JP2018142481A - Electron microscope and sample height adjustment method - Google Patents
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Abstract
【課題】試料のZ位置の調整を正確に行うことができる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】電子顕微鏡は、対物レンズのレンズ電流が基準電流Isのときにジャストフォーカスとなるように試料のZ位置の調整を行うZ位置調整部を含み、Z位置調整部は、試料のZ位置が第1位置のときにジャストフォーカスとなる対物レンズの第1フォーカス電流を求める第1処理と、第1フォーカス電流と基準電流との差から、当該差に対応するZ位置の変化量を求める第2処理と、試料のZ位置が、第1位置から第2処理で求めた変化量だけ移動した第2位置となるように試料ステージを制御する第3処理と、試料のZ位置が第2位置のときにジャストフォーカスとなる対物レンズの第2フォーカス電流を求める第4処理と、第1フォーカス電流および第2フォーカス電流に基づいて、基準電流のときにジャストフォーカスとなる試料のZ位置を求める第5処理と、を行う。【選択図】図2An electron microscope capable of accurately adjusting the Z position of a sample is provided. The electron microscope includes a Z position adjustment unit that adjusts the Z position of the sample so as to achieve just focus when the lens current of the objective lens is a reference current Is, the Z position adjustment unit adjusting the Z position of the sample. A first process for obtaining a first focus current of the objective lens that is in just focus when the position is at the first position, and a difference between the first focus current and the reference current to obtain a change amount of the Z position corresponding to the difference. a second process, a third process of controlling the sample stage so that the Z position of the sample moves from the first position to the second position by the amount of change obtained in the second process, and a third process of controlling the Z position of the sample to the second position. A fourth process of obtaining the second focus current of the objective lens that is in just focus at the position, and the Z position of the sample that is in just focus at the reference current is obtained based on the first focus current and the second focus current. A fifth process is performed. [Selection drawing] Fig. 2
Description
本発明は、電子顕微鏡および試料高さの調整方法に関する。 The present invention relates to an electron microscope and a method for adjusting a sample height.
透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope、TEM)は、試料に電子線を照射し、試料を透過した電子線を対物レンズで結像させて像を得、その像を中間レンズおよび投影レンズで拡大して、試料拡大像を観察する装置である。 A transmission electron microscope (TEM) irradiates a sample with an electron beam, images the electron beam transmitted through the sample with an objective lens, obtains an image, and magnifies the image with an intermediate lens and a projection lens. This is an apparatus for observing an enlarged sample image.
透過電子顕微鏡の試料ステージは、試料をX方向に移動させるためのX移動機構、試料をY方向に移動させるためのY移動機構、および試料をZ方向に移動させるためのZ移動機構を備えている(例えば特許文献1参照)。 The sample stage of the transmission electron microscope includes an X moving mechanism for moving the sample in the X direction, a Y moving mechanism for moving the sample in the Y direction, and a Z moving mechanism for moving the sample in the Z direction. (For example, refer to Patent Document 1).
透過電子顕微鏡では、観察や分析を行う前に、試料の高さ(Z位置)を調整しなければならない。具体的には、透過電子顕微鏡では、対物レンズのレンズ電流をある決まった電流(基準電流)としたときにジャストフォーカスとなるように、試料のZ位置を調整する必要がある。 In a transmission electron microscope, the height (Z position) of a sample must be adjusted before observation or analysis. Specifically, in the transmission electron microscope, it is necessary to adjust the Z position of the sample so as to achieve just focus when the lens current of the objective lens is set to a predetermined current (reference current).
図8は、試料のZ位置の調整方法の一例(参考例)を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing an example (reference example) of a method for adjusting the Z position of the sample.
まず、試料が初期位置であるZ位置Z0に位置し、対物レンズのレンズ電流が基準電流Isである状態において、ジャストフォーカスとなる対物レンズのレンズ電流(以下「フォーカス電流If」ともいう)を算出する(ステップS2)。 First, when the sample is located at the Z position Z0, which is the initial position, and the lens current of the objective lens is the reference current Is, the lens current of the objective lens that is just focused (hereinafter also referred to as “focus current I f ”). Calculate (step S2).
次に、対物レンズのレンズ電流の変化に対する試料のZ位置の変化を表す係数D(μm/A)と、対物レンズの基準電流Isを用いて、Z位置の変化量ΔZを次式(a)で計算する(ステップS4)。 Next, using the coefficient D (μm / A) representing the change in the Z position of the sample with respect to the change in the lens current of the objective lens and the reference current Is of the objective lens, the change amount ΔZ in the Z position is expressed by the following equation (a): (Step S4).
ΔZ=D×(If−Is) ・・・(a) ΔZ = D × (I f −Is) (a)
次に、算出された変化量ΔZだけ試料を移動させる(ステップS6)。基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置をZsとすると、Z位置Zsは次式(b)で表される。 Next, the sample is moved by the calculated change amount ΔZ (step S6). If the Z position at which the focus is just at the reference current Is is Zs, the Z position Zs is expressed by the following equation (b).
Zs=Z0+ΔZ ・・・(b) Zs = Z0 + ΔZ (b)
以上の工程により、試料のZ位置の調整を行うことができる。 Through the above steps, the Z position of the sample can be adjusted.
図8に示す試料のZ位置の調整方法では、上記式(a)に示すように、Z位置の変化量ΔZを算出するために係数Dを用いている。ここでは、係数Dを定数として用いているが、実際の対物レンズのレンズ電流の変化に対する試料のZ位置の変化は、Z位置によって
異なる。そのため、図8に示す係数Dを用いた試料のZ位置の調整方法では、Z位置Zsを正確に求めることができない場合がある。
In the method for adjusting the Z position of the sample shown in FIG. 8, a coefficient D is used to calculate the change amount ΔZ of the Z position as shown in the above equation (a). Here, although the coefficient D is used as a constant, the change in the Z position of the sample with respect to the actual change in the lens current of the objective lens differs depending on the Z position. For this reason, the Z position Zs may not be accurately obtained by the method for adjusting the Z position of the sample using the coefficient D shown in FIG.
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、試料のZ位置の調整を正確に行うことができる電子顕微鏡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、試料のZ位置の調整を正確に行うことができる試料高さの調整方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is to provide an electron microscope that can accurately adjust the Z position of a sample. It is to provide. Another object of some aspects of the present invention is to provide a method for adjusting the sample height that can accurately adjust the Z position of the sample.
