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JP2018142481A - Electron microscope and sample height adjustment method - Google Patents

Electron microscope and sample height adjustment method Download PDF

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JP2018142481A
JP2018142481A JP2017036765A JP2017036765A JP2018142481A JP 2018142481 A JP2018142481 A JP 2018142481A JP 2017036765 A JP2017036765 A JP 2017036765A JP 2017036765 A JP2017036765 A JP 2017036765A JP 2018142481 A JP2018142481 A JP 2018142481A
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仁嗣 櫻井
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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).

特開2010−212067号公報JP 2010-212067 A

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I」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×(I−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.

本実施形態に係る電子顕微鏡を模式的に示す図。The figure which shows the electron microscope which concerns on this embodiment typically. 本実施形態に係る電子顕微鏡の制御処理部における試料のZ位置を調整する処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process which adjusts the Z position of the sample in the control processing part of the electron microscope which concerns on this embodiment. Z位置を求める手法を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the method of calculating | requiring Z position. 本実施形態に係る電子顕微鏡の制御処理部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。6 is a flowchart showing an example of processing for calculating a focus current in the control processing unit of the electron microscope according to the present embodiment. 第1傾斜像および第2傾斜像を模式的に示す図。The figure which shows a 1st inclination image and a 2nd inclination image typically. 像シフトベクトル(xi,yi)を説明するための図。The figure for demonstrating image shift vector (xi, yi). 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。The graph showing the formula y = ax + b which approximates image shift vector (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2). 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。The flowchart which shows an example (reference example) of the adjustment method of the Z position of a sample.

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 electron microscope 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. The Z axis is an axis (parallel axis) along the optical axis of the optical system (for example, the objective lens 16) of the electron microscope 100.

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 electron microscope 100 is an apparatus that observes the sample S using the electron beam EB. The electron microscope 100 is a transmission electron microscope (TEM).

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 electron microscope 100 includes an electron beam source 10, an irradiation lens 12, a deflection coil 14 (an example of a deflection unit), an objective lens 16, a sample stage 18, a sample holder 19, and imaging. Apparatus 20, electron beam source control unit 22, lens control unit 24, deflection control unit 26, imaging control unit 28, sample stage control unit 30, and control processing unit 32 (an example of a Z position adjustment unit) The display unit 34 is included.

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 electron beam source 10 generates an electron beam EB. The electron beam source 10 is, for example, a known electron gun.

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 irradiation lens 12 focuses the electron beam EB emitted from the electron beam source 10 and irradiates the sample S. The irradiation lens 12 is composed of a plurality of (three in the illustrated example) condenser lenses.

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 deflection coil 14 deflects the electron beam EB focused by the irradiation lens 12. When the deflection coil 14 deflects the electron beam EB, the incident angle of the electron beam EB with respect to the sample S (the tilt angle (Tilt) of the electron beam EB) can be changed. The deflection coil 14 can also shift the electron beam EB by deflecting the electron beam EB. For example, the deflection coil 14 is disposed between the irradiation lens 12 and the objective lens 16.

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 objective lens 16 is a first-stage lens for forming a transmission electron microscope image (hereinafter also referred to as “TEM image”) with the electron beam EB transmitted through the sample S. The objective lens 16 changes its lens action (lens focal length and magnification) in accordance with the supplied lens current (excitation current).

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 sample stage 18 holds the sample S. In the illustrated example, the sample stage 18 holds the sample S via the sample holder 19. The sample S can be positioned by the sample stage 18. In the illustrated example, the sample stage 18 is a side entry type sample stage in which the sample holder 19 is inserted in the horizontal direction (lateral) with respect to the pole piece of the objective lens 16. The sample stage 18 may be a top entry type sample stage in which the sample S is inserted from above the pole piece of the objective lens 16.

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 sample stage 18 includes an X moving mechanism that moves the sample S in the X direction, a Y moving mechanism that moves the sample S in the Y direction, and a Z moving mechanism that moves the sample S in the Z direction. The height of the sample S (that is, the Z position) can be changed by the Z moving mechanism of the sample stage 18. Here, the height of the sample S is not the height of the sample S itself (the vertical size of the sample S), but the position of the sample S in the height direction of the electron microscope, that is, the Z axis of the sample S in the electron microscope. The position in the direction along the line (Z position).

