と、イメージシフトコイル２２と、投影レンズ系２４と、撮像装置２６と、を含む。   The electron microscope body 2 includes an electron source 10, a condenser lens 12, a deflector 14, a condenser objective lens 16, an objective lens 18, a phase plate 20, an image shift coil 22, a projection lens system 24, and And an apparatus 26.

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で加速し電子線ＥＢを放出する電子銃である。   The electron source 10 generates electrons. The electron source 10 is, for example, an electron gun which accelerates the electrons emitted from the cathode by the anode and emits the electron beam EB.

コンデンサーレンズ１２は、電子源１０から放出された電子線ＥＢを集束して試料Ｓに照射する。コンデンサーレンズ１２は、図示はしないが、複数の電子レンズで構成されていてもよい。   The condenser lens 12 focuses the electron beam EB emitted from the electron source 10 and irradiates the sample S with it. The condenser lens 12 may be composed of a plurality of electron lenses although not shown.

偏向器１４は、試料Ｓに照射される電子線ＥＢを偏向する。偏向器１４は、ビームシフトコイル（ｂｅａｍ ｓｈｉｆｔ ｃｏｉｌ）１４ａと、ビームチルトコイル（ｂｅａｍ
ｔｉｌｔ ｃｏｉｌ）１４ｂと、を含んで構成されている。ビームシフトコイル１４ａは、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを移動させる。ビームチルトコイル１４ｂは、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを傾斜させる。ビームシフトコイル１４ａおよびビームチルトコイル
１４ｂによって、試料Ｓに入射する電子線ＥＢの照射位置および傾斜角（すなわち入射角）を制御することができる。 The deflector 14 deflects the electron beam EB irradiated to the sample S. The deflector 14 includes a beam shift coil 14a and a beam tilt coil (beam).
and tilt coil) 14 b. The beam shift coil 14 a moves the electron beam EB incident on the sample S. The beam tilt coil 14 b tilts the electron beam EB incident on the sample S. The beam shift coil 14 a and the beam tilt coil 14 b can control the irradiation position and the inclination angle (that is, the incident angle) of the electron beam EB incident on the sample S.

コンデンサーオブジェクティブレンズ１６は、対物レンズの前方磁界をコンデンサーレンズとして作用させて電子線ＥＢを試料Ｓ上に絞って照射するレンズである。   The condenser objective lens 16 is a lens that causes the front magnetic field of the objective lens to act as a condenser lens to narrow and irradiate the electron beam EB onto the sample S.

コンデンサーレンズ１２およびコンデンサーオブジェクティブレンズ１６は、試料Ｓに電子線ＥＢを照射するための照射レンズ系を構成している。   The condenser lens 12 and the condenser objective lens 16 constitute an irradiation lens system for irradiating the sample S with the electron beam EB.

試料Ｓは、図示はしないが、試料ステージによって所定の位置に支持されている。試料Ｓは、試料ステージによって位置決めされている。   Although not shown, the sample S is supported at a predetermined position by a sample stage. The sample S is positioned by the sample stage.

対物レンズ１８は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を結像する。   The objective lens 18 forms a transmission electron microscope image (TEM image) with the electron beam EB transmitted through the sample S.

位相板２０は、対物レンズ１８の後焦点面に配置されている。位相板２０は、電子線ＥＢ（電子波）の位相に変化を与える板である。位相板２０は、例えば、ゼルニケ位相板である。位相板２０は、中心に微小な貫通孔を有する薄膜を備えており、試料Ｓを透過した電子波の一部の位相を変えて位相コントラストを得ることができる。   The phase plate 20 is disposed at the back focal plane of the objective lens 18. The phase plate 20 is a plate that changes the phase of the electron beam EB (electron wave). The phase plate 20 is, for example, a Zernike phase plate. The phase plate 20 is provided with a thin film having a minute through hole at the center, and can change the phase of a part of the electron wave transmitted through the sample S to obtain phase contrast.

透過電子顕微鏡１００では、例えば、位相板２０の貫通孔を通過した透過波の位相に対して薄膜を通過した散乱波の位相をπ／２ずらして、互いに位相がπ／２ずれた透過波と散乱波を干渉させ、コントラスト伝達関数が余弦型の透過電子顕微鏡像を得る。このように位相板２０を用いて得られた透過電子顕微鏡像を位相差像という。   In the transmission electron microscope 100, for example, the phase of the scattered wave that has passed through the thin film is shifted by π / 2 with respect to the phase of the transmitted wave that has passed through the through hole of the phase plate 20, The scattered waves are interfered, and the contrast transfer function obtains a cosine-type transmission electron microscope image. The transmission electron microscope image thus obtained using the phase plate 20 is referred to as a phase difference image.

