特許 6647854 収差補正方法および荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6647854

(24)【登録日】2020年1月17日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】収差補正方法および荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/153 20060101AFI20200203BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/153 A

   H01J37/22 501A

   H01J37/22 501Z

【請求項の数】11

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-249731(P2015-249731)

(22)【出願日】2015年12月22日

(65)【公開番号】特開2017-117567(P2017-117567A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】森下 茂幸

【審査官】 橘 皇徳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０９０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２２９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１８７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０１４８７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０３２３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９９６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８５４１７５５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 細川史生，ディフラクトグラムによるTEMオートチューニング，日本電子顕微鏡学会誌，日本，２００１年 ７月３１日，３６巻 第２号，p.116-117

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／００−３７／０２

３７／０５

３７／０９−３７／１８

３７／２１−３７／２４４

３７／２５２−３７／２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数段の多極子と、前記多極子間に配置された第１転送レンズおよび第２転送レンズと、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、
前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、軸外の一次収差を補正する工程を含む、収差補正方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの両方を励磁が強くなるように変化させる、または前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの両方を励磁が弱くなるように変化させる、収差補正方法。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、軸上収差を補正する工程を含む、収差補正方法。

【請求項4】

請求項３において、
前記軸上収差を補正する工程では、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させる、収差補正方法。

【請求項5】

請求項３または４において、
前記軸上収差を補正する工程では、スリーローブ収差を補正する、収差補正方法。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、軸外の二回非点収差を補正する、収差補正方法。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記多極子は、三回場を発生させる、収差補正方法。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
前記荷電粒子線装置の結像系の偏向コイルで視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、
前記複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正する、収差補正方法。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
アモルファス像を取得する工程と、
前記アモルファス像から互いに異なる複数の領域を選択し、選択された前記複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正する、収差補正方法。

【請求項10】

複数段の多極子と、前記多極子間に配置された第１転送レンズおよび第２転送レンズと、を有する収差補正装置と、
軸外の一次収差を計測する第１計測部と、
前記第１計測部の計測結果に基づいて、前記軸外の一次収差が補正されるように前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させる制御を行う第１転送レンズ系制御部と、
を含む、荷電粒子線装置。

【請求項11】

請求項１０において、
軸上収差を計測する第２計測部と、
前記第２計測部の計測結果に基づいて、前記軸上収差が補正されるように前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させる制御を行う第２転送レンズ系制御部と、
を含む、荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、収差補正方法および荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

透過電子顕微鏡における収差補正は、高分解能像を取得する上で重要な技術である。

【0003】

例えば、非特許文献１および非特許文献２には、六極子を二段配置した二段三回場型球面収差補正装置が開示されている。非特許文献１および非特許文献２の球面収差補正装置では、対物レンズの正の球面収差を、六極子によって生じる負の球面収差で補正する。六極子で生じた三回非点収差は、六極子を二段配置することで打ち消すことができる。非特許文献１および非特許文献２の球面収差補正装置では、軸合わせ等により四次収差まで補正可能であるが、五次の六回非点収差を補正することができず、これが支配的な収差となって残る。

【0004】

また、非特許文献３および非特許文献４には、三回場を三段配置した三段三回場型球面収差補正装置が開示されている。上記の二段三回場型球面収差補正装置では六回非点収差を補正できなかったが、非特許文献３および非特許文献４の球面収差補正装置では、三回場を三段配置することで六回非点収差を補正している。

【0005】

また、特許文献１には、三段三回場型球面収差補正装置における五回非点収差やスリーローブ収差（ｔｈｒｅｅ ｌｏｂｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）の補正方法が開示されている。特許文献１では、軸上収差の補正方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１０９０７６号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】H. Rose, Optik, vol. 85 (1990) pp.19-24

【非特許文献2】H. Haider et al., Nature, vol.392 (1998) pp. 768-769

【非特許文献3】H. Sawada et al., Journal of Electron Microscopy, vol. 58 (2009) pp. 341-347

【非特許文献4】H. Sawada et al., Ultramicroscopy 110 (2010) 958-961

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したように、特許文献１では軸上収差の補正方法について開示されているが、軸外の一次収差（ディフーカス、二回非点収差）の補正方法については開示されていない。そのため、視野中心において軸上収差が補正された状態であっても、視野中心から外れた視野領域においては、ディフォーカスや二回非点収差がずれてしまっている場合がある。

【0009】

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、軸外の一次収差を補正することができる収差補正方法および荷電粒子線装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明に係る収差補正方法は、
複数段の多極子と、前記多極子間に配置された第１転送レンズおよび第２転送レンズと、を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置における収差補正方法であって、
前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、軸外の一次収差を補正する工程を含む。

【0011】

このような収差補正方法では、複数段の多極子を有する収差補正装置を備えた荷電粒子線装置において、軸外の一次収差を補正することができる。

【0013】

（２）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの両方を励磁が強くなるように変化させる、または前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの両方を励磁が弱くなるように変化させてもよい。

【0014】

このような収差補正方法では、軸外の一次収差の変化量を軸上収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、このような収差補正方法では、軸外の一次収差を補正する工程において、軸上収差の変化量を小さくすることができる。

【0015】

（３）本発明に係る収差補正方法において、
前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、軸上収差を補正する工程を含んでいてもよい。

【0016】

このような収差補正方法では、軸外の一次収差を補正することにより導入される軸上収差を補正することができる。

【0017】

（４）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸上収差を補正する工程では、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させてもよい。

【0018】

このような収差補正方法では、軸上収差の変化量を軸外の一次収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、このような収差補正方法では、軸上収差を補正する工程において、軸外の一次収差の変化量を小さくすることができる。