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 electron microscope 100 may include an intermediate lens and a projection lens. The intermediate lens and the projection lens enlarge the image formed by the objective lens 16 and form it on the imaging device 20. The objective lens 16, the intermediate lens, and the projection lens constitute an imaging system of the electron microscope 100.

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 imaging device 20 captures a TEM image formed by the imaging system. The imaging device 20 is a digital camera such as a CCD camera, for example. Image data of a TEM image taken by the imaging device 20 is output to the control processing unit 32 via the imaging control unit 28. The TEM image captured by the imaging device 20 is stored as an image file by the control processing unit 32 in a storage device (not shown) and displayed on the display unit 34.

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 display unit 34 displays an image generated by the control processing unit 32, and its function can be realized by an LCD, a CRT, or the like. The display unit 34 displays a GUI (Graphical User Interface) for operating the electron beam source control unit 22, the lens control unit 24, the deflection control unit 26, the imaging control unit 28, and the sample stage control unit 30. The display unit 34 displays a TEM image taken by the imaging device 20.

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 control processing unit 32 controls the electron beam source control unit 22, the lens control unit 24, the deflection control unit 26, the imaging control unit 28, and the sample stage control unit 30. The control processing unit 32 is, for example, a control for controlling the electron beam source control unit 22, the lens control unit 24, the deflection control unit 26, the imaging control unit 28, and the sample stage control unit 30 based on a GUI operation or the like. A signal is generated and these control units are controlled.

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 control processing unit 32 performs a process of adjusting the Z position of the sample S as will be described later.

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 control processing unit 32 may be realized by executing a program with various processors (CPU or the like), or may be realized with a dedicated circuit such as an ASIC (gate array or the like).

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 electron microscope 100 includes an operation unit that acquires an operation signal according to an operation by a user, and the control processing unit 32 performs an electron beam source control unit 22, lens control based on the operation signal from the operation unit. The unit 24, the deflection control unit 26, the imaging control unit 28, and the sample stage control unit 30 may be controlled. The operation unit may be, for example, a button, a key, a touch panel display, a microphone, or the like.

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 source control unit 22 controls the electron beam source 10 based on the control signal generated by the control processing unit 32. The lens control unit 24 controls the irradiation lens 12 and the objective lens 16 based on the control signal generated by the control processing unit 32. The lens control unit 24 may further control the intermediate lens and the projection lens based on the control signal generated by the control processing unit 32. The deflection control unit 26 controls the deflection coil 14 based on the control signal generated by the control processing unit 32. Further, the imaging control unit 28 controls the imaging device 20 based on the control signal generated by the control processing unit 32. The sample stage control unit 30 controls the sample stage 18 based on the control signal generated by the control processing unit 32.

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 electron microscope 100 according to the present embodiment will be described. Here, a process of adjusting the Z position (the height of the sample S) of the sample S in the control processing unit 32 of the electron microscope 100 will be described. The adjustment of the Z position of the sample S means that the Z position of the sample S is adjusted so that the focus is just when the lens current of the objective lens 16 is the reference current Is.

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 objective lens 16 can be most exerted, and is a current value unique to the objective lens 16. The just focus refers to a state where the sample S is in focus.

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 control processing unit 32 of the electron microscope 100 according to the present embodiment.

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 control processing unit 32 determines whether or not the user has given a start instruction based on a GUI operation, and starts the Z position adjustment process when it is determined that the start instruction has been given. It is assumed that the Z position of the sample S when the processing is started is the Z position Z0, and the lens current of the objective lens 16 when the processing is started is the reference current Is.

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I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Iの算出方法については後述する。 First, the control processing unit 32 calculates a focus current If1 when the Z position of the sample S is the Z position Z0 (step S10). The focus current If is the lens current of the objective lens 16 that is in a state where the sample S is in focus (just focus). For example, the focus current when the Z position of the sample S is the Z position Z0 is the lens current of the objective lens 16 that is just focused when the sample S is at the Z position Z0. A method for calculating the focus current If will be described later.