本実施形態において、位相板２０を用いて得られた位相差像（コントラスト伝達関数が余弦型の透過電子顕微鏡像）に対して、通常の透過電子顕微鏡法で得られた透過電子顕微鏡像（コントラスト伝達関数が正弦型の透過電子顕微鏡像）を通常の透過電子顕微鏡像という。   In this embodiment, a transmission electron microscope image (contrast image obtained by ordinary transmission electron microscopy with respect to a phase difference image obtained using the phase plate 20 (a transmission electron microscope image with a contrast transfer function of a cosine type) A transmission electron microscope image of which transfer function is sinusoidal is referred to as a normal transmission electron microscope image.

なお、位相板２０の種類は特に限定されない。位相板２０は、例えば、貫通孔を有しない薄膜を備えたホールフリー位相板であってもよい。ホールフリー位相板では、薄膜に電子線ＥＢが照射されることによって生じる帯電を利用して電子波に位相の変化を与える。   The type of the phase plate 20 is not particularly limited. The phase plate 20 may be, for example, a hole free phase plate provided with a thin film having no through hole. In the hole free phase plate, the phase change is given to the electron wave using the charge generated by the irradiation of the thin film with the electron beam EB.

また、位相板２０は、試料Ｓを透過した電子波に位相の変化を与えることができれば、対物レンズ１８の後焦点面以外の場所に配置されていてもよい。   The phase plate 20 may be disposed at a position other than the back focal plane of the objective lens 18 as long as the phase change can be given to the electron wave transmitted through the sample S.

イメージシフトコイル２２は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを偏向させて、イメージシフト（撮像装置２６上における視野の移動）を行うことができる。イメージシフトコイル２２によって、偏向器１４で偏向された電子線ＥＢを振り戻すことができる（後述する図３参照）。   The image shift coil 22 can deflect the electron beam EB transmitted through the sample S to perform image shift (movement of the field of view on the imaging device 26). The image shift coil 22 can swing back the electron beam EB deflected by the deflector 14 (see FIG. 3 described later).

投影レンズ系２４は、対物レンズ１８によって結像された像をさらに拡大し、撮像装置２６上に結像させる。投影レンズ系２４は、複数の中間レンズと、投影レンズと、で構成されている。   The projection lens system 24 further magnifies the image formed by the objective lens 18 and forms an image on the imaging device 26. The projection lens system 24 is composed of a plurality of intermediate lenses and a projection lens.

撮像装置２６は、投影レンズ系２４によって結像された透過電子顕微鏡像を撮影する。撮像装置２６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）カメラ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等のデジタルカメラである。   The imaging device 26 captures a transmission electron microscope image formed by the projection lens system 24. The imaging device 26 is, for example, a digital camera such as a CCD (Charged-coupled devices) camera or a CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) camera.

透過電子顕微鏡１００は、ミニマムドーズシステムを用いて撮影を行うことができる。ミニマムドーズシステムでは、撮影位置への電子線照射量を抑えるために、フォーカスの調整を行う場合と、撮影を行う場合とで、異なる光学条件を用いる。透過電子顕微鏡１００では、フォーカスの調整を行うためのフォーカスモードと、撮影を行うためのフォトモードと、を用いて透過電子顕微鏡像を撮影する。   The transmission electron microscope 100 can perform imaging using a minimum dose system. In the minimum dose system, different optical conditions are used when adjusting the focus and when performing imaging in order to suppress the electron beam irradiation amount to the imaging position. In the transmission electron microscope 100, a transmission electron microscope image is captured using a focus mode for adjusting focus and a photo mode for capturing.

図３は、電子顕微鏡本体２の光学系を説明するための図である。なお、図２は、フォトモードを図示しており、図３は、フォーカスモードを図示している。   FIG. 3 is a view for explaining an optical system of the electron microscope main body 2. FIG. 2 illustrates the photo mode, and FIG. 3 illustrates the focus mode.

フォーカスモードでは、偏向器１４によって電子線ＥＢを偏向させることにより、電子線ＥＢを撮影位置とは異なる位置に照射する。これにより、撮影位置に電子線ＥＢが照射されて撮影位置が損傷することを防ぐことができる。   In the focus mode, the electron beam EB is deflected by the deflector 14 to irradiate the electron beam EB at a position different from the imaging position. Thereby, it is possible to prevent the imaging position from being damaged by the irradiation of the electron beam EB to the imaging position.

また、フォーカスモードでは、図３に示すように、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置から光軸ＯＡ方向にずれた位置とし、フォトモードでは、図２に示すように、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を位相板２０が配置された位置とする。クロスオーバーとは、電子線ＥＢがレンズによって収束されたとき、電子線ＥＢの断面が最小になる部分をいう。   Further, in the focus mode, as shown in FIG. 3, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is a position shifted in the direction of the optical axis OA from the position where the phase plate 20 is disposed. As shown in FIG. 5, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is the position at which the phase plate 20 is disposed. Crossover refers to a portion where the cross section of the electron beam EB is minimized when the electron beam EB is converged by a lens.