(1)本発明に係る電子顕微鏡は、
電子線源と、
前記電子線源から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記試料を透過した電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記試料を光軸に沿ったZ方向に移動させるZ移動機構を備えている試料ステージと、
前記対物レンズのレンズ電流が基準電流のときにジャストフォーカスとなるように前記試料ステージを制御して前記試料のZ位置の調整を行うZ位置調整部と、
を含み、
前記Z位置調整部は、
前記試料のZ位置が第1位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第1フォーカス電流を求める第1処理と、
前記第1フォーカス電流と前記基準電流との差から、当該差に対応するZ位置の変化量を求める第2処理と、
前記試料のZ位置が、前記第1位置から前記第2処理で求めた変化量だけ移動した第2位置となるように前記試料ステージを制御する第3処理と、
前記試料のZ位置が前記第2位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第2フォーカス電流を求める第4処理と、
前記第1フォーカス電流および前記第2フォーカス電流に基づいて、前記基準電流のときにジャストフォーカスとなる前記試料のZ位置を求める第5処理と、
前記第5処理で求めたZ位置に前記試料が位置するように前記試料ステージを制御する第6処理と、
を行う。
(1) The electron microscope according to the present invention is
An electron beam source;
An irradiation lens for irradiating the sample with an electron beam emitted from the electron beam source;
An objective lens that forms an electron microscope image with an electron beam transmitted through the sample;
A sample stage provided with a Z moving mechanism for moving the sample in the Z direction along the optical axis;
A Z position adjustment unit that adjusts the Z position of the sample by controlling the sample stage so that the focus current is just focused when the lens current of the objective lens is a reference current;
Including
The Z position adjusting unit is
A first process for obtaining a first focus current that is a lens current of the objective lens that is in a just focus when the Z position of the sample is the first position;
A second process for obtaining a change amount of the Z position corresponding to the difference from the difference between the first focus current and the reference current;
A third process for controlling the sample stage so that the Z position of the sample becomes a second position moved from the first position by the amount of change obtained in the second process;
A fourth process for obtaining a second focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the second position;
A fifth process for determining a Z position of the sample that is just focused at the reference current based on the first focus current and the second focus current;
A sixth process for controlling the sample stage so that the sample is positioned at the Z position obtained in the fifth process;
I do.
このような電子顕微鏡では、試料のZ位置と、そのZ位置におけるフォーカス電流の組み合わせから、対物レンズのレンズ電流が基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出して試料のZ位置を調整するため、例えば図8に示すように係数Dを用いて基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出する場合と比べて、正確に、基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出することができる。したがって、このような電子顕微鏡では、正確に試料のZ位置の調整を行うことができる。 In such an electron microscope, the Z position of the sample is adjusted by calculating the Z position that is just focused when the lens current of the objective lens is the reference current from the combination of the Z position of the sample and the focus current at the Z position. Therefore, for example, as shown in FIG. 8, the Z position that is the just focus at the reference current is calculated more accurately than the case where the Z position that is the just focus at the reference current is calculated using the coefficient D. can do. Therefore, in such an electron microscope, the Z position of the sample can be accurately adjusted.
(2)本発明に係る電子顕微鏡において、
前記Z位置調整部は、前記第1処理において、
前記対物レンズのレンズ電流を求めた前記第1フォーカス電流に設定する処理と、
前記対物レンズのレンズ電流が求めた前記第1フォーカス電流に設定された状態で、再び、前記第1フォーカス電流を求める処理と、
を、n回目に求めた前記第1フォーカス電流とn+1回目に求めた前記第1フォーカス電流との差が所定値以下となるまで、繰り返し行ってもよい。
(2) In the electron microscope according to the present invention,
In the first process, the Z position adjusting unit may
A process for setting the first focus current obtained by obtaining the lens current of the objective lens;
A process for obtaining the first focus current again in a state where the lens current of the objective lens is set to the first focus current obtained;
May be repeated until the difference between the first focus current obtained at the nth time and the first focus current obtained at the (n + 1) th time is equal to or less than a predetermined value.
このような電子顕微鏡では、第1フォーカス電流を正確に求めることができる。 In such an electron microscope, the first focus current can be accurately obtained.
(3)本発明に係る電子顕微鏡において、
前記Z位置調整部は、前記第4処理において、
前記対物レンズのレンズ電流を求めた前記第2フォーカス電流に設定する処理と、
前記対物レンズのレンズ電流が求めた前記第2フォーカス電流に設定された状態で、再び、前記第2フォーカス電流を求める処理と、
を、n回目に求めた前記第2フォーカス電流とn+1回目に求めた前記第2フォーカス電流との差が所定値以下となるまで、繰り返し行ってもよい。
(3) In the electron microscope according to the present invention,
In the fourth process, the Z position adjusting unit may
A process of setting the second focus current obtained from the lens current of the objective lens;
A process for obtaining the second focus current again in a state where the lens current of the objective lens is set to the second focus current obtained;
May be repeated until the difference between the second focus current obtained at the nth time and the second focus current obtained at the (n + 1) th time is equal to or less than a predetermined value.
このような電子顕微鏡では、第2フォーカス電流を正確に求めることができる。 In such an electron microscope, the second focus current can be accurately obtained.
(4)本発明に係る電子顕微鏡において、
前記電子線源から放出された電子線を偏向して、前記試料に対する電子線の入射角度を変えるための偏向部を含み、
前記Z位置調整部は、前記第1処理において、
前記試料に対する電子線の入射角度を所定角度だけ変化させる前後での像のシフトを表す像シフトベクトルを、前記対物レンズのレンズ電流を変化させて、複数取得する処理と、
複数の前記像シフトベクトルに基づいて、前記試料に対する電子線の入射角度を前記所定角度だけ変化させる前後での像のシフト量が最も小さくなる最小像シフトベクトルを算出する処理と、
前記最小像シフトベクトルに基づいて、前記第1フォーカス電流を求める処理と、
を行ってもよい。
(4) In the electron microscope according to the present invention,
A deflection unit for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source and changing an incident angle of the electron beam with respect to the sample;
In the first process, the Z position adjusting unit may
A process of acquiring a plurality of image shift vectors representing image shifts before and after changing the incident angle of the electron beam to the sample by a predetermined angle by changing the lens current of the objective lens;
Based on a plurality of the image shift vectors, a process for calculating a minimum image shift vector that minimizes an image shift amount before and after changing the incident angle of the electron beam to the sample by the predetermined angle;
A process for obtaining the first focus current based on the minimum image shift vector;
May be performed.
このような電子顕微鏡では、試料に対する電子線の入射角度を所定角度だけ変化させる前後での像のシフト量が最も小さくなる最小像シフトベクトルに基づいて第1フォーカス電流を求めるため、第1フォーカス電流を正確に求めることができる。 In such an electron microscope, since the first focus current is obtained based on the minimum image shift vector that minimizes the image shift amount before and after changing the incident angle of the electron beam to the sample by a predetermined angle, the first focus current is obtained. Can be obtained accurately.
