特許 7498212 電子顕微鏡および収差測定方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】電子顕微鏡および収差測定方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/147 20060101AFI20240604BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20240604BHJP

   H01J 37/153 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

H01J37/147 A

H01J37/28 C

H01J37/153 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022053654

(22)【出願日】2022-03-29

(65)【公開番号】P2023146461

(43)【公開日】2023-10-12

【審査請求日】2023-06-12

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】沢田 英敬

(72)【発明者】

【氏名】金子 武司

(72)【発明者】

【氏名】森下 茂幸

(72)【発明者】

【氏名】河野 祐二

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０１５９８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３９１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４０７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３７７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２３６６８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００６６９６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を集束し、集束した電子線で試料を走査する照射光学系と、
前記試料を透過した電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した電子線を検出する検出器と、
前記照射光学系および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記照射光学系に、電子線で前記試料を走査させ、
前記偏向器に、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線を複数回偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線のうち、前記試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を前記検出器に入射させて、一回の走査で互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査像を取得する、電子顕微鏡。

【請求項2】

請求項１において、
前記偏向器と前記検出器との間に配置され、前記検出器で検出される電子線の前記入射角度範囲を制限する絞りを含む、電子顕微鏡。

【請求項3】

請求項１または２において、
互いに異なる前記入射角度範囲の条件で得られた複数の画像に基づいて、収差を計算する、演算部を含む、電子顕微鏡。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記偏向器は、静電偏向器である、電子顕微鏡。

【請求項5】

電子顕微鏡における収差測定方法であって、
電子線で試料を走査し、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線を複数回偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線のうち、前記試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を検出器に入射させて、一回の走査で互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査像を取得する工程と、
互いに異なる入射角度範囲の条件で得られた複数の走査像に基づいて、収差を計算する工程と、
を含む、収差測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子顕微鏡および収差測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

走査透過電子顕微鏡（scanning transmission electron microscope、ＳＴＥＭ）は、原子レベルの極めて高い空間分解能が得られる電子顕微鏡として、注目を集めている。このような走査透過電子顕微鏡では、収差の低減が重要であり、収差を低減するためには収差を正確に測定する必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、分割型検出器を搭載した走査透過電子顕微鏡における収差測定方法が開示されている。特許文献１に開示された収差測定方法では、分割型検出器を用いて複数の検出領域の各々から明視野像および暗視野像を同時に取得し、同時に取得された明視野像および暗視野像を用いて各収差係数の算出を行う。特許文献１に開示された収差測定方法では、ずれの少ない暗視野像を位置の基準として用いるので、収差係数の測定精度を向上できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２２９７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された収差測定方法では、上述したように、分割型検出器を用いなければならなかった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る電子顕微鏡の一態様は、
電子線を集束し、集束した電子線で試料を走査する照射光学系と、
前記試料を透過した電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した電子線を検出する検出器と、
前記照射光学系および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記照射光学系に、電子線で前記試料を走査させ、
前記偏向器に、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線を複数回偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線のうち、前記試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を前記検出器に入射させて、一回の走査で互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査像を取得する。

【0007】

このような電子顕微鏡では、制御部が、偏向器に電子線の照射位置ごとに試料を透過した電子線を偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに試料を透過した電子線のうち、試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を検出器に入射させる。そのため、このような電子顕微鏡では、分割型検出器を用いることなく、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査透過電子顕微鏡像を取得できる。

【0008】

本発明に係る収差測定方法の一態様は、
電子顕微鏡における収差測定方法であって、
電子線で試料を走査し、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線を複数回偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに前記試料を透過した電子線のうち、前記試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を検出器に入射させて、一回の走査で互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査像を取得する工程と、
互いに異なる入射角度範囲の条件で得られた複数の走査像に基づいて、収差を計算する工程と、
を含む。

【0009】

このような収差測定方法では、偏向器に電子線の照射位置ごとに試料を透過した電子線を偏向させることによって、電子線の照射位置ごとに試料を透過した電子線のうち、試料に対する入射角度範囲が互いに異なる電子線を検出器に入射させる。そのため、このような収差測定方法では、分割型検出器を用いることなく、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数の走査透過電子顕微鏡像を取得できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【図2】ＳＴＥＭ像を取得する際の、試料と収差の関係を示す図。

