JP4790567B2 - ロンチグラムを用いた収差測定方法及び収差補正方法及び電子顕微鏡 - Google Patents
ロンチグラムを用いた収差測定方法及び収差補正方法及び電子顕微鏡 Download PDFInfo
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標準サンプル(nmオーダの金微粒子)の暗視野像において、正焦点とアンダー(或いはオーバーフォーカス)像を取得する。そして、正焦点とアンダー(或いはオーバーフォーカス)像を用いてフーリエ分析から計算したプローブ形状を計算し、収差を見積もる。その見積もられた収差から各偏向系や非点収差補正装置のパラメータを変化させ収差補正を行なう。この方法はロンチグラムを用いない方法である。ここで、ロンチグラム(Ronchigram)とは、STEM像観察モードにおいて、試料上に収束した電子線によりできる試料の無限遠方(後焦点面)射影図形をいう。
このように構成された装置の動作を概説すれば、以下の通りである。
ここで、アモルファスの試料のロンチグラムの微小領域の自己相関をとる演算方法(第1の演算手段により実行される)について説明する。自己相関関数とは、着目する関数をfとすると、次式で表わされる。
開口面上の収差関数χは、各波面収差関数の収差の和で表わされる。Gを幾何収差とし、2次元空間を張る基底ベクトルをe1,e2とすると、次式が成り立つ。
(e1,e2)は、例えば(α,θ),(X,Y)となる。今、位置に関する試料情報を表わす関数をPとすると、ロンチグラムはP(Ge1,Ge2)となる。Ge1,Ge2を、eI,eII(ここで、eI,eIIは2次元平面における(α,θ),(X,Y)方向の単位ベクトル)のまわりで展開すると、
Ge1=GeI+Ade1+Bde2
Ge2=GeII+Bde1+Cde2
となる。但し、
ここで、(3)式中の|eI,eIIは、偏微分した結果のe1,e2にeI,eIIの値を
入れることを表している。偏微分しただけではまだ関数であるので、その関数の変数に前記eI,eIIの値を代入するものである。これにより、A,B,Cの値が具体的に決まる。即ち、電子線の収差の変化を単位ベクトルの変化として表わすことができる。
P(Ade1+Bde2,Bde1+Cde2)
となる。このように、ロンチグラムの局所領域では、「開口面上における局所角度領域から形成される電子線(プローブ)の幾何収差」を見ることができる。
上記の自己相関関数をフーリエ解析すれば、プローブ形状(即ちプローブの収差)を求めることができる。ここで、アモルファス像の自己相関関数をガウス関数
となるとすると、ロンチグラムの各局所領域での自己相関関数は
となる。よって、(Ade1+Bde2)^2+(Bde1+Cde2)^2を自己相関図形からフィティングしてA,B,Cを測定する。上記の説明では、アモルファス像の自己相関関数をガウス関数とおいたが、必ずしもガウス関数を仮定する必要はない。例えば、自己相関を解析する際、自己相関図形の等コントラスト部を、
とする楕円関数でフィッティングしてもよい。
2 第1収束レンズ
3 照射系収差補正器
4 第2収束レンズ
5 走査部
6 対物レンズ
7 試料ステージ
8 中間・投影レンズ
9 観察室
11 CCDカメラ
12 高圧制御部
13 収差補正制御部
14 レンズ制御部
15 走査制御部
16 画像処理部
17 インターフェース
18 コンピュータ
19 表示装置
20 入力装置
30 第1の演算手段
31 検出手段
32 第2の演算手段
Claims (8)
- 電子線を試料上に集束させ、その電子線を試料上で走査して、試料を透過した電子の検出信号を電子線走査に同期させて画像表示する機能を有する電子顕微鏡において、
アモルファスの試料のロンチグラム図形の局所領域の自己相関をとり、
該自己相関又は該自己相関のフーリエ解析から開口面上における局所角度領域から形成される電子線の収差を検出し、
該検出結果に基づいて各収差を計算することを特徴とするロンチグラムを用いた収差測定方法。 - 前記自己相関を表わす関数としてガウス関数を用いることを特徴とする請求項1記載の収差測定方法。
- 前記自己相関を解析する際、前記自己相関の等コントラスト部を楕円関数でフィッティングすることを特徴とする請求項1記載の収差測定方法。
- 前記電子線の収差の絶対値を求めるために、前記ロンチグラム図形を取得した時のフォーカス位置ずれ量と正焦点位置との距離を用いて前記電子線の収差の変化を表わすパラメータを規格化することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の収差測定方法。
- 前記電子線の収差の絶対値を求めるために、フォーカス位置の異なる2枚のロンチグラム図形を取得し、フォーカス位置の差分距離を用いて前記電子線の収差を表わすパラメータを規格化することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の収差測定方法。
- 試料に照射する電子線のエネルギーを変えた時の幾何収差の変化をロンチグラムの局所領域の変化として検出し、電子線のエネルギー変化分と焦点ずれの大きさから色収差係数を測定することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の収差測定方法。
- 前記収差測定方法を用いて収差補正を行なうことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の収差補正方法。
- 電子線を試料上に集束させ、その電子線を試料上で走査して、試料を透過した電子の検出信号を電子線走査に同期させて画像表示する機能と、照射系の電子線の収差を補正する収差補正装置とを有する電子顕微鏡において、
アモルファスの試料のロンチグラムの微小領域の自己相関をとる第1の演算手段と、
該自己相関又は該自己相関のフーリエ解析から開口面上における局所角度領域から形成される電子線の収差を検出する検出手段と、
該検出結果に基づいて各収差を計算する第2の演算手段と、
該第2の演算手段の演算結果に基づいて該収差補正装置の収差補正動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電子顕微鏡。
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