(5)本発明に係る試料高さの調整方法は、
透過電子顕微鏡において、対物レンズのレンズ電流が基準電流のときにジャストフォーカスとなるように、試料の光軸に沿ったZ方向の位置であるZ位置を調整する試料高さの調整方法であって、
前記試料のZ位置が第1位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第1フォーカス電流を求める第1工程と、
前記第1フォーカス電流と前記基準電流との差から、当該差に対応するZ位置の変化量を求める第2工程と、
前記試料のZ位置を、前記第1位置から前記第2工程で求めた変化量だけ移動した第2位置に移動させる第3工程と、
前記試料のZ位置が前記第2位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第2フォーカス電流を求める第4工程と、
前記第1フォーカス電流および前記第2フォーカス電流に基づいて、前記基準電流のときにジャストフォーカスとなる前記試料のZ位置を求める第5工程と、
前記第5工程で求めたZ位置に前記試料を移動させる第6工程と、
を含む。
(5) The method for adjusting the sample height according to the present invention includes:
In a transmission electron microscope, a sample height adjustment method for adjusting a Z position, which is a position in the Z direction along an optical axis of a sample, so that the focus current is just focused when a lens current of an objective lens is a reference current. ,
A first step of obtaining a first focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the first position;
A second step of determining a change amount of the Z position corresponding to the difference from the difference between the first focus current and the reference current;
A third step of moving the Z position of the sample from the first position to a second position moved by the amount of change obtained in the second step;
A fourth step of obtaining a second focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the second position;
Based on the first focus current and the second focus current, a fifth step of determining the Z position of the sample that is just focused at the reference current;
A sixth step of moving the sample to the Z position determined in the fifth step;
including.
このような試料高さの調整方法では、試料のZ位置と、そのZ位置におけるフォーカス電流の組み合わせから、対物レンズのレンズ電流が基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出して試料のZ位置を調整するため、例えば図8に示すように係数Dを用いて基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出する場合と比べて、正確に、基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出することができる。したがって、このような試料高さの調整方法では、正確に試料のZ位置の調整を行うことができる。 In such a method for adjusting the sample height, the Z position where the focus is just focused when the lens current of the objective lens is the reference current is calculated from the combination of the Z position of the sample and the focus current at the Z position. In order to adjust the Z position, for example, as shown in FIG. 8, when the reference position is used to calculate the Z position that is the just focus at the reference current using the coefficient D, the focus is accurately adjusted at the reference current. The Z position can be calculated. Therefore, in such a method for adjusting the sample height, the Z position of the sample can be accurately adjusted.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 電子顕微鏡
まず、本実施形態に係る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、本実施形態に係る電子顕微鏡100を模式的に示す図である。なお、図1には、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。なお、Z軸は、電子顕微鏡100の光学系(例えば対物レンズ16)の光軸に沿った軸(平行な軸)である。
1. First, an electron microscope according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an
電子顕微鏡100は、電子線EBを用いて試料Sを観察する装置である。電子顕微鏡100は、透過電子顕微鏡(TEM)である。
The
電子顕微鏡100は、図1に示すように、電子線源10と、照射レンズ12と、偏向コイル14(偏向部の一例)と、対物レンズ16と、試料ステージ18と、試料ホルダー19と、撮像装置20と、電子線源制御部22と、レンズ制御部24と、偏向制御部26と、撮像制御部28と、試料ステージ制御部30と、制御処理部32(Z位置調整部の一例)と、表示部34と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
電子線源10は、電子線EBを発生させる。電子線源10は、例えば、公知の電子銃である。
The
照射レンズ12は、電子線源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。照射レンズ12は、複数(図示の例では3つ)のコンデンサーレンズで構成されている。
The
偏向コイル14は、照射レンズ12で集束された電子線EBを偏向させる。偏向コイル14が電子線EBを偏向させることにより、試料Sに対する電子線EBの入射角度(電子線EBの傾斜角度(Tilt))を変えることができる。また、偏向コイル14は、電子線EBを偏向させることにより、電子線EBをシフトさせることもできる。偏向コイル14は、例えば、照射レンズ12と対物レンズ16との間に配置される。
The
対物レンズ16は、試料Sを透過した電子線EB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16は、供給されるレンズ電流(励磁電流)に応じてレンズ作用(レンズの焦点距離や倍率)が変化する。
The
試料ステージ18は、試料Sを保持する。図示の例では、試料ステージ18は、試料ホルダー19を介して、試料Sを保持している。試料ステージ18によって、試料Sの位置決めを行うことができる。図示の例では、試料ステージ18は、対物レンズ16のポールピースに対して水平方向(横)から試料ホルダー19を挿入するサイドエントリー方式の試料ステージである。なお、試料ステージ18は、対物レンズ16のポールピースの上方から試料Sを挿入するトップエントリー方式の試料ステージであってもよい。
The
試料ステージ18は、試料SをX方向に移動させるX移動機構、試料SをY方向に移動させるY移動機構、および試料SをZ方向に移動させるZ移動機構を備えている。試料ステージ18のZ移動機構によって、試料Sの高さ(すなわちZ位置)を変えることができる。ここで、試料Sの高さとは、試料Sそのものの高さ(試料Sの垂直方向の大きさ)ではなく、試料Sの電子顕微鏡の高さ方向の位置、すなわち電子顕微鏡における試料SのZ軸に沿った方向の位置(Z位置)である。
The