【図3】検出器を移動させたときの、ＳＴＥＭ像と幾何収差の関係を示す図。

【図4】光軸上を通過した電子線が形成する明視野ＳＴＥＭ像を模式的に示す図。

【図5】所定の収束角αの電子線が形成する明視野ＳＴＥＭ像を模式的に示す図。

【図6】本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の動作を説明するための図。

【図7】本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の動作を説明するための図。

【図8】絞りとコンデンサー絞りの影を模式的に示す図。

【図9】入射角度範囲が互いに異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を生成する手法を説明するための図。

【図10】第２変形例に係る電子顕微鏡の構成を示す図。

【図11】入射角度範囲が互いに異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を生成する手法を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

１． 電子顕微鏡
まず、本発明の一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、本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

【0013】

電子顕微鏡１００は、図１に示すように、照射光学系１０と、偏向器２０と、絞り３０と、検出器４０と、制御部５０と、演算部６０と、を含む。電子顕微鏡１００は、電子線ＥＢで試料Ｓを走査して走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を取得する走査透過電子顕微鏡である。

【0014】

照射光学系１０は、電子線ＥＢを集束し、集束した電子線ＥＢで試料Ｓを走査する。照射光学系１０は、電子線源１２と、コンデンサー絞り１４と、走査偏向器１６と、を含む。図示はしないが、照射光学系１０は、さらに、コンデンサーレンズと、対物レンズと、収差補正装置と、を含む。

【0015】

電子線源１２は、電子線ＥＢを放出する。電子線源１２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ＥＢを放出する電子銃である。

【0016】

コンデンサー絞り１４は、電子線源１２から放出された電子線ＥＢの収束角を決定する
。コンデンサー絞り１４には複数の絞り孔が設けられており、絞り孔を切り替えることで電子線ＥＢの収束角を調整できる。

【0017】

電子線源１２から放出された電子線ＥＢは、コンデンサーレンズおよび対物レンズで集束される。照射光学系１０には、収差補正装置が組み込まれており、照射光学系１０の収差を補正できる。電子顕微鏡１００では、演算部６０が収差を測定し、制御部５０が演算部６０における収差の測定結果に基づいて収差補正装置を制御する。

【0018】

走査偏向器１６は、集束された電子線ＥＢを二次元的に偏向する。走査偏向器１６で電子線ＥＢを偏向することによって、集束された電子線ＥＢで試料Ｓを走査できる。

【0019】

図示はしないが、試料Ｓは試料ステージによって支持されている。

【0020】

偏向器２０は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを二次元的に偏向させる。偏向器２０は、試料Ｓの後段に配置されている。偏向器２０は、静電場を発生させて、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを偏向させる静電偏向器である。偏向器２０は、例えば、磁場を発生させて電子線ＥＢを偏向させる磁場コイルに比べて、高速に電子線ＥＢを偏向できる。偏向器２０は、例えば、ナノ秒オーダーで電子線ＥＢを偏向できる。

【0021】

絞り３０は、検出器４０の前段に配置されている。絞り３０は、偏向器２０と検出器４０との間に配置されている。絞り３０は、例えば、明視野絞りである。絞り３０によって、試料Ｓを透過した電子線ＥＢから所望の入射角度範囲の電子線ＥＢを抽出できる。入射角度範囲は、試料Ｓに対する電子線ＥＢの入射角度の範囲である。

【0022】

図示はしないが、電子顕微鏡１００は、結像光学系を有しており、試料Ｓを透過した電子線ＥＢは結像光学系によって検出器４０に導かれる。

【0023】

検出器４０は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを検出する。検出器４０は、例えば、明視野ＳＴＥＭ検出器である。明視野ＳＴＥＭ検出器は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢのうち、散乱されずに透過した電子、および小さい角度で散乱した電子を検出する。