【0019】

（５）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸上収差を補正する工程では、スリーローブ収差を補正してもよい。

【0020】

（６）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、軸外の二回非点収差を補正してもよい。

【0021】

（７）本発明に係る収差補正方法において、
前記多極子は、三回場を発生させてもよい。

【0022】

（８）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
前記荷電粒子線装置の結像系の偏向コイルで視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、
前記複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正してもよい。

【0023】

このような収差補正方法では、軸外の一次収差を精度よく計測することができる。

【0024】

（９）本発明に係る収差補正方法において、
前記軸外の一次収差を計測する工程を含み、
前記軸外の一次収差を計測する工程は、
アモルファス像を取得する工程と、
前記アモルファス像から互いに異なる複数の領域を選択し、選択された前記複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、
前記複数のディフラクトグラムに基づいて、前記軸外の一次収差を計測する工程と、
を有し、
前記軸外の一次収差を補正する工程では、
前記軸外の一次収差の計測結果に基づいて、前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させて、前記軸外の一次収差を補正してもよい。

【0025】

このような収差補正方法では、１枚のアモルファス像から軸外の一次収差を計測することができるため、容易に軸外の一次収差の計測を行うことができる。

【0026】

（１０）本発明に係る荷電粒子線装置は、
複数段の多極子と、前記多極子間に配置された第１転送レンズおよび第２転送レンズと、を有する収差補正装置と、
軸外の一次収差を計測する第１計測部と、
前記第１計測部の計測結果に基づいて、前記軸外の一次収差が補正されるように前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させる制御を行う第１転送レンズ系制御部と、
を含む。

【0027】

このような荷電粒子線装置では、軸外の一次収差を補正することができる。

【0028】

（１１）本発明に係る荷電粒子線装置において、
軸上収差を計測する第２計測部と、
前記第２計測部の計測結果に基づいて、前記軸上収差が補正されるように前記第１転送レンズおよび前記第２転送レンズの励磁を変化させる制御を行う第２転送レンズ系制御部と、
を含んでいてもよい。

【0029】

このような荷電粒子線装置では、軸外の一次収差を補正することにより導入される軸上収差を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】第１実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。

【図2】収差補正装置を模式的に示す図。

【図3】第１実施形態に係る収差補正方法の一例を示すフローチャート。

【図4】偏向コイルで視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図。

【図5】偏向コイルで視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図。

【図6】撮影された視野の位置に対応するように、複数のアモルファス像を配置した図。

【図7】撮影された視野の位置に対応するように、複数のディフラクトグラムを配置した図。

【図8】転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を模式的に示す図。

【図9】転送レンズ系の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を模式的に示す図。

【図10】アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択した状態を示す図。

【図11】選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを選択された領域に対応する位置に配置した図。

【図12】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。

【図13】第２実施形態に係る透過電子顕微鏡の収差補正装置を模式的に示す図。

【図14】第１転送レンズ系および第２転送レンズ系の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を示す図。

【図15】第１転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分を模式的に示す図。

【図16】第２転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分を模式的に示す図。

【図17】第１転送レンズ系および第２転送レンズ系の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を示す図。

【図18】第１転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差を模式的に示す図。

【図19】第２転送レンズ系の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差を模式的に示す図。

【図20】第３実施形態に係る透過電子顕微鏡を模式的に示す図。

【図21】第３実施形態に係る電子顕微鏡の動作の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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。

【0032】

また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を照射して試料の観察を行う透過電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以外の荷電粒子線（イオン等）を照射して試料の観察を行う装置であってもよい。

【0033】

１． 第１実施形態
１．１． 透過電子顕微鏡
まず、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡（荷電粒子線装置の一例）について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡１００を模式的に示す図である。

【0034】

透過電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、集束レンズ１２と、軸合わせ用コイル１３と、対物レンズ１４と、試料ステージ１６と、試料ホルダー１７と、中間レンズ１８と、投影レンズ２０と、偏向コイル２１と、撮像装置２２と、処理部４０と、操作部５０と、表示部５２と、記憶部５４と、を含む。

【0035】

電子源１０は、電子を発生させる。電子源１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する電子銃である。

【0036】

集束レンズ１２は、電子源１０から放出された電子線を集束して試料Ｓに照射する。

【0037】

軸合わせ用コイル１３は、集束レンズ１２で集束された電子線を偏向させることができる。軸合わせ用コイル１３は、例えば、電子線を対物レンズ１４の光軸に一致させるために用いられる。

【0038】

対物レンズ１４は、試料Ｓを透過した電子線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１４は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ１４では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線を集束させる。

【0039】

試料ステージ１６は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１６は、試料ホルダー１７を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１６は、例えば、対物レンズ１４の上部磁極と下部磁極との間に試料Ｓを位置させる。試料ステージ１６は、試料ホルダー１７を移動および静止させることができる。試料ステージ１６によって、試料Ｓの位置決めを行うことができる。試料ステージ１６は、試料Ｓを水平方向（電子線の進行方向に対して直交する方向）や鉛直方向（電子線の進行方向に沿う方向）に移動させることができる。試料ステージ１６は、さらに、試料Ｓを傾斜させることができる。

【0040】

中間レンズ１８および投影レンズ２０は、対物レンズ１４によって結像された像をさらに拡大し、撮像装置２２に結像させる。対物レンズ１４、中間レンズ１８、および投影レンズ２０は、結像系を構成している。

【0041】

偏向コイル２１は、投影レンズ２０の後段に配置されている。偏向コイル２１は、結像系に組み込まれている。偏向コイル２１は、投影レンズ２０から射出された電子線を偏向させて、観察視野を移動させるために用いられる。