通常、位相板２０を使用する場合には、照射レンズ系（コンデンサーレンズ１２およびコンデンサーオブジェクティブレンズ１６）を平行照射条件として、位相板２０上にクロスオーバーを形成する。なお、平行照射とは、電子線ＥＢを試料Ｓに平行に照射することをいう。   In general, when the phase plate 20 is used, a crossover is formed on the phase plate 20 with the irradiation lens system (the condenser lens 12 and the condenser objective lens 16) as parallel irradiation conditions. Note that parallel irradiation refers to irradiating the electron beam EB parallel to the sample S.

これに対して、本実施形態では、フォーカスモードにおいて、照射レンズ系を電子線ＥＢを収束させる条件（図３参照）とし、フォトモードにおいてのみ、照射レンズ系を平行照射条件（図２参照）とする。   On the other hand, in the present embodiment, in the focus mode, the irradiation lens system is set as a condition for converging the electron beam EB (see FIG. 3), and in the photo mode, the irradiation lens system is set as parallel irradiation conditions (see FIG. Do.

フォーカスモードにおいて、照射レンズ系で電子線ＥＢを収束させて試料Ｓに入射させることにより、クロスオーバーの位置が光軸ＯＡ方向にずれ、位相板２０上にクロスオーバーが形成されない。すなわち、電子線ＥＢは位相板２０上では大きく拡がった状態となる。この場合、フォーカスモードで得られる透過電子顕微鏡像は、位相差像ではなく通常の透過電子顕微鏡像と同等の像となる。図３に示す例では、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置が位相板２０の配置された位置よりも対物レンズ１８側に位置している。   In the focus mode, the electron beam EB is converged by the irradiation lens system and incident on the sample S, whereby the position of the crossover is shifted in the direction of the optical axis OA, and the crossover is not formed on the phase plate 20. That is, the electron beam EB is in a widely spread state on the phase plate 20. In this case, the transmission electron microscope image obtained in the focus mode is not a phase difference image but an image equivalent to a normal transmission electron microscope image. In the example shown in FIG. 3, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is located closer to the objective lens 18 than the position at which the phase plate 20 is disposed.

フォトモードにおいて、照射レンズ系で電子線ＥＢを試料Ｓに対して平行照射することにより、クロスオーバーの位置が位相板２０が配置された位置、すなわち、位相板２０上に形成される。そのため、フォトモードでは、位相差像を得ることができる。   In the photo mode, the electron beam EB is parallel irradiated to the sample S by the irradiation lens system, whereby the position of the crossover is formed on the position where the phase plate 20 is arranged, that is, on the phase plate 20. Therefore, in the photo mode, a phase difference image can be obtained.

このように、本実施形態では、フォーカスモードにおいて照射レンズ系を通常の透過電子顕微鏡像が得られる条件とし、フォトモードにおいて照射レンズ系を位相差像が得られる条件とする。この結果、フォーカスモードでは、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができるため、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。   As described above, in the present embodiment, the irradiation lens system is set as a condition for obtaining a normal transmission electron microscope image in the focus mode, and the irradiation lens system is set as a condition for obtaining a phase difference image in the photo mode. As a result, in the focus mode, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image, so the influence of the movement of the crossover caused by the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode is ignored. be able to.

図４および図５は、フォーカスモードにおいて試料Ｓに入射する電子線ＥＢが傾斜している状態を示す図である。   FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing a state in which the electron beam EB incident on the sample S is inclined in the focus mode.

図４および図５に示す例では、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを試料Ｓに対して傾斜させている。図４および図５に示す例では、試料Ｓに入射する電子線ＥＢは光軸ＯＡに平行ではない。   In the examples shown in FIGS. 4 and 5, the electron beam EB incident on the sample S is inclined with respect to the sample S. In the example shown in FIGS. 4 and 5, the electron beam EB incident on the sample S is not parallel to the optical axis OA.

図４に示す例では、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置は、位相板２０が配置された位置よりも対物レンズ１８側である。すなわち、クロスオーバーは、位相板２０の前方に形成されている。図５に示す例では、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置は、位相板２０が配置された位置よりも投影レンズ系２４側である。すなわち、クロスオーバーは、位相板２０の後方に形成されている。図４に示す例では、クロスオーバーの位置は、位相板２０と対物レンズ１８との間である。また、図５に示す例では、クロスオーバーの位置は、位相板２０と投影レンズ系２４との間である。   In the example shown in FIG. 4, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is closer to the objective lens 18 than the position at which the phase plate 20 is disposed. That is, the crossover is formed in front of the phase plate 20. In the example shown in FIG. 5, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is closer to the projection lens system 24 than the position at which the phase plate 20 is disposed. That is, the crossover is formed behind the phase plate 20. In the example shown in FIG. 4, the position of the crossover is between the phase plate 20 and the objective lens 18. Further, in the example shown in FIG. 5, the position of the crossover is between the phase plate 20 and the projection lens system 24.