【0024】

制御部５０は、電子顕微鏡１００の各部を制御する。制御部５０は、例えば、照射光学系１０および偏向器２０を制御する。制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置と、を含む。制御部５０では、プロセッサで記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種計算処理、各種制御処理を行う。

【0025】

演算部６０は、照射光学系１０の収差を計算する。演算部６０は、例えば、ＣＰＵやＤＳＰなどのプロセッサと、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置と、を含む。演算部６０では、プロセッサで記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種計算処理を行う。

【0026】

２． 収差測定方法
２．１． 原理
次に、収差測定方法について説明する。図２は、ＳＴＥＭ像を取得する際の、試料Ｓと収差の関係を示す図である。

【0027】

試料Ｓは、対物レンズ１８の前方焦点面１８ａから焦点距離だけ離れた位置に配置されている。また、検出器４０の検出面は、試料Ｓからカメラ長だけ離れた位置に配置されて
いる。図２では、電子線ＥＢが対物レンズ１８の前方焦点面１８ａを通過し、対物レンズ１８の収束作用によって試料Ｓに向かって収束する様子を示している。

【0028】

収束角αは試料Ｓに対する電子線ＥＢの収束角であり、方位角θは試料Ｓ上での電子線ＥＢの方位角である。幾何収差が無い場合、各電子線はその収束角αおよび方位角θに関わりなく、破線で示すように、試料Ｓの一点に集中する。これに対して、収差（幾何収差）がある場合、検出器４０の検出面上で電子線ＥＢの到達する場所が収束角αごとに異なる。

【0029】

図３は、検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させたときの、ＳＴＥＭ像と幾何収差の関係を示す図である。なお、図３には、さらに、前方焦点面１８ａにおける角度空間の概念的な図と、収差による試料Ｓ面上での電子線ＥＢの照射位置の変化を示す模式図と、を図示している。図４は、光軸上を通過した電子線ＥＢが形成する明視野ＳＴＥＭ像を模式的に示す図であり、図５は、所定の収束角αの電子線ＥＢが形成する明視野ＳＴＥＭ像を模式的に示す図である。

【0030】

幾何収差がない場合、検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させても、位置Ａで検出される電子線ＥＢの試料Ｓ上での照射位置と、位置Ｂで検出される電子線ＥＢの試料Ｓ上での照射位置は、同じである。そのため、検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させても、ＳＴＥＭ像の視野ずれは生じない。

【0031】

これに対して、幾何収差がある場合、検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させると、位置Ａで検出される電子線ＥＢの試料Ｓ上での照射位置と、位置Ｂで検出される電子線ＥＢの試料Ｓ上での照射位置には、幾何収差に応じたずれが生じる。そのため、図４および図５に示すように、検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させると、ＳＴＥＭ像に視野ずれが生じる。

【0032】

検出器４０を位置Ａから位置Ｂに移動させたことによる視野ずれを、Ｆ_α，θで表したとすると、その逆方向のベクトルが収束角α、方位角θにおける幾何収差ベクトルＧ_α，θである。

【0033】

一方、対物レンズ１８の前方焦点面１８ａは、電子線ＥＢの角度空間面である。すなわち、図２で概念的に示すように、前方焦点面１８ａ上の電子線ＥＢの各位置を極座標で表すと、その動径成分および角度成分は、それぞれ、収束角α及び方位角θにより一義的に表すことができる。また、前方焦点面１８ａでの収差関数χは、これら収束角αおよび方位角θの関数である各波面収差の和で表される。原子レベルでの高分解能観察では軸上収差のみを扱うことを考慮すると、収差関数χ（α，θ）は、次のように表される。

【0034】

χ（α，θ）＝焦点ズレ（デフォーカス）＋２回非点
＋軸上コマ＋３回非点
＋球面収差＋スター収差＋４回非点
＋４次のコマ＋Ｔｈｒｅｅｌｏｂｅ収差＋５回非点
＋５次の球面収差＋６回非点・・・
すなわち、収差関数χ（α，θ）は、次式（１）で表される。

