JP2010140640A - 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】
電子分光器および透過型電子顕微鏡を用いて、エネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成されスペクトル像において、エネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成される二次元の電子線位置像から算出される電子線位置を基準電子線位置と比較し、各電子線位置の相違点に基づき、歪み量を算出することにより、分析対象試料のスペクトル像の歪みを高効率かつ高精度に補正する。
【解決手段】
エネルギー損失量と位置情報が直交する二軸で形成されるスペクトル像について、スペクトル像の歪みを高効率かつ高精度に補正する方法および装置を提供するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子顕微鏡に関し、特に、電子線の有するエネルギー量により電子線を分光する電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡に関する。

シリコン半導体や磁気デバイス等の加工寸法が微細化し、高集積化するとともに、これまで以上にデバイス特性の劣化や信頼性の低下が重要な問題となっている。近年では、新規プロセスの開発や量産過程で、ナノメータ領域の半導体デバイスの不良を解析し、不良の原因を根本的に突き止め解決するために、（走査）透過型電子顕微鏡（（Scanning）Transmission Electron Microscopy：(S)TEM）及び電子エネルギー損失分光法（Electron Energy Loss Spectroscopy：EELS）を用いたスペクトル分析や、二次元元素分布分析が必須の分析手段となっている。

電子エネルギー損失スペクトルには、試料を通過する際にエネルギーを損失しないゼロロススペクトル，価電子帯の電子を励起してエネルギーを損失することにより得られるプラズモンロススペクトル，内殻電子を励起してエネルギーを損失することにより得られる内殻電子励起損失スペクトルに大別できる。内殻電子励起損失（コアロス）スペクトルでは、吸収端近傍に微細構造が観察される。この構造は、吸収端微細構造（Energy Loss Near-Edge Structure：ELNES）と呼ばれ、試料の電子状態や化学結合状態を反映した情報を有している。また、エネルギー損失値（吸収端位置）は元素固有であるため、定性分析が可能である。また、ケミカルシフトと呼ばれるエネルギー損失値のシフトから注目元素の周辺の配位に関連する情報も得ることが出来るため、簡易的な状態分析も可能である。

従来、試料上の異なる箇所での電子エネルギー損失スペクトルを取得する場合は、小さく絞った電子線を走査コイルにより試料上を走査させる走査透過型電子顕微鏡と、電子線の有するエネルギー量により分光可能な電子分光器とを組み合わせることにより、試料を透過してきた電子線を分光させて、電子エネルギー損失スペクトルを連続的に取得していた。

しかしながら、この手法の場合、装置周辺の外乱変化に伴う電子線の加速電圧のドリフトや磁場・電場変化により、電子分光器の収差や電子エネルギー損失スペクトルの原点位置が変化するため、測定位置の異なる電子エネルギー損失スペクトルの吸収端微細構造の形状やわずかなケミカルシフトを比較することは難しい。

そこで、特許文献１では、通常の透過型電子顕微鏡では、ｘ軸，ｙ軸双方の焦点位置を同一面にし透過型電子顕微鏡像を得るのに対し、ｘ軸とｙ軸での焦点位置を異ならせることにより、ｘ軸の焦点位置はスペクトル面、一方のｙ軸の焦点位置は、像面とすることが開示されている。

その結果、試料のｙ軸方向全ての電子エネルギー損失スペクトルを分離して観察することができる。すなわち、二次元検出器により得られる画像は、図１６（ｂ）に示されるようにｘ軸はエネルギー損失量、ｙ軸は試料の位置情報を有するスペクトル像５１として観察することができる。スペクトル像５１は、図１６（ａ）で示される透過型電子顕微鏡像５０で観察される各積層膜に対応して、帯状に観察される。よって、試料の異なる位置の電子エネルギー損失スペクトルを同時に観察することが可能であり、異なる位置での電子エネルギー損失スペクトルの吸収端微細構造やわずかなケミカルシフトを詳細に比較することが出来る。