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 control processing unit 32 sets the lens current of the objective lens 16 to the focus current If1 obtained in the process of step S10 (step S12). As a result, the lens current of the objective lens 16 becomes the focus current If1 obtained in the process of step S10. Note that the Z position of the sample S remains at the Z position Z0.

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 control processing unit 32 calculates a focus current If2 when the Z position of the sample S is the Z position Z0 (step S14). That is, the control processing unit 32 again focuses when the Z position of the sample S is the Z position Z0 in a state where the lens current of the objective lens 16 is set to the focus current If1 obtained in the process of step S10. The current If2 is calculated.

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ΔI=If2−If1を算出する(ステップS16)。 Next, the control processing unit 32 calculates a difference ΔI f = I f2 −I f1 between the focus current If1 calculated in Step S10 and the focus current If2 calculated in Step S14 (Step S16).

次に、制御処理部32は、差ΔI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 control processing unit 32, a difference [Delta] I f it is determined whether it is less than a predetermined value Ia (step S18). Here, the predetermined value Ia can be appropriately set according to the required accuracy of the Z position of the sample S.

制御処理部32は、差ΔI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ΔI=If3−If2を算出する(ステップS16)。 Control processing unit 32, when the difference [Delta] I f is not equal to or smaller than the predetermined value Ia (NO in step S18), and again returns to step S12, sets the focus current I f2 to determine the lens current of the objective lens 16 and (step S12), the calculated focus current I f3 (step S14), and calculates the difference ΔI f = I f3 -I f2 (step S16).

制御処理部32は、差ΔI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ΔI=Ifn+1−Ifnを算出する処理(ステップS16)を繰り返し行う。 Control processing unit 32, until the difference [Delta] I f is determined to be equal to or lower than a predetermined value Ia, the process of setting the focus current I fn obtained lens current of the objective lens 16 (step S12), the process of calculating the focus current I fn + 1 (Step S14), the process of calculating the difference ΔI f = I fn + 1 −I fn (Step S16) is repeated.

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ΔI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)。 Control processing unit 32, when the difference [Delta] I f is determined to below a predetermined value Ia (YES in step S18), and the focus current I fn + 1 samples S obtained is to focus current when the Z position Z0. Next, the control processing unit 32 determines whether or not the number m of the processes for obtaining the focus current is 2 (m = 2) (step S20), and determines that m = 2 is not satisfied (step S20). That is, when m = 1 (NO in step S20), a change amount ΔZ of the Z position corresponding to the difference is obtained from the difference between the obtained focus current Ifn + 1 and the reference current Is (step 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 objective lens 16. Here, although the coefficient D is used, since the coefficient D does not affect the finally obtained Z position Zs, an arbitrary value can be set instead of the coefficient D.

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 control processing unit 32 sets the sample stage 18 so that the Z position of the sample S becomes the Z position Z1 (= Z0 + ΔZ) moved from the Z position Z0 of the current sample S by the change amount ΔZ obtained in step S22. (Z moving mechanism) is controlled (step S24). As a result, the sample S moves from the Z position Z0 to the Z position Z1 (= Z0 + ΔZ).

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I(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I(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 control processing unit 32 obtains the focus current If (Z0) when the Z position of the sample S is the Z position Z0 and sets the Z position to Z1 (steps S10 to S24, where m = 1). If (NO in step S20)) is performed, the process returns to step S10 again (m = m + 1), and the process of obtaining the focus current If (Z1) when the Z position of the sample S is the Z position Z1 (step S10). Step S18, where m = 2) is performed.

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 control processing unit 32 first determines the sample S The focus current If1 when the Z position is the Z position Z1 is calculated (step S10), and the lens current of the objective lens 16 is set to the obtained focus current If1 (step S12).

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ΔI=If2−If1を算出する(ステップS16)。 Next, the control processor 32, in a state where the lens current of the objective lens 16 is set to the focus current I f1, calculates a focus current I f2 when Z position of the sample S is Z position Z1 (step S14 ), A difference ΔI f = I f2 −I f1 between the focus current If1 calculated in step S10 and the focus current If2 calculated in step S14 is calculated (step S16).