電子顕微鏡100は、図示はしないが、中間レンズおよび投影レンズを備えていてもよい。中間レンズおよび投影レンズは、対物レンズ16によって結像された像を拡大し、撮像装置20上に結像させる。対物レンズ16、中間レンズ、および投影レンズは、電子顕微鏡100の結像系を構成している。
Although not shown, the
撮像装置20は、結像系によって結像されたTEM像を撮影する。撮像装置20は、例えば、CCDカメラ等のデジタルカメラである。撮像装置20で撮影されたTEM像の画像データは、撮像制御部28を介して制御処理部32に出力される。撮像装置20で撮影されたTEM像は、制御処理部32によって画像ファイルとして記憶装置(図示せず)に記憶されるとともに、表示部34に表示される。
The
表示部34は、制御処理部32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34には、電子線源制御部22、レンズ制御部24、偏向制御部26、撮像制御部28、および試料ステージ制御部30を操作するためのGUI(Graphical User Interface)が表示される。また、表示部34には、撮像装置20で撮影されたTEM像が表示される。
The
制御処理部32は、電子線源制御部22、レンズ制御部24、偏向制御部26、撮像制御部28、および試料ステージ制御部30を制御する。制御処理部32は、例えば、GUIの操作等に基づいて、電子線源制御部22、レンズ制御部24、偏向制御部26、撮像制御部28、および試料ステージ制御部30を制御するための制御信号を生成し、これらの制御部を制御する。
The
制御処理部32は、後述するように、試料SのZ位置を調整する処理を行う。
The
制御処理部32の機能は、各種プロセッサ(CPU等)でプログラムを実行することにより実現してもよいし、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 function of the
なお、電子顕微鏡100はユーザーによる操作に応じた操作信号を取得する操作部を備えており、制御処理部32は、当該操作部からの操作信号に基づいて、電子線源制御部22、レンズ制御部24、偏向制御部26、撮像制御部28、および試料ステージ制御部30を制御してもよい。当該操作部は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどであってもよい。
The
電子線源制御部22は、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、電子線源10を制御する。また、レンズ制御部24は、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、照射レンズ12および対物レンズ16を制御する。レンズ制御部24は、さらに、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、中間レンズおよび投影レンズを制御してもよい。また、偏向制御部26は、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、偏向コイル14を制御する。また、撮像制御部28は、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、撮像装置20を制御する。また、試料ステージ制御部30は、制御処理部32で生成された制御信号に基づいて、試料ステージ18を制御する。
The electron beam
2. 電子顕微鏡の動作
2.1. Z位置の調整方法
次に、本実施形態に係る電子顕微鏡100の動作について説明する。ここでは、電子顕微鏡100の制御処理部32における試料SのZ位置(試料Sの高さ)を調整する処理について説明する。試料SのZ位置の調整とは、対物レンズ16のレンズ電流を基準電流Isとしたときにジャストフォーカスとなるように、試料SのZ位置を調整することをいう。
2. Operation of electron microscope 2.1. Next, an operation of the
なお、基準電流Isは、対物レンズ16の性能を最も発揮できる最適な電流値であり、対物レンズ16に固有の電流値である。また、ジャストフォーカスとは、試料Sに焦点があった状態をいう。
The reference current Is is an optimum current value at which the performance of the
図2は、本実施形態に係る電子顕微鏡100の制御処理部32における試料SのZ位置を調整する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a process for adjusting the Z position of the sample S in the
制御処理部32は、例えば、GUIの操作に基づいてユーザーが開始指示を行ったか否かを判定し、開始指示が行われたと判定した場合に、Z位置調整処理を開始する。なお、処理が開始されたときの試料SのZ位置をZ位置Z0とし、処理が開始されたときの対物レンズ16のレンズ電流は基準電流Isであるものとする。
For example, the
制御処理部32は、まず、試料SのZ位置がZ位置Z0であるときのフォーカス電流If1を算出する(ステップS10)。なお、フォーカス電流Ifとは、試料Sに焦点があった状態(ジャストフォーカス)となる対物レンズ16のレンズ電流をいう。例えば、試料SのZ位置がZ位置Z0であるときのフォーカス電流とは、試料SがZ位置Z0にあるときにジャストフォーカスとなる対物レンズ16のレンズ電流である。なお、フォーカス電流Ifの算出方法については後述する。
First, the
次に、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流を、ステップS10の処理で求めたフォーカス電流If1に設定する(ステップS12)。この結果、対物レンズ16のレンズ電流がステップS10の処理で求めたフォーカス電流If1となる。なお、試料SのZ位置は、Z位置Z0のままである。
Next, the
次に、制御処理部32は、試料SのZ位置がZ位置Z0であるときのフォーカス電流If2を算出する(ステップS14)。すなわち、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流がステップS10の処理で求められたフォーカス電流If1に設定された状態で、再び、試料SのZ位置がZ位置Z0であるときのフォーカス電流If2を算出する。
Next, the
次に、制御処理部32は、ステップS10で算出されたフォーカス電流If1とステップS14で算出されたフォーカス電流If2との差ΔIf=If2−If1を算出する(ステップS16)。
Next, the
次に、制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下であるか否かの判定を行う(ステップS18)。ここで、所定値Iaは、要求される試料SのZ位置の精度に応じて適宜設定可能である。
Next, the
制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下ではないと判定した場合(ステップS18のNO)、再び、ステップS12に戻って、対物レンズ16のレンズ電流を求めたフォーカス電流If2に設定し(ステップS12)、フォーカス電流If3を算出して(ステップS14)、差ΔIf=If3−If2を算出する(ステップS16)。
制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下と判定されるまで、対物レンズ16のレンズ電流を求めたフォーカス電流Ifnに設定する処理(ステップS12)、フォーカス電流Ifn+1を算出する処理(ステップS14)、差ΔIf=Ifn+1−Ifnを算出する処理(ステップS16)を繰り返し行う。
なお、ここでは、差ΔIfが所定値Ia以下となるまで、フォーカス電流を算出する場合について説明したが、例えば、あらかじめ繰り返し回数(例えばn=2で繰り返しを終わる等)を設定しておいてもよい。 Here, the case where the focus current is calculated until the difference ΔIf becomes equal to or smaller than the predetermined value Ia has been described. However, for example, the number of repetitions (for example, the repetition ends when n = 2) may be set in advance. Good.
制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下と判定した場合(ステップS18のYES)、求めたフォーカス電流Ifn+1を試料SがZ位置Z0であるときのフォーカス電流とする。次に、制御処理部32は、フォーカス電流を求める処理を行った回数mが2回(m=2)であるか否かを判定し(ステップS20)、m=2ではないと判定した場合(すなわちm=1の場合)(ステップS20のNO)、求めたフォーカス電流Ifn+1と基準電流Isとの差から、当該差に対応するZ位置の変化量ΔZを求める(ステップS22)。
具体的には、変化量ΔZは、次式(1)で求めることができる。 Specifically, the change amount ΔZ can be obtained by the following equation (1).