【0042】

撮像装置２２は、結像レンズ系によって結像されたＴＥＭ像を撮影する。撮像装置２２は、例えば、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラである。撮像装置２２は、撮影したＴＥＭ像の画像データを処理部４０に出力する。

【0043】

収差補正装置３０は、対物レンズ１４の後段に配置されている。より具体的には、収差補正装置３０は、対物レンズ１４と中間レンズ１８との間に配置されている。収差補正装置３０は、対物レンズ１４の収差を補正するための装置である。収差補正装置３０は、負の球面収差を作り出し、対物レンズ１４の正の球面収差を打ち消すことで対物レンズ１４（結像系）の球面収差を補正する。

【0044】

図２は、収差補正装置３０を模式的に示す図である。

【0045】

収差補正装置３０は、図２に示すように、二段の多極子（第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂ）と、転送レンズ系３４と、を含んで構成されている。

【0046】

収差補正装置３０では、光軸ＯＰに沿って第１多極子３２ａおよび第２多極子３２ｂが一列に配列されている。

【0047】

第１多極子３２ａは、Ｎ回場（Ｎ回対称場、Ｎは整数）を発生させる。同様に、第２多極子３２ｂは、Ｎ回場を発生させる。なお、以下では、Ｎ＝３として説明する。なお、Ｎ回場とは、多極子の回転対称軸の周りで、生成された場の強度がＮ回の対称性を持つ場を
意味する。

【0048】

第１多極子３２ａは、例えば、六極子または十二極子で構成される。なお、第１多極子３２ａの極数および第２多極子３２ｂの極数は、特に限定されない。第１多極子３２ａによって生成される三回場は、静電場、静磁場、またはこれらの重畳場のいずれかである。

【0049】

第２多極子３２ｂの構成は、上記の第１多極子３２ａの構成と同様である。すなわち、第２多極子３２ｂは、例えば、六極子または十二極子で構成され、第２多極子３２ｂによって生成される三回場は、静電場、静磁場、またはこれらの重畳場のいずれかである。

【0050】

第１多極子３２ａおよび第２多極子３２ｂは、光軸ＯＰに沿った厚みｔを有する。厚みを持った多極子では、薄い多極子で発生する収差とは異なる収差が、コンビネーション収差として現れる。

【0051】

多極子として三回場を用いる場合、コンビネーション収差として負の球面収差が生じる。これを利用して対物レンズ１４の正の球面収差を補正できる。

【0052】

第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間には、転送レンズ系３４が配置されている。転送レンズ系３４は、一対の転送レンズ（第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂ）で構成されている。転送レンズ系３４は、第１多極子３２ａで形成された像と共役な像を第２多極子３２ｂに形成する。

【0053】

なお、対物レンズ１４と第１多極子３２ａとの間に転送レンズ系３６を配置してもよい。転送レンズ系３６は、一対の転送レンズ（第１転送レンズ３６ａおよび第２転送レンズ３６ｂ）で構成されている。

【0054】

また、第２多極子３２ｂと中間レンズ１８との間に、ポストコレクタレンズ３８が配置されてもよい。ポストコレクタレンズ３８は、中間レンズ１８の物面に試料Ｓの像を結ぶためのレンズである。

【0055】

収差補正装置３０では、第１多極子３２ａおよび第２多極子３２ｂが一対の三回場を生成する。この一対の三回場は、負の球面収差を発生し、対物レンズ１４が持つ正の球面収差を減少させる。したがって、この負の球面収差は、対物レンズ１４が持つ正の球面収差を減少させる。また、第１多極子３２ａおよび第２多極子３２ｂは、それぞれ相互に逆向きで同じ強さの三回非点収差を発生させる。したがって、第１多極子３２ａで発生した三回非点収差は、第２多極子３２ｂで発生した三回非点収差によって相殺される。

【0056】

操作部５０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部４０に送る処理を行う。操作部５０の機能は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどにより実現できる。

【0057】

ユーザーは、操作部５０を操作することにより、透過電子顕微鏡１００の各部を動作させて、後述する収差補正を行うことができる。

【0058】

表示部５２は、処理部４０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５２には、後述する、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラム（ｄｉｆｆｒａｃｔｏｇｒａｍ、図７参照）等が表示される。

【0059】

記憶部５４は、処理部４０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデー
タ等を記憶している。また、記憶部５４は、処理部４０の作業領域として用いられ、処理部４０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部５４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

【0060】

処理部４０は、収差補正装置３０の制御や、撮像装置２２で撮影されたＴＥＭ像を取得する処理、透過電子顕微鏡１００の光学系１２，１３，１４，１８，２０，２１の制御、ＴＥＭ像をフーリエ変換してディフラクトグラムを生成する演算処理などの処理を行う。処理部４０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部４０は、収差補正装置制御部４２と、撮像装置制御部４４と、ＴＥＭ制御部４６と、を含む。

【0061】

収差補正装置制御部４２は、収差補正電源コントローラ３１を制御し、収差補正装置３０に供給される電流（または電圧）を制御する。収差補正装置制御部４２は、例えば、ユーザーが操作部５０を介して入力した設定値に基づいて、収差補正装置３０を制御する。

【0062】

また、収差補正装置制御部４２は、操作部５０からの操作信号に基づいて、収差補正電源コントローラ３１を制御して、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂに供給される励磁電流を制御する。

【0063】

撮像装置制御部４４は、操作部５０からの操作信号に基づいて、撮像装置２２に対してＴＥＭ像を撮影する制御を行う。また、撮像装置制御部４４は、撮影されたＴＥＭ像を取得してディフラクトグラムを生成する処理を行う。