特開平１０−３０２７００号公報

特許文献１に開示されるｘ軸がエネルギー損失量、ｙ軸が試料の位置情報を有するスペクトル像は、電子分光器等のレンズ作用を変更し、ｘ軸とｙ軸の焦点位置を異ならせ、二次元検出器により得られる二次元のスペクトル像である。すなわち、試料の異なる位置の複数点の電子エネルギー損失スペクトルを同時に観察することが可能である。すなわち、本技術の場合、分析対象の複数点から同時に電子エネルギー損失スペクトルを得ることが出来るため、化学結合状態の違いによるスペクトル微細構造や、ケミカルシフトを詳細に議論することが出来る。

但し、試料を通過する際にエネルギーを損失しない電子線によって得られるゼロロススペクトル像や同一組成の試料から取得されるスペクトル像において、ｙ軸方向の各位置でのスペクトルの形状やスペクトル位置等が完全に同一であることが前提となる。また、ゼロロススペクトル像や同一組成の試料から取得されるスペクトル像は、ｘ軸すなわちエネルギー損失量方向のどの位置で取得された場合においても、完全に同一であることが前提である。

更に、上記スペクトル像は分析対象の試料の複数点から同時に電子エネルギー損失スペクトルを得るため、ｙ軸方向すなわち試料のＹ位置方向全てにおいて、透過型電子顕微鏡像に対して等倍率で取得されなければならない。

そこで上述の課題を解決するためには、エネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、基準電子線位置と比較した後、各電子線位置の相違点に基づき、歪み量を算出した後、前記歪み量に基づき、分析対象試料のスペクトル像における歪みを補正することが不可欠である。

本発明の目的は、電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、エネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、基準電子線位置との相違点に基づき、分析対象試料のスペクトル像の歪みを高効率かつ高精度に補正する方法及び装置を提供することにある。

上記課題を解決する手段として、本発明は、エネルギー損失量の軸と位置情報の軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、前記電子線位置像から電子線位置を算出した後、基準電子線位置と比較し、各電子線位置の相違点に基づき、スペクトル像の歪み量を算出し、前記歪み量に基づき、分析対象試料のスペクトル像の歪みを補正することを特徴とするスペクトル像の歪み補正方法を提供する。

歪みを補正する方法として、画像処理を用いる方法や、多重極子レンズを補正する方法を用いる。

本発明のスペクトル像の歪み補正方法および装置によれば、エネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成される二次元の電子線位置像を基準電子線位置と比較し、各電子線位置の相違点に基づき、歪み量を算出することにより、分析対象試料のスペクトル像の歪みを高効率かつ高精度に補正することが出来る。また、本発明によれば、効率よく補正可能な電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符合を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明による一実施の形態である電子分光器を付随した透過型電子顕微鏡の一例を示す概略構成図である。

本実施の形態の電子分光器付き透過型電子顕微鏡は、透過型電子顕微鏡１，電子分光器８，画像表示装置１４，中央制御装置１６，スペクトル像歪み補正装置１５などから構成される。透過型電子顕微鏡１には、電子線３を放出する電子源２，収束レンズ４，対物レンズ６，結像レンズ系７，蛍光板９などが設けられ、収束レンズ４と対物レンズ６との間に試料５が配置される。電子分光器８には、磁場セクタ１０，ドリフトチューブ２０，多重極子レンズ１１，１２，二次元検出器１３などが設けられている。

なお、透過型電子顕微鏡１の構成，電子分光器８の構成については、これに限定されるものではない。例えば、電子分光器８が、透過型電子顕微鏡１内に配置されていてもよい。

この電子分光器付き透過型電子顕微鏡において、電子源２より放出された電子線３は、収束レンズ４を通過し、試料５に照射される。試料５を透過した電子線３は、対物レンズ６、複数個からなる結像レンズ系７を通過し、蛍光板９を開けている場合は、そのまま電子分光器８に進入する。進入した電子線３は、電子分光器内８に設けられた電子エネルギー損失スペクトル，透過型電子顕微鏡像，エネルギー選択像のフォーカス，拡大・縮小，収差低減等に用いられる多重極子レンズ１１，１２や、電子線３の有するエネルギー量により分光可能な磁場セクタ１０を通過した後、透過型電子顕微鏡像，二次元元素分布像，スペクトル像等として、二次元検出器１３により取得された後、画像表示装置１４に表示される。また、磁場セクタ１０，多重極子レンズ１１，１２やドリフトチューブ２０は、中央制御装置１６において制御される。また、中央制御装置１６では、透過型電子顕微鏡像，二次元元素分布像，スペクトル像等の取得モードの切り替えを制御することが出来る。さらには、ｘ軸及びｙ軸の焦点位置の変更、すなわち図１６のような透過型電子顕微鏡像５０とスペクトル像５１の取得モードの切り替えも制御することが出来る。