ΔZ=D×(Ifn+1−Is) ・・・(1) ΔZ = D × (I fn + 1 −Is) (1)
ここで、係数Dは、対物レンズ16のレンズ電流の変化に対する試料SのZ位置の変化を表す係数(μm/A)である。なお、ここでは、係数Dを用いたが、係数Dは最終的に求められるZ位置Zsに影響しないため、係数Dのかわりに任意の値を設定することもできる。
Here, the coefficient D is a coefficient (μm / A) representing a change in the Z position of the sample S with respect to a change in the lens current of the
次に、制御処理部32は、試料SのZ位置が、現在の試料SのZ位置Z0からステップS22で求めた変化量ΔZだけ移動したZ位置Z1(=Z0+ΔZ)となるように試料ステージ18(Z移動機構)を制御する(ステップS24)。この結果、試料Sは、Z位置Z0からZ位置Z1(=Z0+ΔZ)に移動する。
Next, the
制御処理部32は、上述した試料SのZ位置がZ位置Z0であるときのフォーカス電流If(Z0)を求めてZ位置をZ1に設定する処理(ステップS10〜ステップS24、ただしm=1(ステップS20のNO))を行うと、再び、ステップS10に戻って(m=m+1)、試料SのZ位置がZ位置Z1であるときのフォーカス電流If(Z1)を求める処理(ステップS10〜ステップS18、ただしm=2)を行う。
The
具体的には、試料SのZ位置がZ位置Z1であるときのフォーカス電流Ifn+1を求める処理(ステップS10〜ステップS18、ただしm=2)では、制御処理部32は、まず、試料SのZ位置がZ位置Z1であるときのフォーカス電流If1を算出し(ステップS10)、対物レンズ16のレンズ電流を求めたフォーカス電流If1に設定する(ス
テップS12)。
Specifically, in the process of obtaining the focus current Ifn + 1 when the Z position of the sample S is the Z position Z1 (step S10 to step S18, where m = 2), the
次に、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流がフォーカス電流If1に設定された状態で、試料SのZ位置がZ位置Z1であるときのフォーカス電流If2を算出し(ステップS14)、ステップS10の処理で算出されたフォーカス電流If1とステップS14の処理で算出されたフォーカス電流If2との差ΔIf=If2−If1を算出する(ステップS16)。
Next, the
次に、制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下となるか否かの判定を行い(ステップS18)、差ΔIfが所定値Ia以下ではないと判定した場合(ステップS18のNO)、再び、ステップS12に戻って、対物レンズ16のレンズ電流を求めたフォーカス電流If2に設定し(ステップS12)、フォーカス電流If3を算出して(ステップS14)、差ΔIf=If3−If2を算出する(ステップS16)。
Next, the
制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下と判定されるまで、対物レンズ16のレンズ電流を求めたフォーカス電流Ifnに設定する処理(ステップS12)、フォーカス電流Ifn+1を算出する処理(ステップS14)、差ΔIf=Ifn+1−Ifnを算出する処理(ステップS16)を繰り返し行う。
制御処理部32は、差ΔIfが所定値Ia以下と判定した場合(ステップS18のYES)、求めたフォーカス電流Ifn+1を試料SがZ位置Z1であるときのフォーカス電流とする。
次に、制御処理部32は、m=2であるか否かを判定し(ステップS20)、m=2であると判定された場合(ステップS20のYES)、基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置であるZ位置Zsを算出する(ステップS26)。
Next, the
具体的には、制御処理部32は、Z位置Z0におけるフォーカス電流If(Z0)、およびZ位置Z1におけるフォーカス電流If(Z1)に基づいて、Z位置Zsを算出する。なお、Z位置Zsを算出する方法については後述する。
Specifically, the
次に、制御処理部32は、試料SのZ位置が、ステップS26の処理で算出されたZ位置Zsとなるように試料ステージ18(Z移動機構)を制御する(ステップS28)。また、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流を基準電流Isに設定する。この結果、試料SのZ位置がZ位置Zsとなり、対物レンズ16のレンズ電流が基準電流Isとなる。
Next, the
以上の処理により、試料SのZ位置を調整することができる。 With the above processing, the Z position of the sample S can be adjusted.
なお、上記の例では、m=2の場合、すなわちZ位置と、その位置におけるフォーカス電流の組み合わせを2つ求めたが、Z位置と、その位置におけるフォーカス電流の組み合わせを3つ以上求めてもよい(すなわちmは3以上であってもよい)。この場合、2次以上の曲線(関数)を用いて、Z位置Zsを算出することができる。 In the above example, when m = 2, that is, two combinations of the Z position and the focus current at the position are obtained, but three or more combinations of the Z position and the focus current at the position may be obtained. Good (that is, m may be 3 or more). In this case, the Z position Zs can be calculated using a quadratic or higher curve (function).
次に、Z位置Zsを求める手法について説明する。図3は、Z位置Zsを求める手法を説明するためのグラフである。 Next, a method for obtaining the Z position Zs will be described. FIG. 3 is a graph for explaining a method for obtaining the Z position Zs.
対物レンズ16のレンズ電流を基準電流IsとしたときにジャストフォーカスとなるZ位置Zsは、Z位置Z0、Z位置Z0におけるフォーカス電流If(Z0)、Z位置Z1、Z位置Z1におけるフォーカス電流If(Z1)から、Z位置とフォーカス電流Ifと
の関係を表す式を求めて、当該式からZ位置Zsを求める。
When the lens current of the
Z位置とフォーカス電流Ifとの関係を表す式は、例えばy=ex+fで表すことができる。そのため、(x,y)=(Z0,If(Z0))と(x,y)=(Z1,If(Z1))から、この式の「
」と「f」とを求める。「e」および「f」は、それぞれ次式で求めることができる。
An expression representing the relationship between the Z position and the focus current If can be represented by, for example, y = ex + f. Therefore, from (x, y) = (Z0, If (Z0)) and (x, y) = (Z1, If (Z1)), “
”And“ f ”. “E” and “f” can be obtained by the following equations, respectively.
このようにして、Z位置とフォーカス電流Ifとの関係を表す式が求められると、基準電流Isから、次式を用いてZ位置Zsを求めることができる。 In this way, when an expression representing the relationship between the Z position and the focus current If is obtained, the Z position Zs can be obtained from the reference current Is using the following expression.
2.2. フォーカス電流の算出方法
次に、フォーカス電流Ifの算出方法について説明する。上述した図2に示す試料SのZ位置を調整する処理では、ステップS10の処理およびステップS14の処理でフォーカス電流Ifを算出する。
2.2. Next, a method for calculating the focus current If will be described. In the process of adjusting the Z position of the sample S shown in FIG. 2 described above, the focus current If is calculated in the process of step S10 and the process of step S14.
図4は、本実施形態に係る電子顕微鏡100の制御処理部32におけるフォーカス電流を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing for calculating the focus current in the
制御処理部32は、まず、現在の倍率における対物レンズ16のレンズ電流IOLの変更ステップΔIOLと偏向コイル14のコイル電流ITILTの変更ステップΔITILTを算出する(ステップS100)。例えば、変更ステップΔIOLは、あらかじめ設定された値を電子顕微鏡の倍率で除算することで算出され、変更ステップΔITILTは、あらかじめ設定された値がそのまま使用される。
First, the
次に、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流をIN=IOL−(N−1)ΔIOL(ただし、Nは2以上の整数)に設定し、偏向コイル14のコイル電流をITILT+ΔITILT、ITILT−ΔITILTに設定して、像を取得する(ステップS102〜ステップS116)。すなわち、対物レンズ16のレンズ電流I0,I1,・・・,INの各々について、偏向コイル14のコイル電流をITILT+ΔITILTとした第1傾斜像、偏向コイル14のコイル電流をITILT−ΔITILTとした第2傾斜像を取得する。なお、以下では、N=2の場合について説明する。
Next, the
具体的には、制御処理部32は、まず、対物レンズ16のレンズ電流をI0=IOL−(0−1)ΔIOL=IOL+ΔIOL(N=0)に設定する(ステップS104)。そ
して、偏向コイル14のコイル電流をITILT+ΔITILTに設定して(ステップS106)、第1傾斜像を撮影する(ステップS108)。次に、制御処理部32は、偏向コイル14のコイル電流をITILT−ΔITILTに設定して(ステップS110)、第2傾斜像を撮影する(ステップS112)。撮影された第1傾斜像および第2傾斜像は、記憶装置(図示せず)に記憶される。
Specifically, the
図5は、第1傾斜像1、および第2傾斜像2を模式的に示す図である。偏向コイル14によって試料Sに対する電子線EBの入射角度を変化させることで、図5に示すように、像がシフトする。第1傾斜像1および第2傾斜像2は、電子線EBの入射角度を所定角度だけ変化させる前後の像といえる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the first
次に、制御処理部32は、N=2になったか否かを判定し(ステップS114)、N≠2と判定された場合(ステップS114でNoの場合)には、Nに1を加算して(ステップS116)、対物レンズ16のレンズ電流をI1=IOL−(1−1)ΔIOL=IOL(N=1)に設定する(ステップS104)。そして、ステップS106〜ステップS112の処理を行い、対物レンズ16のレンズ電流がI1のときの、第1傾斜像1および第2傾斜像2を取得する。制御処理部32は、あらかじめ設定されたNの数に応じて、ステップS104〜ステップS116の処理を繰り返し行う。
Next, the
N=2と判定された場合(ステップS114でYesの場合)には、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流I0,I1,I2において、それぞれ観察された第1傾斜像1と第2傾斜像2との間での像のシフトを表す像シフトベクトル(xi,yi)(i=0,1,2)を算出する(ステップS118)。なお、(xi,yi)の単位はピクセルである。
If it is determined that N = 2 (Yes in step S114), the
図6は、像シフトベクトル(xi,yi)を説明するための図である。像シフトベクトルは、第1傾斜像1と第2傾斜像2との間での像のシフト(位置ずれ)を表すベクトルである。像シフトベクトル(xi,yi)は、例えば、相互相関関数を用いて算出することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the image shift vector (xi, yi). The image shift vector is a vector representing an image shift (positional shift) between the first
次に、制御処理部32は、算出された像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)を式y=ax+bで直線近似する(ステップS120)。すなわち、制御処理部32は、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)から、「a」の値および「b」の値を計算し、近似式を求める。
Next, the
図7は、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)を近似する式y=ax+bを表すグラフである。図7では、像シフトベクトルを近似する近似式を実線で表している。 FIG. 7 is a graph showing an expression y = ax + b that approximates the image shift vectors (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2). In FIG. 7, an approximate expression for approximating the image shift vector is represented by a solid line.