【0064】

ＴＥＭ制御部４６は、操作部５０からの操作信号に基づいて、透過電子顕微鏡１００の光学系１２，１３，１４，１８，２０，２１の制御を行う。

【0065】

１．２． 収差補正方法
次に、第１実施形態に係る収差補正方法について説明する。

【0066】

本実施形態では、収差補正装置３０において発生する軸外の一次収差を補正する場合について説明する。より具体的には、本実施形態では、視野範囲において二回非点収差が三回対称に変わる現象が低減されるように、軸外の二回非点収差を補正する場合について説明する。

【0067】

ここで、軸外の収差（軸外収差）とは、幾何収差のなかで、光軸となす角αに加えて光軸からの距離ｒをパラメータに持つ収差をいう。なお、後述する軸上の収差（軸上収差）とは、幾何収差のなかで、光軸となす角αのみをパラメータとする収差をいう。また、一次収差には、ディフォーカスと、二回非点収差と、がある。

【0068】

なお、電子の軌道を、荷電粒子の電磁場内での運動として記述する幾何光学において、結像点の理想結像（ガウス結像）点からのズレを幾何収差という。光学特性は、一般に、物面の一点から像面の一点へ写像する冪展開多項式で表される。この多項式は、物面における電子軌道の光軸からの距離ｒと光軸となす角αをパラメータとして冪展開される。ｒとαに関して、一次の項のみを考慮した場合は収差のない理想結像を表す（ガウス結像）。二次以上の項を考慮した場合、結像点は理想結像点からずれる。光軸となす角αと光軸からの距離ｒの次数を合わせた数が、幾何収差の次数である。

【0069】

図３は、第１実施形態に係る収差補正方法の一例を示すフローチャートである。

【0070】

（１）軸外の一次収差の計測（ステップＳ１００）
まず、軸外の一次収差を計測する。軸外の一次収差を計測する工程は、結像系の偏向コイル２１で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有する。以下、各工程について詳細に説明する。

【0071】

まず、透過電子顕微鏡１００の結像系の偏向コイル２１で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する。

【0072】

図４および図５は、偏向コイル２１で視野を移動させてアモルファス像を取得する様子を模式的に示す図である。なお、図４は、偏向コイル２１で視野を移動させていない状態を示している。図５は、偏向コイル２１で視野を移動させた状態を示している。

【0073】

図５に示すように、偏向コイル２１を用いて投影レンズ２０の像面を移動させて撮像装置２２で撮影される視野Ｆを移動させる。このようにして撮像装置２２で撮影される視野Ｆを移動させつつ撮影を行うことで、互いに異なる視野Ｆで撮影された複数のアモルファス像を取得することができる。アモルファス像は、試料Ｓのアモルファス領域を撮影して得られたＴＥＭ像である。

【0074】

次に、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する。

【0075】

アモルファス像をフーリエ変換することにより、当該アモルファス像に対応するディフラクトグラムを取得することができる。

【0076】

次に、取得した複数のディフラクトグラムに基づいて、軸外の一次収差を計測する。

【0077】

図６は、撮影された視野の位置に対応するように、複数のアモルファス像を配置した図である。図７は、撮影された視野の位置に対応するように、複数のディフラクトグラムを配置した図である。

【0078】

図７に示す撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムから、軸外の一次収差、すなわち、軸外におけるディフォーカスおよび軸外における二回非点収差の変化を可視化することができる。

【0079】

図７に示す例では、複数のディフラクトグラムから、視野の位置によって二回非点収差が異なっており、これらの二回非点収差が三角形を描くように変化していることがわかる。

【0080】

本工程において、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムに基づいて、軸外の二回非点収差の三回対称成分を定量化してもよい。

【0081】

以上の工程により、軸外の一次収差を計測することができる。

【0082】

（２）軸外の二回非点収差の補正（ステップＳ１０２）
次に、軸外の一次収差の計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差を補正する。軸外の二回非点収差の補正は、第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間に配置された転送レンズ系３４の励磁を変化させることで行われる。

【0083】

図８は、転送レンズ系３４の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を模式的に示す図である。

【0084】

軸外の二回非点収差の補正は、図８に示すように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方の励磁が弱くなるように変化させることで行う。

【0085】

ここで、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの励磁を変化させると、軸外の二回非点収差とともに、軸上収差、より具体的にはスリーローブ収差が変化する。上記のように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方の励磁が弱くなるように変化させた場合、軸外の二回非点収差の変化量を、スリーローブ収差の変化量よりも大きくすることができる。なお、スリーローブ収差は、四次の軸上幾何収差の一つで三回対称の寄生収差である。

【0086】

第１転送レンズ３４ａの励磁は、第１転送レンズ３４ａのコイルに流す励磁電流を変化させることで変化させることができる。第２転送レンズ３４ｂについても同様である。

【0087】

本工程では、ステップＳ１００で得られた軸外の一次収差の計測結果に基づいて、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの励磁を変化させる。具体的には、図７に示す複数のディフラクトグラムにおいて軸外の二回非点収差が低減されるように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの励磁を変化させる。

【0088】

例えば、ユーザーが、表示部５２に表示された複数のディフラクトグラム（図７参照）から軸外の二回非点収差の状態を確認し、操作部５０を操作して軸外の二回非点収差が低減されるように転送レンズ３４ａ，３４ｂの励磁を変化させてもよい。また、ユーザーが、表示部５２に表示された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値を確認し、操作部５０を操作して軸外の二回非点収差が低減されるように転送レンズ３４ａ，３４ｂの励磁を変化させてもよい。

【0089】

（３）軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定（ステップＳ１０４）
次に、軸外の二回非点収差が補正されたか否かを判定する。軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定は、軸外の一次収差を計測する工程（ステップＳ１００）と同様の手法で、軸外の一次収差（軸外の二回非点収差）を計測することで行われる。