スペクトル像５１を取得する場合に、スペクトル像５１を取得したい場所を制限するためにｘ軸方向すなわちエネルギー分散方向に短く、ｙ軸方向すなわち試料測定位置方向には長い視野制限スリット１７が挿入される場合がある。

試料５中の分析対象のスペクトル像５１を取得する前に、エネルギー損失量の軸と位置情報の軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、スペクトル像歪み補正装置１５にて基準電子線位置と比較し、各電子線位置の相違に基づいた歪み量が記憶される。その後、試料５中の分析対象試料のスペクトル像５１が、二次元検出器１３により取得され、スペクトル像歪み補正装置１５に記憶された歪み量に基づいて、分析対象試料のスペクトル像５１が補正された後、データ記憶装置１８に記憶される。

上述の二次元の電子線位置像を取得する場合、電子線通路内に絞り１９を挿入する。また、加速電圧可変装置２１により電子源２から放射させる電子線３の加速電圧を可変しながら、電子線位置像を取得する。

図３は、複数個の開口部３１を有した絞り１９と、絞り１９の複数個の開口部３１を通過した電子線３を二次元検出器１３により記録した電子線位置像３０である。本電子線位置像３０において、記録された電子線位置３２は、二次元画像の左側に近いところに記録されているが、この位置は特に限定されるものではなく、二次元画像内のどこに記録されてもよい。また、開口部３１の個数は、何個でも構わない。

電子線位置像３０を取得する場合、加速電圧可変装置２１により加速電圧を変化させながら電子線位置像を取得するのみならず、電子分光器８内に設置のドリフトチューブ２０の電圧を変化させながら電子線位置像３０を取得してもよい。また、絞り１９の開口部３１は、エネルギー分散方向に直交する方向に配置されることが望ましい。開口部３１の形状は、円形に限られるものではない。

図２は、絞り可動装置２２を有した透過型電子顕微鏡の例である。絞り可動装置２２を有する場合、図４に示すように、絞り１９の開口部３１は一個でも良く、エネルギー分散方向に直交する方向に可動する。また、上述の複数個の開口部３１を有する絞り１９において、エネルギー分散方向に直交する方向に開口部３１を配置するための回転機構として、本絞り可動装置２２を用いてもよい。

図５は、スペクトル像歪み補正装置１５を用いて、スペクトル像の歪み量を測定後、分析対象試料のスペクトル像の歪みを補正する手順を示したフローチャートである。スペクトル像の歪み量は、分析対象試料のスペクトル像の測定位置を透過した電子線により測定しても構わないが、電子線による試料損傷が問題になる場合は、分析対象試料以外の場所を透過した電子線により測定しても良い。

まず、中央制御装置１６に電子線位置像３０を取り込む枚数及び取り込み時のエネルギー値を設定する。この設定したエネルギー値は、加速電圧可変装置２１による電子線３の加速電圧もしくは電子分光器８内にあるドリフトチューブ２０の電圧等を変更する。上述の枚数及びエネルギー値を設定後、歪み量を測定するために絞りを電子線通路内に挿入する（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）。

次にスペクトル像の取得モードに切り替え（Ｓ１０４）、絞り１９を通過した電子線３を二次元検出器１３にて、電子線位置像３０として取得する。設定したエネルギー値ごとに電子線位置像３０を順次取得する（Ｓ１０５〜Ｓ１０９）。

その後、設定したエネルギー値ごとに取得した電子線位置像３０の全てを加算し、一枚の電子線位置像３０を作成する。設定するエネルギー値は、同じエネルギー幅で設定する必要は無く、任意にエネルギー値を選択することが出来る（Ｓ１１０）。