制御処理部32は、算出された近似式y=ax+bと、図7に示す像シフトベクトルを表すグラフの原点(0,0)と、の間の距離Lが最短となる座標(xmin,ymin)のxminの値を算出する(ステップS122)。
The
座標(xmin,ymin)のxminの値は、下記式から求めることができる。 The value of x min of the coordinates (x min , y min ) can be obtained from the following equation.
近似式y=ax+bと原点(0,0)との間の距離Lが最短となる座標(xmin,ymin)は、第1傾斜像1と第2傾斜像2との間での像のシフト量(位置ずれ量)が最も小さくなる像シフトベクトル(以下「最小像シフトベクトル」ともいう)に相当する。
The coordinates (x min , y min ) at which the distance L between the approximate expression y = ax + b and the origin (0, 0) is the shortest are the coordinates of the image between the first
次に、制御処理部32は、最小像シフトベクトルに基づいて、対物レンズ16のフォーカス電流Ifを算出する(ステップS124)。
Next, the
具体的には、制御処理部32は、像シフトベクトルのxiの値と対物レンズ16のレンズ電流との関係を表すベクトル(x0,I0)、(x1,I1)、(x2,I2)を式I=cx+dで直線近似する(すなわち、「c」と「d」の値を求める)。次に、算出されたI=cx+dに、x=xminを代入する(次式参照)。
Specifically, the
If=cxmin+d I f = cx min + d
以上の処理により、対物レンズ16のフォーカス電流Ifを求めることができる。
With the above processing, the focus current If of the
なお、上記の例では、N=2の場合、すなわちNの総数が3である場合について説明したが、Nの値は2以上であれば特に限定されない。Nの値は、任意に設定することができる。 In the above example, the case of N = 2, that is, the case where the total number of N is 3, is not particularly limited as long as the value of N is 2 or more. The value of N can be set arbitrarily.
また、上記の例では、制御処理部32が、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)を式y=ax+bで直線近似する例について説明したが、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)を、任意の関数で近似してもよい。例えば、像シフトベクトルを2次曲線で近似してもよいし、3次以上の曲線で近似してもよい。上記の例では、Nの総数が3であったが、Nの総数を増やした場合には、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),・・・,(xn,yn)を、その場合に適用な任意の関数y=f(x)で近似することができる。
In the above example, the
また、上記の例では、制御処理部32が、(x0,I0),(x1,I1),(x2,I2)を式I=cx+dで直線近似する例について説明したが、(x0,I0),(x1,I1),(x2,I2)を、任意の関数で近似してもよい。例えば、(x0,I0),(x1,I1),(x2,I2)を2次曲線で近似してもよいし、3次以上の曲線で近似してもよい。上記の例では、Nの総数が3であったが、Nの総数を増やした場合には、(x0,I0),(x1,I1),・・・,(xn,In)を、その場合に適用な任意の関数I=f(x)で近似することができる。
In the above example, the
電子顕微鏡100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
電子顕微鏡100では、制御処理部32は、試料SのZ位置がZ位置Zm−1(第1位置)のときにジャストフォーカスとなる対物レンズ16のレンズ電流である第1フォーカス電流If(Zm−1)を求める第1処理(ステップS10〜ステップS18)と、第1フォーカス電流If(Zm−1)と基準電流Isとの差ΔIfから当該差ΔIfに対応するZ位置の変化量ΔZを求める第2処理(ステップS22)と、試料SのZ位置がZ位置Zm−1(第1位置)から第2処理(ステップS22)で求めた変化量ΔZだけ移動したZ位置Zm(第2位置)となるように試料ステージ18を制御する第3処理(ステップS24)と、試料SのZ位置がZ位置Zm(第2位置)のときにジャストフォーカスとなる対物レンズ16のレンズ電流である第2フォーカス電流If(Zm)を求める第4処理(ステップS10〜ステップS18)と、第1フォーカス電流If(Zm−1)および第2フォーカス電流If(Zm)に基づいて、基準電流Isのときにジャストフォーカスとな
る試料SのZ位置Zsを求める第5処理(ステップS26)と、第5処理(ステップS26)で求めたZ位置Zsに試料Sが位置するように試料ステージ18を制御する第6処理(ステップS28)と、を行う。
In the
このように電子顕微鏡100では、Z位置と、そのZ位置におけるフォーカス電流の組み合わせから、対物レンズ16のレンズ電流が基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置Zsを算出してZ位置を調整する。そのため、電子顕微鏡100では、例えば図8に示す係数Dを用いてZ位置Zsを算出する場合と比べて、求めたZ位置Zsと実際に基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置との差を小さくすることができる。すなわち、電子顕微鏡100では、正確にZ位置Zsを算出することができ、正確に試料SのZ位置の調整を行うことができる。
As described above, in the
なお、本実施形態でもステップS22の処理において係数Dを用いているが、係数Dは最終的に求められたZ位置Zsに影響しない。また、電子顕微鏡100では、係数Dにかえて任意の定数を用いて(すなわち係数Dを用いずに)、Z位置Zsを算出することも可能である。
In this embodiment, the coefficient D is used in the process of step S22, but the coefficient D does not affect the finally obtained Z position Zs. In the
電子顕微鏡100では、制御処理部32は、第1処理(ステップS10〜ステップS18、例えばm=1)において、対物レンズ16のレンズ電流を求めた第1フォーカス電流Ifnに設定する処理(ステップS12)と、対物レンズ16のレンズ電流が求めた第1フォーカス電流Ifnに設定された状態で、再び、第1フォーカス電流Ifn+1を求める処理(ステップS14)と、を、n回目に求めた第1フォーカス電流Ifnとn+1回目に求めた第1フォーカス電流Ifn+1との差が所定値Ia以下となるまで、繰り返し行う。そのため、電子顕微鏡100では、第1フォーカス電流If(Zm−1)=Ifn+1を正確に求めることができる。
In the
例えば、現在の試料SのZ位置がZ位置Zsから大きく(例えば100μm以上)ずれている場合など、現在の対物レンズのレンズ電流がフォーカス電流Ifから大きくずれている場合には、フォーカス電流Ifを正確に求めることができないことがある。電子顕微鏡100では、上述したように、n回目に求めた第1フォーカス電流Ifnとn+1回目に求めた第1フォーカス電流Ifn+1との差が所定値Ia以下となるまで、繰り返し行う。したがって、上記のような問題が生じず、第1フォーカス電流を正確に求めることができる。
For example, if the Z position of the current sample S such as when largely deviated (e.g. more than 100 [mu] m) from the Z position Zs, the lens currents of the current objective lens has deviated from the focus current I f, the focus current I In some cases, f cannot be obtained accurately. In the
電子顕微鏡100では、制御処理部32は、第4処理(ステップS10〜ステップS18、例えばm=2)において、対物レンズ16のレンズ電流を求めた第2フォーカス電流Ifnに設定する処理(ステップS12)と、対物レンズ16のレンズ電流が求めた第2フォーカス電流Ifnに設定された状態で、第2フォーカス電流Ifn+1を求める処理(ステップS14)と、を、n回目に求めた第2フォーカス電流Ifnとn+1回目に求めた第2フォーカス電流Ifn+1との差が所定値Ia以下となるまで、繰り返し行う。そのため、電子顕微鏡100では、第2フォーカス電流If(Zm)=Ifn+1を正確に求めることができる。
In the
電子顕微鏡100では、制御処理部32は、試料Sに対する電子線EBの入射角度を所定角度だけ変化させる前後での像のシフトを表す像シフトベクトルを、対物レンズ16のレンズ電流を変化させて複数取得する処理と、複数の像シフトベクトルに基づいて電子線EBの入射角度を前記所定角度だけ変化させる前後での像のシフト量が最も小さくなる最小像シフトベクトルを算出する処理と、最小像シフトベクトルに基づいて、対物レンズ16のフォーカス電流Ifを求める処理と、を行う。
In the