【0035】

【数1】

【0036】

幾何収差ベクトルＧ_α,θの収束角方向および方位角方向における各成分Ｇ_α、Ｇ_θは、この収差関数χについて収束角αおよび方位角θのそれぞれで偏微分することで得られる。

【0037】

【数2】

【0038】

つまり、収束角α及び方位角θの複数の組のそれぞれにおける明視野像を取得することで、その組の数だけ幾何収差ベクトルＧ_α,θが得られ、これらに対して最小二乗法等の数学的処理を行うことで、各収差係数を算出することができる。

【0039】

２．２． 動作
次に、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で収差を測定するときの動作について説明する。

【0040】

図６および図７は、電子顕微鏡１００の動作を説明するための図である。

【0041】

まず、図１に示すように、検出器４０の前に絞り３０を配置する。次に、照射光学系１０で電子線源１２から放出された電子線ＥＢを収束させる。このとき、コンデンサー絞り１４を通過した電子線ＥＢの中心が、絞り３０の中心を通るように、絞り３０の位置を調整する。電子線ＥＢが絞り３０を通過することによって、検出器４０で検出される電子線ＥＢの収束角αおよび方位角θの範囲が制限される。すなわち、電子線ＥＢが絞り３０を通過することによって、検出器４０で検出される電子線ＥＢの入射角度範囲が制限される。入射角度範囲は、収束角αおよび方位角θの範囲である。

【0042】

次に、制御部５０が、走査偏向器１６に電子線ＥＢの走査を開始させ、偏向器２０に試料Ｓ上における電子線ＥＢの照射位置ごと（１画素ごと）に、電子線ＥＢを複数回偏向させる。

【0043】

偏向器２０に電子線ＥＢを偏向させることによって、図６および図７に示すように、試料Ｓを透過した電子線ＥＢのうち、入射角度範囲が互いに異なる電子線ＥＢを検出器４０に入射させることができる。偏向器２０において、電子線ＥＢの偏向方向および偏向量を変えることで、異なる収束角αの範囲および方位角θの範囲の電子線ＥＢを検出器４０に入射できる。

【0044】

図８は、絞り３０とコンデンサー絞り１４の影２を模式的に示す図である。図８では、
偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させたときに、絞り３０を通過する電子線ＥＢにハッチングを施している。

【0045】

偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させることによって、固定された絞り３０に対してコンデンサー絞り１４の影２が移動する。そのため、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させることによって、所望の入射角度範囲の電子線ＥＢを絞り３０で抽出できる。

【0046】

図８に示す例では、１つの照射位置において（１つの画素において）、電子線ＥＢを２０回偏向させて、入射角度範囲が互いに異なる電子線ＥＢを２１回検出する。なお、１つの照射位置で電子線ＥＢを偏向させる回数は、測定対象となる収差の種類や、測定の精度などに応じて適宜設定可能である。

【0047】

図９は、入射角度範囲が互いに異なる条件で得られたＳＴＥＭ像を生成する手法を説明するための図である。

【0048】

電子顕微鏡１００では、例えば、電子線ＥＢで試料Ｓをラスター走査する。図９に示す例では、まず、電子線ＥＢで照射位置Ｐ１を照射し、電子線ＥＢを移動させて照射位置Ｐ２を照射することを繰り返し、最後に照射位置ＰＮを照射して、試料Ｓの走査を終了する。このとき、各照射位置において、取得するＳＴＥＭ像の数に応じて、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させる。

【0049】

図９に示す例では、Ｍ枚のＳＴＥＭ像Ｉ－１～Ｉ－Ｍを取得するために、各照射位置において、図１に示すように検出器４０で電子線ＥＢを検出した後、図６および図７に示すように偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させるごとに検出器４０で電子線ＥＢを検出することをＭ－１回繰り返す。

【0050】

例えば、照射位置Ｐ１において、図１に示すように検出器４０で電子線ＥＢを検出した後、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させるごとに検出器４０で電子線ＥＢを検出することをＭ－１回繰り返す。この結果、ＳＴＥＭ像Ｉ－１～Ｉ－Ｍの各々における、照射位置Ｐ１に対応する画素について電子線ＥＢの強度データが得られる。