次に、上述の電子線位置像３０より、各電子線位置３２を算出する。この電子線位置３２の算出においては、電子線位置近傍の領域を指定し、その領域内の最大値もしくは重心位置を電子線位置とする（Ｓ１１１）。但し、電子線位置の算出において、この方法に限定されるものではない。

基準電子線位置と先程求めた電子線位置とを比較し、基準電子線位置とのずれ量すなわちスペクトル像の歪み量を算出し、スペクトル像歪み補正装置１５に記憶する（Ｓ１１２，Ｓ１１３）。

なお、基準線位置は、各開口部から通過した電子線位置のエネルギー損失量が、各エネルギー値において、同じになるように設定される。また、基準線位置は、各開口部から通過した電子線位置が、エネルギー値を変えても同じＹ位置になるように設定する。

分析対象試料中のスペクトル像を取得したい箇所を電子線通路上に移動し、所望のスペクトル像５１を取得し、スペクトル像歪み補正装置１５に記憶する。スペクトル像歪み補正装置１５に記録されている歪み量に基づいてスペクトル像の歪みを補正し、補正後のスペクトル像をデータ記憶装置１８に記憶する（Ｓ１１４〜Ｓ１１８）。

なお、本スペクトル像の歪み量の計測は、所望の分析対象のスペクトル像を取得する直前が望ましいが、スペクトル像の歪みに大きな変動が無い場合は、測定毎、試料毎に毎回取得する必要は無く、装置設置時のみ実行し、スペクトル像歪み補正装置１５に記憶しておけばよい。

図６は、図５のフローチャートを実施した際に画像表示装置１４に表示される電子線位置像３０を示している。設定するエネルギー値をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥeVとする。また、絞り１９の開口部３１は５個である。設定エネルギー値ＡeVの場合、電子線位置像３０において、左側に電子線位置３２が表示される。その後、エネルギー値をＢ，Ｃ，Ｄ，ＥeVと変更するにつれて、右側に電子線位置が移動する。設定したエネルギー値の全ての電子線位置像３０が記録された後、全ての電子線位置像３０を加算した画像が、図７となる。

また、図８は、加算後の電子線位置像３０より、電子線位置３２を算出する場合の表示例であり、電子線位置３２の近傍には、電子線位置３２を正確に求めるための電子線位置測定領域３３が設定されている。この範囲内の最大値もしくは重心値等が電子線位置として表示画像の画素数で算出される。

図９は、基準電子線位置を示した表示例であり、基準線３４の交点が基準電子線位置３５となる。設定したエネルギー値により取得された電子線位置像３０の全てが加算された電子線位置像３０に対し、本基準線３４を示すことにより、即時にスペクトル像の歪みの判断をすることが出来る。

図１０は、絞り１９の開口部３１が一個の場合の電子線位置像３０を示した例である。絞り１９の開口部３１が一個の場合は、上述の通り、同じエネルギー値において、絞り可動装置２２により、Ｙ位置方向に絞り１９を可動させ、絞り１９を可動させる毎に電子線位置像３０を取得する。図１０（ｂ）から（ｆ）は、絞り１９をＹ位置方向に可動させた際の電子線位置像３０を示しており、絞り１９の位置に対応して、電子線位置３２が移動する。

図１１は、絞り１９の開口部３１が一個の場合に、エネルギー値を変更させた場合の電子線位置像３０を示した例である。エネルギー値をＡからＥに変更する毎に電子線位置像３０を取得すると、電子線位置３２が左側から右側へ移動している。上述の通り、絞り１９の開口部３１が一個の場合においても、絞り可動装置２２により、絞り１９をＹ位置方向に可動させながら、エネルギー値を変更することにより、歪み量を測定するための電子線位置像３０を取得することが可能である。

次に操作者が行う操作及び電子分光器を備えた電子顕微鏡の操作指示画面の一実施例について説明する。図１２は、画像表示装置１４内の表示内容の一例を示した図である。選択ボタン群４１中には、スペクトル像取り込み開始ボタン４２，スペクトル像取り込み終了ボタン４３，スペクトルの取り込み時間の変更ボタン，スペクトル像歪み計測ボタン４４，スペクトル像歪み補正ボタン４５等が含まれている。例えば、選択ボタン群４１中のスペクトル像取り込み開始ボタン４２を選択すると、二次元検出器１３によりスペクトル像５１が取得され、画像表示装置１４中に表示される。