このように電子顕微鏡100では、制御処理部32が試料Sに対する電子線EBの入射角度を所定角度だけ変化させる前後での像のシフト量が最も小さくなる最小像シフトベクトルに基づいてフォーカス電流Ifを求めるため、フォーカス電流Ifを正確に求めることができる。
In this way the
例えば、第1傾斜像と第2傾斜像との間での像のシフトを表す像シフトベクトルの向きを内積を用いて決定した場合、算出されたフォーカス電流Ifと、実際に試料Sに焦点があった状態での対物レンズ16のレンズ電流との差が大きい場合があった。これに対して、電子顕微鏡100では、上述したように、最小像シフトベクトルに基づいてフォーカス電流Ifを求める。そのため、像シフトベクトルの向きを内積を用いて決定する場合と比べて、算出されたフォーカス電流Ifと、実際に試料Sに焦点があった状態での対物レンズ16のレンズ電流との差を小さくすることができ、フォーカス電流Ifを正確に求めることができる。
For example, when the direction of the image shift vector representing the image shift between the first tilted image and the second tilted image is determined using the inner product, the calculated focus current If and the actual focus on the sample S are determined. In some cases, there was a large difference from the lens current of the
電子顕微鏡100では、制御処理部32は、最小像シフトベクトルを算出する処理において、像シフトベクトル(x0,y0),(x1,y1),・・・,(xn,yn)を、所定の関数y=f(x)で近似し、当該所定の関数y=f(x)と原点(0,0)との間の距離が最小となる最小像シフトベクトル(xmin,ymin)を算出する。また、制御処理部32は、対物レンズ16のレンズ電流を求める処理において、(x0,I0),(x1,I1),・・・,(xn,In)を、所定の関数I=f(x)で近似し、当該所定の関数I=f(x)にxminを代入して、対物レンズ16のフォーカス電流Ifを求める。そのため、電子顕微鏡100によれば、フォーカス電流Ifを正確に求めることができる。
In the
本実施形態に係る試料SのZ位置の調整方法は、試料SのZ位置がZ位置Zm−1(第1位置)のときにジャストフォーカスとなる対物レンズ16のレンズ電流である第1フォーカス電流If(Zm−1)を求める第1工程(ステップS10〜ステップS18)と、第1フォーカス電流If(Zm−1)と基準電流Isとの差ΔIfから当該差ΔIfに対応するZ位置の変化量ΔZを求める第2工程(ステップS22)と、試料SのZ位置を、Z位置Zm−1(第1位置)から第2工程で求めた変化量ΔZだけ移動したZ位置Zm(第2位置)に移動させる第3工程(ステップS24)と、試料SのZ位置がZ位置Zm(第2位置)のときにジャストフォーカスとなる対物レンズ16のレンズ電流である第2フォーカス電流If(Zm)を求める第4工程(ステップS10〜ステップS18)と、第1フォーカス電流If(Zm−1)および第2フォーカス電流If(Zm)に基づいて、基準電流Isのときにジャストフォーカスとなる試料SのZ位置を求める第5工程(ステップS26)と、第5工程で求めたZ位置Zsに試料Sを移動させる第6工程(ステップS28)と、を含む。
In the method for adjusting the Z position of the sample S according to the present embodiment, the first focus current that is the lens current of the
本実施形態に係る試料高さの調整方法では、試料SのZ位置と、そのZ位置におけるフォーカス電流の組み合わせから、対物レンズ16のレンズ電流が基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置Zsを算出して試料SのZ位置を調整するため、例えば図8に示すように係数Dを用いて基準電流のときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出する場合と比べて、正確に、基準電流IsのときにジャストフォーカスとなるZ位置を算出することができる。したがって、このような試料高さの調整方法では、正確に試料SのZ位置の調整を行うことができる。
In the sample height adjusting method according to the present embodiment, the Z position Zs that is just focused when the lens current of the
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 that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10…電子線源、12…照射レンズ、14…偏向コイル、16…対物レンズ、18…試料ステージ、19…試料ホルダー、20…撮像装置、22…電子線源制御部、24…レンズ制御部、26…偏向制御部、28…撮像制御部、30…試料ステージ制御部、32…制御処理部、34…表示部、100…電子顕微鏡
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電子線源から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記試料を透過した電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記試料を光軸に沿ったZ方向に移動させるZ移動機構を備えている試料ステージと、
前記対物レンズのレンズ電流が基準電流のときにジャストフォーカスとなるように前記試料ステージを制御して前記試料のZ位置の調整を行うZ位置調整部と、
を含み、
前記Z位置調整部は、
前記試料のZ位置が第1位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第1フォーカス電流を求める第1処理と、
前記第1フォーカス電流と前記基準電流との差から、当該差に対応するZ位置の変化量を求める第2処理と、
前記試料のZ位置が、前記第1位置から前記第2処理で求めた変化量だけ移動した第2位置となるように前記試料ステージを制御する第3処理と、
前記試料のZ位置が前記第2位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第2フォーカス電流を求める第4処理と、
前記第1フォーカス電流および前記第2フォーカス電流に基づいて、前記基準電流のときにジャストフォーカスとなる前記試料のZ位置を求める第5処理と、
前記第5処理で求めたZ位置に前記試料が位置するように前記試料ステージを制御する第6処理と、
を行う、電子顕微鏡。 An electron beam source;
An irradiation lens for irradiating the sample with an electron beam emitted from the electron beam source;
An objective lens that forms an electron microscope image with an electron beam transmitted through the sample;
A sample stage provided with a Z moving mechanism for moving the sample in the Z direction along the optical axis;
A Z position adjustment unit that adjusts the Z position of the sample by controlling the sample stage so that the focus current is just focused when the lens current of the objective lens is a reference current;
Including
The Z position adjusting unit is
A first process for obtaining a first focus current that is a lens current of the objective lens that is in a just focus when the Z position of the sample is the first position;
A second process for obtaining a change amount of the Z position corresponding to the difference from the difference between the first focus current and the reference current;
A third process for controlling the sample stage so that the Z position of the sample becomes a second position moved from the first position by the amount of change obtained in the second process;
A fourth process for obtaining a second focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the second position;
A fifth process for determining a Z position of the sample that is just focused at the reference current based on the first focus current and the second focus current;