次に、制御処理部32は、差ΔI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ΔI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ΔI=If3−If2を算出する(ステップS16)。 Next, the control processing unit 32, a determination difference [Delta] I f of whether equal to or less than a predetermined value Ia (step S18), and when the difference [Delta] I f is not equal to or smaller than the predetermined value Ia (NO in step S18 ) returning to step S12, and sets the focus current I f2 to determine the lens current of the objective lens 16 (step S12), the calculated focus current I f3 (step S14), and the difference [Delta] I f = I f3 calculating a -I f2 (step S16).

制御処理部32は、差ΔI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ΔI=Ifn+1−Ifnを算出する処理(ステップS16)を繰り返し行う。 Control processing unit 32, until the difference [Delta] I f is determined to be equal to or lower than a predetermined value Ia, the process of setting the focus current I fn obtained lens current of the objective lens 16 (step S12), the process of calculating the focus current I fn + 1 (Step S14), the process of calculating the difference ΔI f = I fn + 1 −I fn (Step S16) is repeated.

制御処理部32は、差ΔI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。 Control processing unit 32, when the difference [Delta] I f is determined to below a predetermined value Ia (YES in step S18), and the focus current I fn + 1 samples S obtained is to focus current when the Z position Z1.

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 control processing unit 32 determines whether or not m = 2 (step S20). If it is determined that m = 2 (YES in step S20), the focus is adjusted when the reference current Is. The Z position Zs that is the Z position to be calculated is calculated (step S26).

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I(Z0)、およびZ位置Z1におけるフォーカス電流I(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 control processing unit 32 calculates the Z position Zs based on the focus current If (Z0) at the Z position Z0 and the focus current If (Z1) at the Z position Z1. A method for calculating the Z position Zs will be described later.

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 control processing unit 32 controls the sample stage 18 (Z moving mechanism) so that the Z position of the sample S becomes the Z position Zs calculated in the process of Step S26 (Step S28). In addition, the control processing unit 32 sets the lens current of the objective lens 16 to the reference current Is. As a result, the Z position of the sample S becomes the Z position Zs, and the lens current of the objective lens 16 becomes the reference current Is.

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I(Z0)、Z位置Z1、Z位置Z1におけるフォーカス電流I(Z1)から、Z位置とフォーカス電流I
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 objective lens 16 is the reference current Is, the Z position Zs that is in the just focus is the focus current I f (Z0) at the Z position Z0 and the Z position Z0, and the focus current I at the Z position Z1 and the Z position Z1. From f (Z1), an expression representing the relationship between the Z position and the focus current If is obtained, and the Z position Zs is obtained from the expression.

Z位置とフォーカス電流I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,I(Z0))と(x,y)=(Z1,I(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.

Figure 2018142481
Figure 2018142481

このようにして、Z位置とフォーカス電流I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.

Figure 2018142481
Figure 2018142481

2.2. フォーカス電流の算出方法
次に、フォーカス電流I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I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 control processing unit 32 of the electron microscope 100 according to the present embodiment.

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 control processing unit 32 calculates a change step ΔI OL of the lens current I OL of the objective lens 16 and a change step ΔI TILT of the coil current I TILT of the deflection coil 14 at the current magnification (step S100). For example, the change step ΔI OL is calculated by dividing a preset value by the magnification of the electron microscope, and the preset value is used as it is for the change step ΔI TILT .

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 control processing unit 32 sets the lens current of the objective lens 16 to IN = I OL − (N−1) ΔI OL (where N is an integer equal to or greater than 2), and sets the coil current of the deflection coil 14 to I. TILT + ΔI TILT, is set to I TILT -.DELTA.I TILT, it acquires the image (step S102~ step S116). That is, for each of the lens currents I 0, I 1,..., IN of the objective lens 16, the first tilted image in which the coil current of the deflection coil 14 is I TILT + ΔI TILT and the coil current of the deflection coil 14 is I TILT −ΔI. A second tilted image obtained as TILT is acquired. Hereinafter, a case where N = 2 will be described.