図４および図５に示すように、フォーカスモードにおいて試料Ｓに入射する電子線ＥＢが傾斜している場合にも、図３に示す場合と同様に、クロスオーバーの位置が、位相板２０が配置された位置から光軸ＯＡ方向にずれている。そのため、この場合も、通常の透過電子顕微鏡像が得られる。したがって、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。   As shown in FIGS. 4 and 5, even when the electron beam EB incident on the sample S is inclined in the focus mode, the position of the crossover is at the phase plate 20 as in the case shown in FIG. It is shifted in the direction of the optical axis OA from the position where it is determined. Therefore, also in this case, a normal transmission electron microscope image can be obtained. Therefore, the influence of the movement of the crossover, which is caused by the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode, can be ignored.

図６は、参考例として、電子線ＥＢの移動を平行移動のみとした場合を示す図である。   FIG. 6 is a view showing the case where the movement of the electron beam EB is made parallel only as a reference example.

図２および図６に示すように、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動が平行移動のみであれば、フォーカスモードでも位相差像を観察することが可能である。しかしながら、フォトモードとフォーカスモードとの間において電子線ＥＢの移動を平行移動のみとするためには偏向器１４を極めて高い精度で調整しなければならない。電子線ＥＢの平行移動に電子線ＥＢの傾斜が含まれると、位相差像に歪みやボケが生じてしまい、適切にフォーカスを調整することができない。   As shown in FIGS. 2 and 6, if the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode is only parallel movement, it is possible to observe the phase difference image even in the focus mode. However, in order to move the electron beam EB only in parallel between the photo mode and the focus mode, the deflector 14 has to be adjusted with extremely high accuracy. If the parallel movement of the electron beam EB includes the inclination of the electron beam EB, distortion and blurring occur in the phase difference image, and the focus can not be appropriately adjusted.

これに対して、本実施形態では、フォトモードにおいて通常の透過電子顕微鏡が得られるため、クロスオーバーの移動の影響を無視することができ、フォトモードとフォーカスモードとの間の電子線ＥＢの移動に、平行移動に加えて電子線ＥＢの傾斜が加わったとしても、フォーカスの調整が可能である。   On the other hand, in the present embodiment, since a normal transmission electron microscope can be obtained in the photo mode, the influence of the movement of the crossover can be ignored, and the movement of the electron beam EB between the photo mode and the focus mode Even if the tilt of the electron beam EB is added in addition to the parallel movement, the focus can be adjusted.

透過電子顕微鏡１００は、フォーカスモード、フォトモードに加えて、サーチモードを有している。サーチモードは、撮影位置（撮影視野）を探すためのモードである。サーチモードでは、撮影位置への電子線照射量を抑えるために、他のモードに比べて、試料Ｓの広範囲に電子線ＥＢが照射される。   The transmission electron microscope 100 has a search mode in addition to the focus mode and the photo mode. The search mode is a mode for searching for a photographing position (photographing field of view). In the search mode, the electron beam EB is irradiated over a wide range of the sample S as compared with other modes in order to suppress the electron beam irradiation amount to the imaging position.

２． 撮影方法
次に、本実施形態に係る撮影方法について説明する。図７は、本実施形態に係る撮影方法の一例を示すフローチャートである。 2. Imaging Method Next, the imaging method according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the photographing method according to the present embodiment.

まず、サーチモードの光学条件を設定する（ステップＳ１０）。   First, the optical conditions of the search mode are set (step S10).

ユーザーは操作部６を介してサーチモードにおける、照射レンズ系（コンデンサーレンズ１２およびコンデンサーオブジェクティブレンズ１６）の条件、観察倍率などの光学条件を入力する。制御部４は、操作部６を介して入力されたサーチモードの光学条件を、記憶部８に記憶する処理を行う。   The user inputs the conditions of the irradiation lens system (the condenser lens 12 and the condenser objective lens 16), the optical conditions such as the observation magnification, and the like in the search mode through the operation unit 6. The control unit 4 performs a process of storing the optical conditions of the search mode input through the operation unit 6 in the storage unit 8.

次に、フォーカスモードの光学条件を設定する（ステップＳ１２）。   Next, the optical conditions of the focus mode are set (step S12).