【0090】

ユーザーは、例えば、表示部５２に表示された複数のディフラクトグラムから、軸外の二回非点収差が低減されているか否かを判断する。また、ユーザーは、複数のディフラクトグラムに基づき定量化された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値が所定値以下の場合に軸外の二回非点収差が補正されたと判断し、所定値より大きい場合に軸外の二回非点収差が補正されていないと判断してもよい。

【0091】

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合（ステップＳ１０４でＮｏの場合）、ステップＳ１００に戻って、再び軸外の一次収差の計測（ステップＳ１００）、および軸外の二回非点収差の補正（ステップＳ１０２）を行う。

【0092】

（４）軸上収差の計測（ステップＳ１０６）
一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、軸上収差の計測を行う。

【0093】

上述したように、軸外の二回非点収差を補正するために第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの励磁を変化させると、軸上収差の一つであるスリーローブ収差も変化する。そのため、スリーローブ収差を補正する必要がある。

【0094】

軸上収差（スリーローブ収差）の計測は、例えば、ディフラクトグラムタブローにより行われる。ディフラクトグラムタブローとは、入射ビームを１〜２度程度傾け、方位角を次々に変えて撮影したアモルファス像のディフラクトグラムを、二次元的に配置したものをいう。二次的に配置されたディフラクトグラムに現れる図形の楕円度や対称性を利用して、軸上収差を計測することができる。

【0095】

（５）スリーローブ収差の補正（ステップＳ１０８）
次に、軸上収差の計測結果に基づいて、スリーローブ収差の補正を行う。スリーローブ収差の補正は、第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間に配置された転送レンズ系３４の励磁を変化させることで行われる。

【0096】

図９は、転送レンズ系３４の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を模式的に示す図である。

【0097】

スリーローブ収差の補正は、図９に示すように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させることで行う。第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させることで、転送距離を変えることができ、スリーローブ収差を補正することができる。また、このように転送レンズ３４ａ，３４ｂの励磁を変化させることにより、スリーローブ収差の変化量を、軸外の二回非点収差の変化量よりも大きくすることができる。

【0098】

本工程では、ステップＳ１０６で得られた軸上収差の計測結果に基づいて、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの励磁を変化させる。

【0099】

（６）スリーローブ収差が補正されたか否かの判定（ステップＳ１１０）
次に、スリーローブ収差が補正されたか否かを判定する。スリーローブ収差が補正されたか否かの判定は、軸上収差を計測する工程（ステップＳ１０６）と同様に、ディフラクトグラムタブローを作成し、当該ディフラクトグラムタブローから軸上収差（スリーローブ収差）を計測することで行われる。

【0100】

スリーローブ収差が補正されていないと判断された場合（ステップＳ１１０でＮｏの場合）、ステップＳ１０６に戻って、再び軸上収差の計測（ステップＳ１０６）、およびスリーローブ収差の補正（ステップＳ１０８）を行う。

【0101】

（７）軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定（ステップＳ１１２）
一方、スリーローブ収差が補正されたと判断された場合（ステップＳ１１２でＹｅｓの場合）、軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定を行う。軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定は、ステップＳ１０４と同様に行われる。

【0102】

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合（ステップＳ１１２でＮｏの場合）、ステップＳ１００に戻って、再び、ステップＳ１００〜ステップＳ１１０を行う。

【0103】

一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合（ステップＳ１１２でＹｅｓの場合）、収差補正を終了する。

【0104】

以上の工程により、軸外の二回非点収差を補正することができる。

【0105】

第１実施形態に係る収差補正方法は、例えば、以下の特徴を有する。

【0106】

第１実施形態に係る収差補正方法は、転送レンズ系３４の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正する工程を含む。そのため、第１実施形態に係る収差補正方法によれば、２段の多極子３２ａ，３２ｂを有する収差補正装置３０を備えた透過電子顕微鏡１００において、軸外の二回非点収差を補正することができる。これにより、透過電子顕微鏡１００では、広い視野範囲で高分解能像を取得することができる。

【0107】

第１実施形態に係る収差補正方法では、軸外の二回非点収差を補正する工程において、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、軸外の二回非点収差の変化量をスリーローブ収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、第１実施形態に係る収差補正方法では、軸外の二回非点収差を補正する工程において、スリーローブ収差の変化量を小さくすることができる。

【0108】

第１実施形態に係る収差補正方法では、転送レンズ系３４の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正する工程を含む。そのため、第１実施形態に係る収差補正方法によれば、軸外の二回非点収差を補正することにより導入されるスリーローブ収差を補正することができる。これにより、より良好な高分解能像を取得することができる。

【0109】

第１実施形態に係る収差補正方法では、スリーローブ収差を補正する工程において、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させ、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、スリーローブ収差の変化量を軸外の二回非点収差の変化量よりも大きくすることができる。したがって、第１実施形態に係る収差補正方法では、スリーローブ収差を補正する工程において、軸外の二回非点収差の変化量を小さくすることができる。

【0110】

第１実施形態に係る収差補正方法では、軸外の一次収差を計測する工程は、結像系の偏向コイル２１で視野を移動させて撮影された複数のアモルファス像を取得する工程と、複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有している。そのため、軸外の一次収差を計測することができる。

【0111】

また、第１実施形態に係る収差補正方法では、複数のアモルファス像から複数のディフラクトグラムを取得するため、例えば１枚のアモルファス像から複数のディフラクトグラムを取得する場合と比べて（後述する「１．３． 収差補正方法の変形例」参照）、アモルファス像のピクセルサイズを大きくできる。これにより、軸外の一次収差をより精度よく計測することができる。