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 control processing unit 32 first, the lens current of the objective lens 16 I0 = I OL - set to (0-1) ΔI OL = I OL + ΔI OL (N = 0) ( step S104). Then, the coil current of the deflection coil 14 is set to I TILT + ΔI TILT (step S106), and a first tilt image is taken (step S108). Next, the control processing unit 32 sets the coil current of the deflection coil 14 to I TILT −ΔI TILT (step S110), and takes a second tilt image (step S112). The photographed first tilted image and second tilted image are stored in a storage device (not shown).

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 tilted image 1 and the second tilted image 2. By changing the incident angle of the electron beam EB with respect to the sample S by the deflection coil 14, the image is shifted as shown in FIG. The first tilted image 1 and the second tilted image 2 can be said to be images before and after changing the incident angle of the electron beam EB by a predetermined angle.

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 control processing unit 32 determines whether or not N = 2 (step S114). If N ≠ 2 is determined (No in step S114), 1 is added to N. Te (step S116), the lens current of the objective lens 16 I1 = I OL - (1-1 ) ΔI is set to OL = I OL (N = 1 ) ( step S104). And the process of step S106-step S112 is performed, and the 1st inclination image 1 and the 2nd inclination image 2 when the lens current of the objective lens 16 is I1 are acquired. The control processing unit 32 repeatedly performs the processing from step S104 to step S116 according to the preset number N.

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 control processing unit 32 causes the first tilted image 1 and the second observed in the lens currents I0, I1, and I2 of the objective lens 16, respectively. An image shift vector (xi, yi) (i = 0, 1, 2) representing the shift of the image with respect to the tilted image 2 is calculated (step S118). The unit of (xi, yi) is a pixel.

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 tilted image 1 and the second tilted image 2. The image shift vector (xi, yi) can be calculated using, for example, a cross correlation function.

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 control processing unit 32 linearly approximates the calculated image shift vectors (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2) with the equation y = ax + b (step S120). That is, the control processing unit 32 calculates the value of “a” and the value of “b” from the image shift vectors (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2), and obtains an approximate expression.

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 control processing unit 32 coordinates (x min , y) that makes the distance L between the calculated approximate expression y = ax + b and the origin (0, 0) of the graph representing the image shift vector shown in FIG. 7 the shortest. The value x min of ( min ) is calculated (step S122).

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.

Figure 2018142481
Figure 2018142481

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 tilted image 1 and the second tilted image 2. This corresponds to an image shift vector (hereinafter also referred to as “minimum image shift vector”) in which the shift amount (position shift amount) is the smallest.

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Iを算出する(ステップS124)。 Next, the control processing unit 32 calculates the focus current If of the objective lens 16 based on the minimum image shift vector (step S124).

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 control processing unit 32 expresses vectors (x0, I0), (x1, I1), and (x2, I2) representing the relationship between the value xi of the image shift vector and the lens current of the objective lens 16. A straight line approximation is performed with I = cx + d (that is, the values of “c” and “d” are obtained). Next, x = x min is substituted into the calculated I = cx + d (see the following formula).

=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Iを求めることができる。 With the above processing, the focus current If of the objective lens 16 can be obtained.

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 control processing unit 32 has described an example in which the image shift vectors (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2) are linearly approximated by the equation y = ax + b. The vectors (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2) may be approximated by an arbitrary function. For example, the image shift vector may be approximated by a quadratic curve or approximated by a cubic or higher curve. In the above example, the total number of N is 3, but when the total number of N is increased, the image shift vectors (x0, y0), (x1, y1),..., (Xn, yn) are changed. , It can be approximated by an arbitrary function y = f (x) applicable in that case.