ユーザーは操作部６を介してフォーカスモードにおける、照射レンズ系の条件、観察倍率、偏向器１４の条件などの光学条件を入力する。偏向器１４の条件とは、撮影位置からフォーカスを調整するための位置へ電子線ＥＢを移動させるための電子線ＥＢの偏向量を設定するための条件である。制御部４は、操作部６を介して入力されたフォーカスモードの光学条件を、記憶部８に記憶する処理を行う。   The user inputs optical conditions such as the condition of the illumination lens system, the observation magnification, and the condition of the deflector 14 in the focus mode through the operation unit 6. The condition of the deflector 14 is a condition for setting the deflection amount of the electron beam EB for moving the electron beam EB from the imaging position to the position for adjusting the focus. The control unit 4 performs processing of storing the optical conditions of the focus mode input through the operation unit 6 in the storage unit 8.

次に、フォトモードの光学条件を設定する（ステップＳ１４）。   Next, optical conditions of the photo mode are set (step S14).

ユーザーが操作部６を介してフォトモードにおける、照射レンズ系の条件、観察倍率などの光学条件を入力する。制御部４は、操作部６を介して入力されたフォトモードの光学条件を、記憶部８に記憶する処理を行う。   The user inputs the conditions of the irradiation lens system and the optical conditions such as the observation magnification in the photo mode via the operation unit 6. The control unit 4 performs processing of storing the optical conditions of the photo mode input through the operation unit 6 in the storage unit 8.

なお、サーチモードの光学条件の設定（ステップＳ１０）、フォーカスモードの光学条件の設定（ステップＳ１２）、およびフォトモードの光学条件の設定（ステップＳ１４）の順序は特に限定されない。   The order of setting the optical conditions of the search mode (step S10), setting of the optical conditions of the focus mode (step S12), and setting of the optical conditions of the photo mode (step S14) is not particularly limited.

次に、サーチモードで撮影視野（撮影位置）を探す（ステップＳ１６）。   Next, the photographing view (photographing position) is searched in the search mode (step S16).

ユーザーが操作部６を介してサーチモードを選択する指示を入力すると、制御部４は、操作信号に基づき記憶部８からサーチモードの光学条件を読み出して、電子顕微鏡本体２（光学系）をサーチモードに設定する。これにより、試料Ｓの広範囲に電子線ＥＢが照射され、単位面積あたりの試料Ｓへの電子線照射量が少ない状態で撮影視野（撮影位置）探しが可能となる。   When the user inputs an instruction to select a search mode via the operation unit 6, the control unit 4 reads the optical conditions of the search mode from the storage unit 8 based on the operation signal, and searches the electron microscope main body 2 (optical system) Set to mode. As a result, the electron beam EB is irradiated over a wide area of the sample S, and the field of view (photographing position) can be searched with a small amount of electron beam irradiation to the sample S per unit area.

電子顕微鏡本体２がサーチモードに設定されると、ユーザーは試料ステージを操作して、撮影に適した視野を探し、撮影位置を視野の中心（光軸ＯＡ上）に位置させる。   When the electron microscope main body 2 is set to the search mode, the user operates the sample stage to search for a field of view suitable for imaging and position the imaging position at the center of the field of view (on the optical axis OA).

次に、フォーカスモードでフォーカスの調整を行う（フォーカス調整工程、ステップＳ１８）。   Next, focus adjustment is performed in the focus mode (focus adjustment process, step S18).

ユーザーが操作部６を介してフォーカスモードを選択する指示を入力すると、制御部４は操作信号に基づき記憶部８からフォーカスモードの光学条件を読み出して、電子顕微鏡本体２（光学系）をフォーカスモードに設定する。これにより、図３に示すように、偏向器１４によって電子線ＥＢが撮影位置とは異なる位置に偏向されるとともに、観察倍率がフォーカスの調整に適した倍率となる。さらに、電子線ＥＢは照射レンズ系により収束され、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置が、位相板２０が配置された位置から光軸ＯＡ方向にずれた位置となる。   When the user inputs an instruction to select a focus mode via the operation unit 6, the control unit 4 reads the optical conditions of the focus mode from the storage unit 8 based on the operation signal, and the electron microscope main body 2 (optical system) Set to As a result, as shown in FIG. 3, the electron beam EB is deflected by the deflector 14 to a position different from the imaging position, and the observation magnification becomes a magnification suitable for focus adjustment. Further, the electron beam EB is converged by the irradiation lens system, and the position of the crossover formed by the objective lens 18 is shifted from the position at which the phase plate 20 is disposed in the direction of the optical axis OA.