【0112】

１．３． 収差補正方法の変形例
上記の実施形態では、軸外の一次収差を計測する工程において、偏向コイル２１で視野を移動させて取得された複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得していたが、軸外の一次収差を計測する工程はこれに限定されない。

【0113】

例えば、軸外の一次収差を計測する工程は、アモルファス像を取得する工程と、アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択し、選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを取得する工程と、複数のディフラクトグラムに基づいて軸外の一次収差を計測する工程と、を有していてもよい。

【0114】

図１０は、アモルファス像の互いに異なる複数の領域を選択した状態を示す図である。本変形例では、図１０に示すように、１枚のアモルファス像を撮影して、当該１枚のアモルファス像から複数の領域を選択する。図示の例では、１枚のアモルファス像から９個の領域が選択されているが、その数は特に限定されない。

【0115】

図１１は、選択された複数の領域に対応する複数のディフラクトグラムを選択された領域に対応する位置に配置した図である。選択された領域をフーリエ変換することにより、ディフラクトグラムを得ることができる。図１１に示すように、選択された領域に対応する位置にディフラクトグラムを配置することで、軸外の一次収差を可視化することができる。

【0116】

このようにして得られた図１１に示す複数のディフラクトグラムにおいても、図７に示す複数のディフラクトグラムと同様に、軸外の一次収差を計測することができる。

【0117】

本変形例では、１枚のアモルファス像から軸外の一次収差を計測することができるため、容易に軸外の一次収差の計測を行うことができる。

【0118】

２． 第２実施形態
２．１． 透過電子顕微鏡
次に、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１２は、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡２００を模式的に示す図である。図１３は、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡２００の収差補正装置２３０を模式的に示す図である。

【0119】

以下、第２実施形態に係る透過電子顕微鏡２００において、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0120】

上述した透過電子顕微鏡１００では、図２に示すように、収差補正装置３０は、二段の多極子３２ａ，３２ｂを有していた。すなわち、収差補正装置３０は、二段三回場型球面収差補正装置であった。

【0121】

これに対して、透過電子顕微鏡２００では、図１３に示すように、収差補正装置２３０は、三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有している。すなわち、収差補正装置２３０は、三段三回場型球面収差補正装置である。

【0122】

収差補正装置２３０は、三段の多極子（第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂ、第３多極子３２ｃ）と、第１転送レンズ系３４と、第２転送レンズ系３５と、を含んで構成されている。

【0123】

収差補正装置３０では、光軸ＯＰに沿って第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂ、および第３多極子３２ｃが一列に配列されている。

【0124】

第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂ、および第３多極子３２ｃの構成は、上述した第１実施形態における第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂの構成と同様であり、その説明を省略する。

【0125】

第１転送レンズ系３４は、第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間に配置されている。第２転送レンズ系３５は、第２多極子３２ｂと第３多極子３２ｃとの間に配置されている。第２転送レンズ系３５は、第１転送レンズ３５ａと、第２転送レンズ３５ｂと、を有している。

【0126】

第１転送レンズ系３４および第２転送レンズ系３５の構成は、上述した第１実施形態における転送レンズ系３４の構成と同様であり、その説明を省略する。

【0127】

収差補正装置３０では、上述したように、第１多極子３２ａで発生した三回非点収差は、第２多極子３２ｂで発生した三回非点収差によって相殺された。しかしながら、収差補正装置３０では、第１多極子３２ａおよび第２多極子３２ｂが発生させる一対の三回場によって三回非点収差を相殺することで、五次の収差である六回非点収差が新たに発生する。

【0128】

そこで収差補正装置２３０では、第１多極子３２ａ、第２多極子３２ｂ、および第３多極子３２ｃが発生させる三回場を相対的に特定の角度に設定することによって、六回非点収差を相殺している。

【0129】

２．２． 収差補正方法
次に、第２実施形態に係る収差補正方法について説明する。

【0130】

第２実施形態に係る収差補正方法は、軸外の二回非点収差を補正する工程（ステップＳ１０２）、スリーローブ収差を補正する工程（ステップＳ１０８）が、第１実施形態に係る収差補正方法と異なる。第２実施形態に係る収差補正方法のその他の工程は、第１実施形態に係る収差補正方法と同様である。

【0131】

以下、第２実施形態に係る収差補正方法において、第１実施形態に係る収差補正方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

【0132】

まず、軸外の二回非点収差を補正する工程（ステップＳ１０２）について説明する。

【0133】

本実施形態では、軸外の二回非点収差の補正は、第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間に配置された第１転送レンズ系３４、および第２多極子３２ｂと第３多極子３２ｃとの間に配置された第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることで行われる。

【0134】

図１４は、第１転送レンズ系３４および第２転送レンズ系３５の励磁を変化させて、軸外の二回非点収差を補正している様子を示す図である。図１５は、第１転送レンズ系３４の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを模式的に示す図である。図１６は、第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることによって変化する軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを模式的に示す図である。

【0135】

上述した収差補正装置３０は二段の多極子３２ａ，３２ｂを有しているため、軸外の二回非点収差の三回対称成分は特定の１つの方向を向く。すなわち、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムにおいて、二回非点収差が描く三角形の向きは常に同じである。

【0136】

これに対して、収差補正装置２３０は三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有しているため、軸外の二回非点収差の三回対称成分は様々な方向を向く。すなわち、撮影された視野の位置に対応するように配置された複数のディフラクトグラムにおいて、二回非点収差が描く三角形は様々な方向を向く。

【0137】

そのため、本実施形態では、図１４に示すように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図
１５に示すように、Ａ方向（所定の方向）の軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを変化させることができ、Ａ方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを補正することができる。