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 control processing unit 32 has described an example in which (x0, I0), (x1, I1), (x2, I2) are linearly approximated by the formula I = cx + d, but (x0, I0) , (X1, I1), (x2, I2) may be approximated by an arbitrary function. For example, (x0, I0), (x1, I1), (x2, I2) may be approximated by a quadratic curve, or may be approximated by a cubic or higher curve. In the above example, the total number of N is 3, but when the total number of N is increased, (x0, I0), (x1, I1),. Can be approximated by an arbitrary function I = f (x) applied to

電子顕微鏡100は、例えば、以下の特徴を有する。   The electron microscope 100 has the following features, for example.

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I(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I(Zm−1)と基準電流Isとの差ΔIから当該差ΔI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I(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I(Zm−1)および第2フォーカス電流I(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 electron microscope 100, the control processing unit 32 includes a first focus current I f (Zm) that is a lens current of the objective lens 16 that is just focused when the Z position of the sample S is the Z position Zm−1 (first position). first processing obtains -1) (step S10~ step S18), and the variation of Z position corresponding to the difference [Delta] I f from the difference [Delta] I f the first focusing current I f (Zm-1) and the reference current is A second process (step S22) for obtaining ΔZ, and a Z position Zm (first step) in which the Z position of the sample S is moved from the Z position Zm-1 (first position) by the change amount ΔZ obtained in the second process (step S22). Lens current of the objective lens 16 that is in the just focus when the Z position of the sample S is the Z position Zm (second position). Fourth processing obtains a certain second focusing current I f (Zm) (step S10~ step S18), and based on the first focus current I f (Zm-1) and a second focusing current I f (Zm), the reference The fifth stage (step S26) for obtaining the Z position Zs of the sample S that is just focused at the current Is, and the sample stage 18 so that the sample S is positioned at the Z position Zs obtained in the fifth process (step S26). 6th process (step S28) which controls this is performed.

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 electron microscope 100, the Z position is adjusted by calculating the Z position Zs that is just focused when the lens current of the objective lens 16 is the reference current Is from the combination of the Z position and the focus current at the Z position. To do. Therefore, in the electron microscope 100, for example, compared to the case where the Z position Zs is calculated using the coefficient D shown in FIG. 8, the obtained Z position Zs and the Z position that is just focused when the reference current Is is actually set. The difference can be reduced. That is, in the electron microscope 100, the Z position Zs can be accurately calculated, and the Z position of the sample S can be adjusted accurately.

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 electron microscope 100, it is also possible to calculate the Z position Zs using an arbitrary constant instead of the coefficient D (that is, without using the coefficient D).

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 electron microscope 100, the control unit 32, in the first process (step S10~ step S18, for example, m = 1), processing of setting the first focus current I fn obtained lens current of the objective lens 16 (step S12 a), in a state where the lens current of the objective lens 16 is set to a first focus current I fn obtained, again, the first focusing current I fn + 1 to determine processing (step S14), and was determined to n-th 1 until the difference between the focus current I fn and (n + 1) th to the first focusing current I fn + 1 obtained is equal to or less than a predetermined value Ia, repeated. Therefore, the electron microscope 100 can accurately determine the first focus current If (Zm−1) = I fn + 1 .

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Iから大きくずれている場合には、フォーカス電流I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 electron microscope 100, as described above, until the difference between the first focus current I fn + 1 obtained in the first focus current I fn and n + 1 th obtained in the n-th is equal to or less than a predetermined value Ia, repeated. Therefore, the first focus current can be accurately obtained without causing the above problem.

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 electron microscope 100, the control processor 32, the fourth process (step S10~ step S18, for example, m = 2) in the process of setting the second focusing current I fn obtained lens current of the objective lens 16 (step S12 ) And the process of obtaining the second focus current Ifn + 1 (step S14) in the state where the lens current of the objective lens 16 is set to the obtained second focus current Ifn , the second focus obtained for the nth time. until the difference between the second focusing current I fn + 1 obtained in the current I fn and n + 1 th is equal to or smaller than a predetermined value Ia, repeated. Therefore, the electron microscope 100 can accurately obtain the second focus current If (Zm) = I fn + 1 .