【0051】

次に、電子線ＥＢを照射位置Ｐ１から照射位置Ｐ２に移動させ、照射位置Ｐ２において検出器４０で電子線ＥＢを検出した後、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させるごとに検出器４０で電子線ＥＢを検出することをＭ－１回繰り返す。この結果、ＳＴＥＭ像Ｉ－１～Ｉ－Ｍの各々における、照射位置Ｐ２に対応する画素について電子線ＥＢの強度データが得られる。

【0052】

各照射位置に対してこの動作を繰り返して、最後に、電子線ＥＢを照射位置ＰＮ－１から照射位置ＰＮに移動させ、照射位置ＰＮにおいて検出器４０で電子線ＥＢを検出した後、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させるごとに検出器４０で電子線ＥＢを検出することをＭ－１回繰り返す。この結果、ＳＴＥＭ像Ｉ－１～Ｉ－Ｍの各々における、照射位置ＰＮに対応する画素について電子線ＥＢの強度データが得られる。

【0053】

このようにして、Ｍ枚のＳＴＥＭ像Ｉ－１～Ｉ－Ｍを得ることができる。

【0054】

電子顕微鏡１００では、上述したように、電子線ＥＢを走査しながら、電子線ＥＢの照射位置ごとに電子線ＥＢを偏向させることによって、照射位置ごとに試料Ｓに対する入射角度範囲が互いに異なる電子線ＥＢを検出器４０に入射させることができる。そのため、電子顕微鏡１００では、１回の走査で、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を取得できる。例えば、図８に示す例では、１回の走査で、互いに入射角度
範囲が異なる条件で得られた２１枚のＳＴＥＭ像を取得できる。

【0055】

演算部６０は、上述した「２．１． 原理」で説明した手法を用いて、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像に基づいて、収差を計算する。制御部５０は、演算部６０における収差の計算結果に基づいて、収差補正装置を動作させる。これにより、照射光学系１０の収差を補正できる。

【0056】

３． 効果
電子顕微鏡１００では、制御部５０は、照射光学系１０に電子線ＥＢで試料Ｓを走査させ、偏向器２０に電子線ＥＢの照射位置ごとに試料Ｓを透過した電子線ＥＢを偏向させることによって、電子線ＥＢの照射位置ごとに試料Ｓを透過した電子線ＥＢのうち、試料Ｓに対する入射角度範囲が互いに異なる電子線ＥＢを検出器４０に入射させる。そのため、電子顕微鏡１００では、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を取得できる。

【0057】

例えば、従来の収差測定方法として、ｎｍオーダーの金微粒子を標準試料として用い、Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｏｃｕｓ像とＵｎｄｅｒ Ｆｏｃｕｓ像（あるいはＯｖｅｒ Ｆｏｃｕｓ像）を用いて、Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｅ ｓｈａｐｅを計算し収差を見積もる手法が知られている。この手法では、標準試料を用いなければならない。これに対して、電子顕微鏡１００では、標準試料を用いることなく、収差を測定できる。

【0058】

また、例えば、従来の収差測定方法として、ロンキグラム（Ronchigram）から収差を計算する手法が知られている。ロンキグラムを取得するためには、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラが必要となる。

【0059】

また、例えば、従来の収差測定方法として、分割型検出器を用いて収差を測定する手法が知られている。この手法では、分割型検出器の検出領域ごとに明視野像を取得し、明視野像間の視野ずれに基づいて、収差を計算する。そのため、分割型検出器が必要となる。

【0060】

これに対して、電子顕微鏡１００では、明視野ＳＴＥＭ検出器を用いて、収差を測定することができる。そのため、電子顕微鏡１００では、ＣＣＤカメラや、ＣＭＯＳカメラ、分割型検出器が不要である。