電子顕微鏡本体２がフォーカスモードに設定されると、ユーザーは対物レンズ１８の励磁量を調整してフォーカスの調整を行う。このとき、ユーザーは、フォーカスの調整とともに、非点補正などの撮影に必要な調整を行ってもよい。フォーカスモードでは、クロスオーバーが位相板２０上に形成されていないため、位相差像は得られず、通常の透過電子顕微鏡像が得られる。そのため、ユーザーは、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行う。   When the electron microscope body 2 is set to the focus mode, the user adjusts the amount of excitation of the objective lens 18 to adjust the focus. At this time, the user may perform adjustment necessary for photographing such as astigmatism correction along with adjustment of focus. In the focus mode, since no crossover is formed on the phase plate 20, a phase difference image can not be obtained, and a normal transmission electron microscope image can be obtained. Therefore, the user adjusts the focus with a normal transmission electron microscope image.

なお、後述するように、本工程（ステップＳ１８）において、透過電子顕微鏡１００の自動焦点合わせの機能を用いて、自動で焦点合わせを行ってもよい。   As described later, in this step (step S18), focusing may be performed automatically using the function of automatic focusing of the transmission electron microscope 100.

次に、フォトモードで撮影を行う（撮影工程、ステップＳ２０）。   Next, shooting is performed in the photo mode (shooting process, step S20).

ユーザーが操作部６を介してフォトモードを選択する指示を入力すると、制御部４は操作信号に基づき記憶部８からフォトモードの光学条件を読み出して、電子顕微鏡本体２（光学系）をフォトモードに設定する。これにより、図２に示すように、電子線ＥＢが撮影位置に照射されるとともに、観察倍率がユーザーが所望した倍率となる。さらに、照射レンズ系により電子線ＥＢが試料Ｓに平行に照射され、クロスオーバーが位相板２０上に形成される。   When the user inputs an instruction to select a photo mode via the operation unit 6, the control unit 4 reads the optical conditions of the photo mode from the storage unit 8 based on the operation signal, and the electron microscope main body 2 (optical system) is photo mode Set to Thereby, as shown in FIG. 2, the electron beam EB is irradiated to the imaging position, and the observation magnification becomes a magnification desired by the user. Further, the electron beam EB is irradiated in parallel to the sample S by the irradiation lens system, and a crossover is formed on the phase plate 20.

電子顕微鏡本体２がフォトモードに設定されると、ユーザーはシャッターボタン（図示せず）を押し、透過電子顕微鏡像の撮影を行う。このとき、撮影される透過電子顕微鏡像は、位相差像である。撮像装置２６で撮影された透過電子顕微鏡像（位相差像）のデータは、制御部４に送られる。   When the electron microscope main body 2 is set to the photo mode, the user presses a shutter button (not shown) to take a transmission electron microscope image. At this time, the transmission electron microscope image taken is a phase difference image. Data of the transmission electron microscope image (phase difference image) taken by the imaging device 26 is sent to the control unit 4.

以上の工程により、透過電子顕微鏡像（位相差像）を撮影することができる。   The transmission electron microscope image (phase difference image) can be photographed by the above steps.

本実施形態に係る撮影方法および透過電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。   The imaging method and the transmission electron microscope 100 according to the present embodiment have, for example, the following features.

本実施形態に係る撮影方法は、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを偏向して電子線ＥＢを撮影位置とは異なる位置に照射し、試料Ｓの撮影位置とは異なる位置でフォーカスを調整するフォーカス調整工程（ステップＳ１８）と、撮影位置に電子線ＥＢを照射して、透過電子顕微鏡像（位相差像）の撮影を行う撮影工程（ステップＳ２０）と、を含み、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）では、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置から光軸ＯＡ方向にずれた位置とし、撮影工程（ステップＳ２０）では、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置とする。   In the imaging method according to the present embodiment, the electron beam EB incident on the sample S is deflected to irradiate the electron beam EB at a position different from the imaging position, and the focus is adjusted at a position different from the imaging position of the sample S An adjusting step (step S18), and an imaging step (step S20) for imaging a transmission electron microscope image (phase difference image) by irradiating the imaging position with the electron beam EB, and a focus adjusting step (step S18) Then, the position of the crossover formed by the objective lens 18 is a position shifted in the direction of the optical axis OA from the position at which the phase plate 20 is disposed. In the photographing step (step S20), the crossover formed by the objective lens 18 is formed. The position is the position where the phase plate 20 is disposed.

そのため、本実施形態に係る撮影方法では、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができ、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）と撮影工程（ステップＳ２０）との間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。したがって、本実施形態に係る撮影方法によれば、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能である。   Therefore, in the imaging method according to the present embodiment, in the focus adjustment step (step S18), focus adjustment can be performed with a normal transmission electron microscope image, and the focus adjustment step (step S18) and the imaging step (step S20) The influence of the movement of the crossover, which is caused by the movement of the electron beam EB between them, can be ignored. Therefore, according to the imaging method according to the present embodiment, when the phase difference image is imaged using the minimum dose system, accurate focus adjustment is possible.