【0138】

また、同様に、第１転送レンズ３５ａおよび第２転送レンズ３５ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３５ａおよび第２転送レンズ３５ｂの両方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図１６に示すように、Ａ方向とは異なるＢ方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを変化させることができ、Ｂ方向の軸外の二回非点収差の三回対称成分Ｏを補正することができる。

【0139】

上記のように、第１転送レンズ系３４および第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることにより、三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する収差補正装置２３０を備えた透過電子顕微鏡３００において、軸外の二回非点収差を補正することができる。

【0140】

次に、スリーローブ収差を補正する工程（ステップＳ１０８）について説明する。

【0141】

本実施形態では、スリーローブ収差の補正は、第１多極子３２ａと第２多極子３２ｂとの間に配置された第１転送レンズ系３４、および第２多極子３２ｂと第３多極子３２ｃとの間に配置された第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることで行われる。

【0142】

図１７は、第１転送レンズ系３４および第２転送レンズ系３５の励磁を変化させて、スリーローブ収差を補正している様子を示す図である。図１８は、第１転送レンズ系３４の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差Ｔを模式的に示す図である。図１９は、第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることによって変化するスリーローブ収差Ｔを模式的に示す図である。

【0143】

ここで、上述した収差補正装置３０は二段の多極子３２ａ，３２ｂを有しているため、スリーローブ収差は特定の１つの方向を向く。これに対して、収差補正装置２３０は三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有しているため、スリーローブ収差は様々な方向を向く。

【0144】

そのため、本実施形態では、図１７に示すように、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図１８に示すように、Ｃ方向（所定の方向）のスリーローブ収差Ｔを変化させることができ、Ｃ方向のスリーローブ収差Ｔを補正することができる。

【0145】

また、同様に、第１転送レンズ３５ａおよび第２転送レンズ３５ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。これにより、図１９に示すように、Ｃ方向とは異なるＤ方向のスリーローブ収差Ｔを変化させることができ、Ｄ方向のスリーローブ収差Ｔを補正することができる。

【0146】

上記のように、第１転送レンズ系３４および第２転送レンズ系３５の励磁を変化させることにより、三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する収差補正装置２３０を備える透過電子顕微鏡３００において、スリーローブ収差を補正することができる。

【0147】

第２実施形態に係る収差補正方法では、三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する収差補正装置２３０を備えた透過電子顕微鏡２００において、軸外の二回非点収差を補正することができる。

【0148】

３． 第３実施形態
３．１． 電子顕微鏡
次に、第３実施形態に係る透過電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図２０は、第３実施形態に係る透過電子顕微鏡３００を模式的に示す図である。

【0149】

以下、第３実施形態に係る透過電子顕微鏡３００において、第１実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0150】

透過電子顕微鏡３００は、図２０に示すように、処理部４０が、第１計測部４８ａと、第２計測部４８ｂと、第１転送レンズ系制御部４９ａと、第２転送レンズ系制御部４９ｂと、判定部４９ｃと、を含む点で、透過電子顕微鏡１００と異なる。

【0151】

第１計測部４８ａは、軸外の一次収差を計測する処理を行う。第１計測部４８ａは、例えば、偏向コイル２１および撮像装置２２を制御して、視野を移動させつつ複数のアモルファス像を撮影して複数のアモルファス像を取得する処理を行う。そして、第１計測部４８ａは、複数のアモルファス像をフーリエ変換して複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得し、軸外の一次収差を計測する。第１計測部４８ａは、複数のディフラクトグラムから軸外の二回非点収差の三回対称成分を定量化する。

【0152】

第１転送レンズ系制御部４９ａは、第１計測部４８ａの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う。第１転送レンズ系制御部４９ａは、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が強くなるように変化させる、または第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂの両方を励磁が弱くなるように変化させる。

【0153】

第２計測部４８ｂは、軸上収差を計測する処理を行う。第２計測部４８ｂは、例えば、ディフラクトグラムタブローを作成して、軸上収差を計測する。第２計測部４８ｂは、照射系の偏向コイル（軸合わせ用コイル１３）および撮像装置２２を制御して、入射ビームを１〜２度程度傾け、方位角を次々に変えて撮影してアモルファス像を取得する処理を行う。そして、第２計測部４８ｂは、複数のアモルファス像をフーリエ変換して複数のアモルファス像に対応する複数のディフラクトグラムを取得し、軸上収差を計測する。

【0154】

第２転送レンズ系制御部４９ｂは、第２計測部４８ｂの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う。第２転送レンズ系制御部４９ｂは、第１転送レンズ３４ａおよび第２転送レンズ３４ｂのうちの一方を励磁が強くなるように変化させて、他方を励磁が弱くなるように変化させる。

【0155】

ここで、第２転送レンズ系制御部４９ｂがスリーローブ収差を補正するために転送レンズ系３４の励磁を変化させたことにより、再び軸外の二回非点収差が導入される場合がある。そのため、判定部４９ｃは、軸外の二回非点収差が補正されたか否かを判定する処理を行う。

【0156】

判定部４９ｃは、例えば、複数のディフラクトグラムに基づき定量化された軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値に基づいて判定を行う。判定部４９ｃは、軸外の二回非点収差の三回対称成分の定量値が所定値以下の場合に軸外の二回非点収差が補正されたと判断し、所定値より大きい場合に軸外の二回非点収差が補正されていないと判断する。

【0157】

３．２． 透過電子顕微鏡の動作
次に、第３実施形態に係る透過電子顕微鏡３００の動作について説明する。本実施形態
では、第１計測部４８ａ、第２計測部４８ｂ、第１転送レンズ系制御部４９ａ、および第２転送レンズ系制御部４９ｂによって、軸外の二回非点収差の補正が行われる。すなわち、透過電子顕微鏡３００では、自動で、軸外の二回非点収差の補正を行うことができる。