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Iを求める処理と、を行う。 In the electron microscope 100, the control processing unit 32 changes the lens current of the objective lens 16 by changing the lens current of the objective lens 16 before and after changing the incident angle of the electron beam EB with respect to the sample S by a predetermined angle. A process of obtaining, a process of calculating a minimum image shift vector that minimizes an image shift amount before and after changing the incident angle of the electron beam EB by the predetermined angle based on a plurality of image shift vectors, and a minimum image shift Based on the vector, a process of obtaining the focus current If of the objective lens 16 is performed.

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Iを求めるため、フォーカス電流Iを正確に求めることができる。 In this way the electron microscope 100, the control processor 32 is an electron beam EB incident angle based on the minimum image shift vector shift amount is smallest in the image before and after changing a predetermined angle focusing current I f for the sample S Therefore, the focus current If can be accurately obtained.

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I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I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I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I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 objective lens 16 in the state where there was. On the other hand, as described above, the electron microscope 100 obtains the focus current If based on the minimum image shift vector. Therefore, the difference between the calculated focus current If and the lens current of the objective lens 16 when the sample S is actually focused is compared with the case where the direction of the image shift vector is determined using the inner product. The focus current If can be accurately obtained.

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(x,y),(x,y),・・・,(x,y)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、(x,I),(x,I),・・・,(x,I)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I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Iを正確に求めることができる。 In the electron microscope 100, the control processing unit 32 performs image shift vector (x 0 , y 0 ), (x 1 , y 1 ),..., (X n , y n ) in the process of calculating the minimum image shift vector. ) Is approximated by a predetermined function y = f (x), and the minimum image shift vector (x min ,) that minimizes the distance between the predetermined function y = f (x) and the origin (0, 0). y min ) is calculated. In addition, the control processing unit 32 determines (x 0 , I 0 ), (x 1 , I 1 ),..., (X n , I n ) as predetermined values in the process for obtaining the lens current of the objective lens 16. approximated by a function I = f (x), by substituting x min to the predetermined function I = f (x), determining the focus current I f of the objective lens 16. Therefore, according to the electron microscope 100, the focus current If can be accurately obtained.

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I(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I(Zm−1)と基準電流Isとの差ΔIから当該差ΔI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I(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I(Zm−1)および第2フォーカス電流I(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 objective lens 16 that is in a just focus when the Z position of the sample S is the Z position Zm-1 (first position). I f the first step of obtaining a (Zm-1) (step S10~ step S18), Z corresponding to the difference [Delta] it f from the difference [Delta] I f the first focusing current I f (Zm-1) and the reference current is A second step (step S22) for obtaining a change amount ΔZ of the position, and a Z position Zm (the Z position of the sample S moved from the Z position Zm-1 (first position) by the change amount ΔZ obtained in the second step). The second focus current I, which is the lens current of the objective lens 16 that is in the just focus when the Z position of the sample S is the Z position Zm (second position). f (Zm) Based on the fourth step (step S10 to step S18) to be obtained, the first focus current If (Zm-1) and the second focus current If (Zm), the sample S that is just focused at the reference current Is. A fifth step (step S26) for obtaining the Z position of the first sample, and a sixth step (step S28) for moving the sample S to the Z position Zs obtained in the fifth step.

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 objective lens 16 is the reference current Is from the combination of the Z position of the sample S and the focus current at the Z position. For example, as shown in FIG. 8, the reference current is more accurately compared with the case where the Z position that is just focused at the reference current is calculated using the coefficient D as shown in FIG. It is possible to calculate the Z position that is the just focus at the time of Is. Therefore, in such a method for adjusting the sample height, the Z position of the sample S can be adjusted accurately.

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 SYMBOLS 10 ... Electron beam source, 12 ... Irradiation lens, 14 ... Deflection coil, 16 ... Objective lens, 18 ... Sample stage, 19 ... Sample holder, 20 ... Imaging device, 22 ... Electron beam source control part, 24 ... Lens control part, 26 ... Deflection control unit, 28 ... Imaging control unit, 30 ... Sample stage control unit, 32 ... Control processing unit, 34 ... Display unit, 100 ... Electron microscope

Claims (5)

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、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.
請求項1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.
請求項1または2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.
請求項1ないし3のいずれか1項において、
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.
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、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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