本実施形態に係る撮影方法では、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置よりも対物レンズ１８側とする。また、本実施形態に係る撮影方法では、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置よりも投影レンズ系２４側としてもよい。これにより、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）では、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができ、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）と撮影工程（ステップＳ２０）との間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。   In the imaging method according to the present embodiment, in the focus adjustment step (step S18), the position of the crossover formed by the objective lens 18 is closer to the objective lens 18 than the position at which the phase plate 20 is disposed. Further, in the photographing method according to the present embodiment, in the focus adjustment step (step S18), the position of the crossover formed by the objective lens 18 may be closer to the projection lens system 24 than the position where the phase plate 20 is disposed. . Thereby, in the focus adjustment step (step S18), the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image, and the electron beam EB between the focus adjustment step (step S18) and the photographing step (step S20) It is possible to ignore the effect of crossover movement that is caused by movement.

本実施形態に係る撮影方法では、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを試料Ｓに対して傾斜させる。本実施形態では、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができるため、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを試料Ｓに対して傾斜させても、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）と撮影工程（ステップＳ２０）との間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。   In the imaging method according to the present embodiment, the electron beam EB incident on the sample S is inclined relative to the sample S in the focus adjustment step (step S18). In this embodiment, since the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image in the focus adjustment step (step S18), even if the electron beam EB incident on the sample S is inclined relative to the sample S, The influence of the movement of the crossover, which is caused by the movement of the electron beam EB between the focus adjustment process (step S18) and the imaging process (step S20), can be ignored.

ここで、透過電子顕微鏡における自動焦点合わせの方法として、試料Ｓに入射する電子
線ＥＢの角度を変化させて焦点合わせを行う方法が知られている。この焦点合わせ方法では、電子線傾斜前の透過電子顕微鏡像が電子線傾斜後にどの方向にどれだけ移動したかを検出し、この検出結果に基づいてフォーカスの調整（対物レンズ１８の励磁量の調整）を行う。試料Ｓに入射する電子線ＥＢの傾斜は、偏向器１４を動作させることによって行われる。 Here, as a method of automatic focusing in a transmission electron microscope, a method of performing focusing by changing the angle of the electron beam EB incident on the sample S is known. In this focusing method, it is detected how much direction the transmission electron microscope image before the electron beam tilt has moved after the electron beam tilt, and adjustment of the focus (adjustment of the excitation amount of the objective lens 18) based on this detection result )I do. The inclination of the electron beam EB incident on the sample S is performed by operating the deflector 14.

本実施形態では、上述したように、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）において、試料Ｓに入射する電子線ＥＢを試料Ｓに対して傾斜させても、通常の透過電子顕微鏡像を観察できる。そのため、フォーカス調整工程（ステップＳ１８）では、上記の自動焦点合わせにより、自動でフォーカスを調整することができる。   In the present embodiment, as described above, even if the electron beam EB incident on the sample S is inclined with respect to the sample S in the focus adjustment step (step S18), a normal transmission electron microscope image can be observed. Therefore, in the focus adjustment step (step S18), the focus can be automatically adjusted by the above-described automatic focusing.

透過電子顕微鏡１００は、制御部４は、フォーカスモードでは、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置から光軸ＯＡ方向にずれた位置とし、フォトモードでは、対物レンズ１８が形成するクロスオーバーの位置を、位相板２０が配置された位置とする。そのため、透過電子顕微鏡１００では、フォーカスモードにおいて、通常の透過電子顕微鏡像でフォーカスの調整を行うことができ、フォーカスモードとフォトモードとの間の電子線ＥＢの移動により生じる、クロスオーバーの移動の影響を無視することができる。したがって、透過電子顕微鏡１００によれば、ミニマムドーズシステムを用いて位相差像を撮影する際に、正確なフォーカスの調整が可能である。   In the transmission electron microscope 100, in the focus mode, the control unit 4 sets the position of the crossover formed by the objective lens 18 at a position shifted in the direction of the optical axis OA from the position where the phase plate 20 is disposed. The position of the crossover formed by the objective lens 18 is the position at which the phase plate 20 is disposed. Therefore, in the transmission electron microscope 100, in the focus mode, the focus can be adjusted with a normal transmission electron microscope image, and the movement of the crossover caused by the movement of the electron beam EB between the focus mode and the photo mode The impact can be ignored. Therefore, according to the transmission electron microscope 100, when the phase difference image is taken using the minimum dose system, accurate focus adjustment is possible.

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。   The present invention includes configurations substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations having the same function, method and result, or configurations having the same purpose and effect). Further, the present invention includes a configuration in which a nonessential part of the configuration described in the embodiment is replaced. The present invention also includes configurations that can achieve the same effects as the configurations described in the embodiments or that can achieve the same purpose. Further, the present invention includes a configuration in which a known technology is added to the configuration described in the embodiment.