選択ボタン群４１中のスペクトル像歪み計測ボタン４４を選択すると、スペクトル像の歪み量を測定するための取り込み枚数やエネルギー値を設定するために、パラメータ設定図４８が表示され、その設定図によりパラメータを設定後、図５のフローチャートに従い、電子線位置像３０を順次取得する。取得した電子線位置像を全て加算した後、スペクトル像の歪み量を計測する。歪み量の測定結果等は、結果表示図４９に表示される。その後、分析対象試料のスペクトル像５１を取得後、スペクトル像歪み補正ボタン４５を選択すると、分析対象試料のスペクトル像５１の歪みを補正した後、データ記憶装置１８に記憶される。補正後のスペクトル像５１は、画像表示装置１４上にすぐに表示してもよいし、必要が無ければ表示しなくてもよい。

上述した各機能のボタンは、画像表示装置１４内において、適宜移動，配置することが出来る。また、各機能のボタンは、ツールバーとしてもよい。また、画像表示装置１４内に表示された電子線位置像３０，パラメータ設定図４８等においても、自由に配置することができる。

次に、上述したスペクトル像の歪み補正の具体例を示す。本具体例では、電子分光器８を付随した透過型電子顕微鏡１を用いて実施し、本発明のスペクトル像歪み補正装置１５を用いて、スペクトル像５１の歪みを補正した。

スペクトル像取得時の透過型電子顕微鏡１の加速電圧を１９７kV、電子線３の取り込み角を４.４mrad、エネルギー分散を０.０５eV／画素とした。スペクトル像の取得に用いた二次元検出器１３は、２０４８画素×２０４８画素の二次元検出器である。また、透過型電子顕微鏡における表示上の観察倍率は、１００００倍とした。

上述における透過型電子顕微鏡の観察倍率の場合、二次元検出器１３により得られたスペクトル像のＹ位置方向の画像分解能は、０.２nm／画素であった。

そこで、まず電子線３の通路外に試料５を移動し、スペクトル像モードに切り替えた後、画像表示装置１４に表示されるゼロロススペクトル像を参考にしながら、多重極子レンズ１１，１２が最適条件となるように調整した。

その後、絞り１９を電子線通路内に挿入した。今回は、エネルギー分散方向と直交方向すなわちＹ位置方向に５個の開口部を有する絞り１９を用いた。次にスペクトル像歪み計測ボタン２４を選択し、取り込み枚数およびエネルギー値を設定した。本具体例では、取り込み枚数を５枚、設定するエネルギー値の幅を等間隔に８０eV毎とした。すなわち、０，４０，８０，１２０，１６０eVのエネルギー値における電子線位置像を取得することとした。

取り込み枚数およびエネルギー値を設定後、電子線位置像を順次取得し、その後、全電子線位置像を加算した。図１３に示されるのは、全電子線位置像を加算した後に得られた電子線位置像３０である。また、電子線位置像３０上に基準線３４を示した。この結果から、電子線位置３２と基準電子線位置３５がずれており、スペクトル像が歪んでいることが判明したので、詳細にスペクトル像の歪み量を測定した。

本具体例において得られた電子線位置像３０から各場所の電子線位置を計測した結果が、図１４（ａ）である。また、図１４（ｂ）は、基準電子線位置であり、本具体例において、基準電子線位置との比較から、歪み量を算出した結果、図１４（ｃ）に示す結果が得られ、その結果をスペクトル像歪み補正装置１５に記憶した。本結果は、図１３に示す基準位置の電子線位置からの歪み量を示している。

なお、当該分析結果に基づいて、補正量をグラフ化しておくことも可能である。例えば、ｘ軸にエネルギー値、ｙ軸にＹ位置、ｚ軸に補正量をとることで、補正量をグラフ化できる。これにより、任意のエネルギー値，Ｙ位置における補正量を求めることができる。