A sixth process for controlling the sample stage so that the sample is positioned at the Z position obtained in the fifth process;
Do the electron microscope.
前記Z位置調整部は、前記第1処理において、
前記対物レンズのレンズ電流を求めた前記第1フォーカス電流に設定する処理と、
前記対物レンズのレンズ電流が求めた前記第1フォーカス電流に設定された状態で、再び、前記第1フォーカス電流を求める処理と、
を、n回目に求めた前記第1フォーカス電流とn+1回目に求めた前記第1フォーカス電流との差が所定値以下となるまで、繰り返し行う、電子顕微鏡。 In claim 1,
In the first process, the Z position adjusting unit may
A process for setting the first focus current obtained by obtaining the lens current of the objective lens;
A process for obtaining the first focus current again in a state where the lens current of the objective lens is set to the first focus current obtained;
The electron microscope is repeatedly performed until the difference between the first focus current obtained at the nth time and the first focus current obtained at the (n + 1) th time becomes a predetermined value or less.
前記Z位置調整部は、前記第4処理において、
前記対物レンズのレンズ電流を求めた前記第2フォーカス電流に設定する処理と、
前記対物レンズのレンズ電流が求めた前記第2フォーカス電流に設定された状態で、再び、前記第2フォーカス電流を求める処理と、
を、n回目に求めた前記第2フォーカス電流とn+1回目に求めた前記第2フォーカス電流との差が所定値以下となるまで、繰り返し行う、電子顕微鏡。 In claim 1 or 2,
In the fourth process, the Z position adjusting unit may
A process of setting the second focus current obtained from the lens current of the objective lens;
A process for obtaining the second focus current again in a state where the lens current of the objective lens is set to the second focus current obtained;
The electron microscope is repeatedly performed until the difference between the second focus current obtained at the nth time and the second focus current obtained at the (n + 1) th time is equal to or less than a predetermined value.
前記電子線源から放出された電子線を偏向して、前記試料に対する電子線の入射角度を変えるための偏向部を含み、
前記Z位置調整部は、前記第1処理において、
前記試料に対する電子線の入射角度を所定角度だけ変化させる前後での像のシフトを表す像シフトベクトルを、前記対物レンズのレンズ電流を変化させて、複数取得する処理と、
複数の前記像シフトベクトルに基づいて、前記試料に対する電子線の入射角度を前記所定角度だけ変化させる前後での像のシフト量が最も小さくなる最小像シフトベクトルを算出する処理と、
前記最小像シフトベクトルに基づいて、前記第1フォーカス電流を求める処理と、
を行う、電子顕微鏡。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A deflection unit for deflecting an electron beam emitted from the electron beam source and changing an incident angle of the electron beam with respect to the sample;
In the first process, the Z position adjusting unit may
A process of acquiring a plurality of image shift vectors representing image shifts before and after changing the incident angle of the electron beam to the sample by a predetermined angle by changing the lens current of the objective lens;
Based on a plurality of the image shift vectors, a process for calculating a minimum image shift vector that minimizes an image shift amount before and after changing the incident angle of the electron beam to the sample by the predetermined angle;
A process for obtaining the first focus current based on the minimum image shift vector;
Do the electron microscope.
前記試料のZ位置が第1位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第1フォーカス電流を求める第1工程と、
前記第1フォーカス電流と前記基準電流との差から、当該差に対応するZ位置の変化量を求める第2工程と、
前記試料のZ位置を、前記第1位置から前記第2工程で求めた変化量だけ移動した第2位置に移動させる第3工程と、
前記試料のZ位置が前記第2位置のときにジャストフォーカスとなる前記対物レンズのレンズ電流である第2フォーカス電流を求める第4工程と、
前記第1フォーカス電流および前記第2フォーカス電流に基づいて、前記基準電流のときにジャストフォーカスとなる前記試料のZ位置を求める第5工程と、
前記第5工程で求めたZ位置に前記試料を移動させる第6工程と、
を含む、試料高さの調整方法。 In a transmission electron microscope, a sample height adjustment method for adjusting a Z position, which is a position in the Z direction along an optical axis of a sample, so that the focus current is just focused when a lens current of an objective lens is a reference current. ,
A first step of obtaining a first focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the first position;
A second step of determining a change amount of the Z position corresponding to the difference from the difference between the first focus current and the reference current;
A third step of moving the Z position of the sample from the first position to a second position moved by the amount of change obtained in the second step;
A fourth step of obtaining a second focus current which is a lens current of the objective lens which is in a just focus when the Z position of the sample is the second position;
Based on the first focus current and the second focus current, a fifth step of determining the Z position of the sample that is just focused at the reference current;
A sixth step of moving the sample to the Z position determined in the fifth step;
A method for adjusting the sample height, including
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