２…電子顕微鏡本体、４…制御部、６…操作部、８…記憶部、１０…電子源、１２…コンデンサーレンズ、１４…偏向器、１４ａ…ビームシフトコイル、１４ｂ…ビームチルトコイル、１６…コンデンサーオブジェクティブレンズ、１８…対物レンズ、２０…位相板、２２…イメージシフトコイル、２４…投影レンズ系、２６…撮像装置、１００…透過電子顕微鏡、１０２…対物レンズ、１０４…位相板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electron microscope main body, 4 ... Control part, 6 ... Operation part, 8 ... Storage part, 10 ... Electron source, 12 ... Condenser lens, 14 ... Deflector, 14a ... Beam shift coil, 14b ... Beam tilt coil, 16 ... Condenser objective lens, 18: objective lens, 20: phase plate, 22: image shift coil, 24: projection lens system, 26: imaging device, 100: transmission electron microscope, 102: objective lens, 104: phase plate

Claims (5)

位相板を備えた透過電子顕微鏡における撮影方法であって、
試料に入射する電子線を偏向して電子線を試料の撮影位置とは異なる位置に照射し、前記撮影位置とは異なる位置でフォーカスを調整するフォーカス調整工程と、
前記撮影位置に電子線を照射して、透過電子顕微鏡像の撮影を行う撮影工程と、
を含み、
前記フォーカス調整工程では、対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置から光軸方向にずれた位置とし、
前記撮影工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置とする、撮影方法。 A photographing method in a transmission electron microscope provided with a phase plate,
A focus adjustment step of deflecting an electron beam incident on the sample to irradiate the electron beam to a position different from the imaging position of the sample and adjusting focus at a position different from the imaging position;
An imaging step of imaging a transmission electron microscope image by irradiating an electron beam to the imaging position;
Including
In the focus adjustment step, the position of the crossover formed by the objective lens is a position shifted in the optical axis direction from the position where the phase plate is disposed,
In the imaging step, an imaging method in which a position of a crossover formed by the objective lens is a position at which the phase plate is disposed. 請求項１において、
前記フォーカス調整工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置よりも前記対物レンズ側とする、撮影方法。 In claim 1,
In the focus adjusting step, a position of a crossover formed by the objective lens is on the side of the objective lens relative to a position at which the phase plate is disposed. 請求項１において、
前記位相板は、前記対物レンズと投影レンズ系との間に配置され、
前記フォーカス調整工程では、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置よりも前記投影レンズ系側とする、撮影方法。 In claim 1,
The phase plate is disposed between the objective lens and a projection lens system.
In the focus adjustment step, the position of the crossover formed by the objective lens is on the side of the projection lens system rather than the position where the phase plate is disposed. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記フォーカス調整工程では、前記試料に入射する電子線を前記試料に対して傾斜させる、撮影方法。 In any one of claims 1 to 3,
In the focus adjusting step, an electron beam incident on the sample is inclined with respect to the sample. 試料に入射する電子線を偏向して電子線を撮影位置とは異なる位置に照射して前記撮影位置とは異なる位置でフォーカスを調整するためのフォーカスモードと、前記撮影位置に電子線を照射して撮影を行うためのフォトモードと、を用いて透過電子顕微鏡像を取得する透過電子顕微鏡であって、
電子源と、
前記電子源から放出された電子線を前記試料に照射する照射レンズ系と、
前記試料に照射される電子線を偏向する偏向器と、
前記試料を透過した電子線で透過電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記試料を透過した電子線に位相の変化を与える位相板と、
前記照射レンズ系および前記対物レンズを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記フォーカスモードでは、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置から光軸方向にずれた位置とし、
前記フォトモードでは、前記対物レンズが形成するクロスオーバーの位置を、前記位相板が配置された位置とする、透過電子顕微鏡。 Focusing the electron beam incident on the sample and irradiating the electron beam at a position different from the imaging position and adjusting the focus at a position different from the imaging position; irradiating the electron beam at the imaging position; A transmission electron microscope that obtains a transmission electron microscope image using a photo mode for performing
An electron source,
An irradiation lens system for irradiating the sample with an electron beam emitted from the electron source;
A deflector for deflecting an electron beam irradiated to the sample;
An objective lens for forming a transmission electron microscope image by an electron beam transmitted through the sample;
A phase plate that changes the phase of the electron beam transmitted through the sample;
A control unit that controls the irradiation lens system and the objective lens;
Including
The control unit
In the focus mode, the position of the crossover formed by the objective lens is a position shifted in the optical axis direction from the position where the phase plate is disposed,
In the photo mode, a position of a crossover formed by the objective lens is a position where the phase plate is disposed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4220683A3 (en) * 2022-01-28 2023-12-13 FEI Company Automatic particle beam focusing

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