次に、所望の分析対象試料５を電子線通路内に移動後、スペクトル像取り込み開始ボタン４２を選択し、スペクトル像を取得した。分析に用いた試料の模式図を図１５に示す。試料５は、基板６１の上に多層膜を積層させた試料を準備した。基板６１はシリコンであり、基板上の多層膜６２は、順に酸化シリコン（１０nm），窒化シリコン（１０nm），酸化シリコン（１０nm）である。また、測定したスペクトル像は、シリコンのＬ殻吸収端近傍である。

スペクトル像の取り込み時間は２０秒であり、本測定には、視野制限スリット１７を挿入し、分析箇所を限定した。

スペクトル像を取得後、スペクトル像歪み補正ボタン４５を選択し、スペクトル像歪み補正装置１５に記憶された歪み量に基づいてスペクトル像の歪みを補正した。歪みの補正には、バイリニア法を用いた。また、歪補正に伴う強度の補正も実施した。今回は、本方法を用いたが、歪みの補正において本手法に限定されるものではない。歪みを補正した結果、透過型電子顕微鏡像に対応した各場所の電子エネルギー損失スペクトルが全て高精度に得られた。

本実施例においては、電子分光器内の多重極子レンズ１１，１２を最適条件に調整後、スペクトル像を取得したが、調整しない場合においても、同様のスペクトル像の歪み補正をすることは可能である。

また、スペクトル像の歪み測定を実施後、その歪み量に基づき、電子分光器内の多重極子レンズ１１，１２を再度調整した後、所望のスペクトル像を取得してもよい。

前実施例では、取り込み時間が２０秒で一枚のスペクトル像を取得したが、スペクトル像のＳＮ比（シグナルとノイズの比）が悪い場合は、スペクトル像を複数枚取得した後、スペクトル像のエネルギー方向のドリフト（移動）及び位置方向のドリフト（移動）を補正し、加算してもよい。この場合、取り込み時間及び取り込み枚数は、中央制御装置１６において、任意に設定することが出来る。スペクトル像歪み補正装置１５によるスペクトル像の歪補正は、取得された各スペクトル像に対し実施し、その後、歪補正されたスペクトル像間のドリフト補正をした後、加算してもよい。また、全てのスペクトル像をドリフト補正して加算した後、歪補正を実施してもよい。一枚のスペクトル像を取得する際の取得時間は、エネルギードリフト及び試料ドリフトの影響が少ない時間にすることが望ましい。

エネルギードリフト及び試料ドリフトの影響が少ないスペクトル像を複数枚取得した後、各スペクトル像間のエネルギードリフト及び試料ドリフトを補正して加算することにより、高精度のスペクトル像を得ることが出来るため、各場所のスペクトルの解析精度を向上させることが出来る。また、微量に含有している元素のスペクトルを解析することも可能である。

エネルギードリフト及び試料ドリフトを補正する際には、スペクトル像中において、積層膜の種類が変化したところで、ドリフト量を算出すると良い。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

電子分光器付き透過型電子顕微鏡の一例を示す概略構成図。 電子分光器付き透過型電子顕微鏡の一例を示す概略構成図。 絞りの概略構成図（ａ）および電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像（ｂ）。 絞りの概略構成図（ａ）および電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像（ｂ）。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、スペクトル像の歪みの補正手順を示したフローチャート。 絞りの概略構成図（ａ）および電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像（（ｂ）〜（ｆ））。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像。 絞りの概略構成図（ａ）および電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像（（ｂ）〜（ｆ））。 絞りの概略構成図（ａ）および電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像（（ｂ）〜（ｆ））。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、画像表示装置中の一例を示した図。 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、絞りを挿入して得られた電子線位置像。 電子線位置像より得られた電子線位置（ａ），基準電子線位置（ｂ）ならびに歪み量（ｃ）。 分析に用いた試料の概略図。 従来技術により得られる透過型電子顕微鏡像（ａ）ならびにスペクトル像（ｂ）。