【0061】

電子顕微鏡１００では、収差を測定するための複数のＳＴＥＭ像を１回の走査で同時に取得できる。そのため、試料Ｓのドリフトによる収差の測定誤差を低減できる。

【0062】

電子顕微鏡１００では、偏向器２０と検出器４０との間に配置され、検出器４０で検出される電子線ＥＢの入射角度範囲を制限する絞り３０を含む。電子顕微鏡１００では、偏向器２０で電子線ＥＢを偏向させることによって、所望の入射角度範囲の電子線ＥＢを絞り３０で抽出できる。例えば、絞り３０の絞り孔の径を切り替えることによって、入射角度範囲を変更できる。

【0063】

電子顕微鏡１００では、偏向器２０は、静電偏向器である。そのため、例えば、偏向器２０として磁場コイルを用いた場合に比べて、高速に電子線ＥＢを偏向できる。したがって、互いに入射角度範囲が異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を短時間で取得できる。

【0064】

４． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実
施が可能である。

【0065】

（１）第１変形例
上述した実施形態では、偏向器２０と検出器４０との間の絞り３０として、明視野絞りを用いた場合について説明したが、検出器４０で検出される電子線ＥＢの入射角度範囲を制限できれば絞り３０として、明視野絞り以外の絞りを用いてもよい。

【0066】

（２）第２変形例
図１０は、第２変形例に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

【0067】

上述した実施形態では、図１に示すように、絞り３０を用いて検出器４０で検出される電子線ＥＢの入射角度範囲を制限したが、図１０に示すように、絞り３０を用いずに、検出器４０の検出領域を小さくすることによって、検出器４０で検出される電子線ＥＢの入射角度範囲を制限してもよい。

【0068】

（３）第３変形例
上述した実施形態では、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを検出する検出器４０が、明視野ＳＴＥＭ検出器である場合について説明したが、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを検出する検出器４０は、円環状の検出領域を有する暗視野ＳＴＥＭ検出器であってもよい。

【0069】

（４）第４変形例
図１１は、入射角度範囲が互いに異なる条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を生成する手法を説明するための図である。図１１に示すａ～ｕは、絞り３０で抽出した入射角度範囲を表している。

【0070】

入射角度範囲ａ、入射角度範囲ｂ、入射角度範囲ｄ、入射角度範囲ｆ、入射角度範囲ｈの条件で得られた複数のＳＴＥＭ像を取得する場合に、演算部６０は、まず、走査偏向器１６による電子線ＥＢの走査および偏向器２０による電子線ＥＢの偏向と同期して、検出器４０による検出結果を取得する。これにより、図１１に示すＳＴＥＭ像Ｉを得ることができる。ＳＴＥＭ像Ｉでは、照射位置ごとに、互いに異なる入射角度範囲の条件で得られた検出結果が、時系列に並んでいる。

【0071】

例えば、ＳＴＥＭ像Ｉでは、まず、照射位置Ｐ１における、入射角度範囲ａの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｂの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｄの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｆの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｈの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報が、この順で並んでいる。照射位置Ｐ１の次には、照射位置Ｐ２における、入射角度範囲ａの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｂの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｄの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｆの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報、入射角度範囲ｈの条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報が、この順で並んでいる。このようにＳＴＥＭ像Ｉでは、照射位置Ｐ１から照射位置ＰＮまで、各入射角度範囲の条件で得られた電子線ＥＢの強度の情報が並んでいる。

【0072】

演算部６０は、ＳＴＥＭ像Ｉから、入射角度範囲の条件ごとに、各照射位置における強度の情報を取得して、入射角度範囲ａの条件で得られたＳＴＥＭ像、入射角度範囲ｂの条件で得られたＳＴＥＭ像、入射角度範囲ｄの条件で得られたＳＴＥＭ像、入射角度範囲ｆの条件で得られたＳＴＥＭ像、入射角度範囲ｈの条件で得られたＳＴＥＭ像を生成する。

【0073】

このようにして、１つのＳＴＥＭ像Ｉから入射角度範囲が互いに異なる条件で得られた
複数のＳＴＥＭ像を生成できる。

【0074】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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】

【0075】

１０…照射光学系、１２…電子線源、１６…走査偏向器、１８…対物レンズ、１８ａ…前方焦点面、２０…偏向器、４０…検出器、５０…制御部、６０…演算部、１００…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】