【0158】

図２１は、第３実施形態に係る透過電子顕微鏡３００の動作の一例を示すフローチャートである。

【0159】

例えば、ユーザーが操作部５０を介して処理部４０に収差補正の開始を要求すると、処理部４０は操作部５０からの操作信号を受け付けて収差補正処理を開始する。

【0160】

まず、第１計測部４８ａが軸外の一次収差を計測する処理を行う（ステップＳ３００）。

【0161】

次に、第１転送レンズ系制御部４９ａが、第１計測部４８ａの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う（ステップＳ３０２）。

【0162】

次に、第２計測部４８ｂが軸上収差を計測する処理を行う（ステップＳ３０４）。

【0163】

次に、第２転送レンズ系制御部４９ｂが、第２計測部４８ｂの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う（ステップＳ３０６）。

【0164】

次に、判定部４９ｃは、軸外の二回非点収差が補正されたか否かの判定を行う（ステップＳ３０８）。

【0165】

軸外の二回非点収差が補正されていないと判断された場合（ステップＳ３０８でＮｏの場合）、再び、ステップＳ３００に戻って、ステップＳ３００〜ステップＳ３０８の処理を行う。

【0166】

一方、軸外の二回非点収差が補正されたと判断された場合（ステップＳ３０８でＹｅｓの場合）、処理部４０は処理を終了する。

【0167】

以上の処理により、軸外の二回非点収差を補正することができる。

【0168】

透過電子顕微鏡３００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0169】

透過電子顕微鏡３００は、軸外の一次収差を計測する第１計測部４８ａと、第１計測部４８ａの計測結果に基づいて、軸外の二回非点収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う第１転送レンズ系制御部４９ａと、を含む。そのため、透過電子顕微鏡３００では、軸外の二回非点収差を補正することができる。また、透過電子顕微鏡３００では、軸外の二回非点収差を自動で補正することができるため、容易に軸外の二回非点収差の補正を行うことができる。

【0170】

透過電子顕微鏡３００は、さらに、軸上収差を計測する第２計測部４８ｂと、第２計測部４８ｂの計測結果に基づいて、スリーローブ収差が補正されるように転送レンズ系３４の励磁を変化させる制御を行う第２転送レンズ系制御部４９ｂと、を含む。そのため、透過電子顕微鏡３００では、軸外の二回非点収差を補正することにより導入されるスリーローブ収差を補正することができる。また、透過電子顕微鏡３００では、スリーローブ収差を自動で補正することができるため、容易にスリーローブ収差の補正を行うことができる
。

【0171】

なお、上記では、透過電子顕微鏡３００が二段の多極子３２ａ，３２ｂを有する収差補正装置３０を含んで構成されている例について説明したが、透過電子顕微鏡３００は三段の多極子３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する収差補正装置２３０を含んで構成されていてもよい。この場合でも、透過電子顕微鏡３００では、上記と同様に、軸外の二回非点収差の補正の自動化が可能である。

【0172】

また、上記では、処理部４０が、図２１に示すフローチャートに従って収差補正処理を行う例について説明したが、処理部４０は図３に示すフローチャートに従って収差補正処理を行ってもよい。このとき、図３に示すステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８の処理は、それぞれ図２１に示すステップＳ３００、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４、ステップＳ３０６の処理と同様に行われてもよい。また、図３に示すステップＳ１０４、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２の処理は、判定部４９ｃが行ってもよい。

【0173】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0174】

上述した第１実施形態では、収差補正装置３０が二段の多極子を有する場合について説明し、第２実施形態では、収差補正装置３０が三段の多極子を有する場合について説明したが、収差補正装置が四段以上の複数段の多極子を有する場合についても、本発明に係る収差補正方法を同様に適用できる。

【0175】

また、上述した実施形態では、収差補正装置３０，２３０の各多極子が三回場（三回対称場）を発生させる例について説明したが、収差補正装置３０，２３０の各多極子が発生させる場は、上述したようにＮ回場であってもよい。各多極子が発生させる場が三回場でない場合、軸外の二回非点は三回以外の対称性を持つ場合がある。各多極子が発生させる場が三回場でない場合、転送レンズ系の励磁を変化させて軸外の二回非点収差を補正したときにスリーローブ収差以外の軸上収差が導入される場合がある。このような場合であっても、上述した各多極子が発生させる場が三回場である場合と同様に、本発明に係る収差補正方法を適用できる。

【0176】

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。

【符号の説明】

【0177】

１０…電子源、１２…集束レンズ、１３…軸合わせ用コイル、１４…対物レンズ、１６…試料ステージ、１７…試料ホルダー、１８…中間レンズ、２０…投影レンズ、２１…偏向コイル、２２…撮像装置、３０…収差補正装置、３１…収差補正電源コントローラ、３２ａ…第１多極子、３２ｂ…第２多極子、３２ｃ…第３多極子、３４…第１転送レンズ系、３４ａ…第１転送レンズ、３４ｂ…第２転送レンズ、３５…第２転送レンズ系、３５ａ…第１転送レンズ、３５ｂ…第２転送レンズ、３６…転送レンズ系、３６ａ…第１転送レンズ、３６ｂ…第２転送レンズ、３８…ポストコレクタレンズ、４０…処理部、４２…収差補正装置制御部、４４…撮像装置制御部、４６…ＴＥＭ制御部、４８ａ…第１計測部、４８ｂ…第２計測部、４９ａ…第１転送レンズ系制御部、４９ｂ…第２転送レンズ系制御部
、４９ｃ…判定部、５０…操作部、５２…表示部、５４…記憶部、１００…透過電子顕微鏡、２００…透過電子顕微鏡、２３０…収差補正装置、３００…透過電子顕微鏡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】