符号の説明

１ 透過型電子顕微鏡
２ 電子源
３ 電子線
４ 収束レンズ
５ 試料
６ 対物レンズ
７ 結像レンズ系
８ 電子分光器
９ 蛍光板
１０ 磁場セクタ
１１，１２ 多重極子レンズ
１３ 二次元検出器
１４ 画像表示装置
１５ スペクトル像歪み補正装置
１６ 中央制御装置
１７ 視野制限スリット
１８ データ記憶装置
１９ 絞り
２０ ドリフトチューブ
２１ 加速電圧可変装置
２２ 絞り可動装置
３０ 電子線位置像
３１ 開口部
３２ 電子線位置
３３ 電子線位置測定領域
３４ 基準線
３５ 基準電子線位置
４１ 選択ボタン群
４２ スペクトル像取り込み開始ボタン
４３ スペクトル像取り込み終了ボタン
４４ スペクトル像歪み計測ボタン
４５ スペクトル像歪み補正ボタン
４８ パラメータ設定図
４９ 結果表示図
５０ 透過型電子顕微鏡像
５１ スペクトル像
６１ 基板
６２ 多層膜

Claims (8)

1. 電子線を試料に放射する電子銃と、
   前記電子銃から放射された電子線を収束させる収束レンズ群と、
   試料を透過した該電子線を結像させる結像レンズ群と、
   前記試料を透過した電子線の有するエネルギー量により該電子線を分光する電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡において、
   該電子分光器は、エネルギー分散方向およびエネルギー分散方向と直交する方向とで収束位置を異ならせたスペクトル像を出力する電子分光器であって、
   電子線の加速電圧を可変させる加速電圧可変装置と、
   電子線の通過領域を限定する絞りと、
   透過型電子顕微鏡像又は前記スペクトル像を検出する二次元検出器と、スペクトル像を表示する画像表示装置と、前記スペクトル像の歪みを計測および補正する補正装置を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   透過型電子顕微鏡の加速電圧を変化させた各設定値における、絞りを通過した電子線を二次元検出器で検出し、
   前記補正装置は、当該検出された電子線位置像から電子線位置を算出し、当該電子線位置と基準電子線位置とのずれに基づいて、分析対象のスペクトル像を補正することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
3. 請求項１又は２において、
   前記絞りは、エネルギー分散方向と直交する方向に複数個の開口部を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
4. 請求項１において、
   前記絞りを移動する絞り可動装置を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
5. 請求項２において、
   複数のスペクトル像を取得し、スペクトル像のエネルギー方向のドリフト及び位置方向のドリフトを補正した後、当該複数のスペクトル像を加算することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
6. 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡により取得されるエネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成されるスペクトル像の歪み補正方法であって、絞りを通過した電子線を、透過型電子顕微鏡の加速電圧を設定値に基づいて、可変しながら二次元検出器で検出し、エネルギー損失量の軸と位置情報の軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、前記電子線位置像から電子線位置を算出した後、前記電子線位置と基準電子線位置とを比較し、各電子線位置の相違点に基づき、スペクトル像の歪み量を算出し、前記歪み量に基づき、多重極子レンズによりスペクトル像の歪みを補正することを特徴とするスペクトル像の歪み補正方法。
7. 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡により取得されるエネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成されるスペクトル像の歪み補正方法であって、エネルギー損失量の軸と位置情報の軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、前記電子線位置像から電子線位置を算出した後、前記電子線位置と、基準電子線位置とを比較し、各電子線位置の相違点に基づきスペクトル像の歪み量を算出し、前記歪み量に基づき、分析対象試料のスペクトル像の歪みを補正することを特徴とするスペクトル像の歪み補正方法。
8. 電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡により取得されるエネルギー損失量と位置情報の軸が直交する二軸で形成されるスペクトル像の歪み補正方法であって、絞りを通過した電子線を、透過型電子顕微鏡の加速電圧を設定値に基づいて可変しながら二次元検出器で検出することにより、エネルギー損失量の軸と位置情報の軸で形成される二次元の電子線位置像を取得し、前記電子線位置像から電子線位置を算出した後、前記電子線位置と基準電子線位置とを比較し、各電子線位置の相違点に基づき、スペクトル像の歪み量を算出し、前記歪み量に基づき、分析対象のスペクトル像の歪みを補正することを特徴とするスペクトル像の歪み補正方法。

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