JP2017174751A - Electron microscope and aberration correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子顕微鏡および収差補正方法に関する。 The present invention relates to an electron microscope and an aberration correction method.
高分解能ＳＴＥＭ観察の際には、二回非点や、コマ収差、フォーカスなどの低次の収差を、頻繁に補正する必要がある。二回非点は、スティグマコイル、もしくは球面収差補正装置の二段の多極子レンズの間に配置された偏向コイルを用いて補正することができる。コマ収差は、偏向コイルを用いて補正することができる。フォーカスは、対物レンズの励磁を変化させることで補正することができる。 In high-resolution STEM observation, it is necessary to frequently correct low-order aberrations such as double astigmatism, coma aberration, and focus. The double astigmatism can be corrected by using a stigma coil or a deflection coil arranged between the two-stage multipole lenses of the spherical aberration correction device. Coma can be corrected using a deflection coil. The focus can be corrected by changing the excitation of the objective lens.
ＳＴＥＭにおいて収差の補正を行う際には、一般的に、ロンチグラムの形状から収差の情報を取得する。例えば、特許文献１には、アモルファス試料のロンチグラム図形の局所領域の自己相関をとり、当該自己相関または当該自己相関のフーリエ解析から開口面上における局所角度領域から計算される電子線の収差を検出し、当該検出結果に基づいて各収差を計算することを特徴とするロンチグラムを用いた収差測定方法が開示されている。 When aberration correction is performed in the STEM, aberration information is generally acquired from the shape of the Ronchigram. For example, in Patent Document 1, an autocorrelation of a local region of an Ronchigram figure of an amorphous sample is taken, and an aberration of an electron beam calculated from a local angle region on the aperture surface is detected from the autocorrelation or Fourier analysis of the autocorrelation. An aberration measurement method using a Ronchigram is disclosed, wherein each aberration is calculated based on the detection result.
高分解能ＳＴＥＭ観察において、装置が安定するまでの間、二回非点や、コマ収差、フォーカスなどの収差が時間とともに変化してしまい、観察に支障をきたす場合がある。このような場合には、装置が安定するまで、観察を中断しなければならない。 In high-resolution STEM observation, aberrations such as twice astigmatism, coma aberration, and focus change with time until the apparatus is stabilized, which may hinder observation. In such cases, the observation must be interrupted until the device is stable.
図１３は、電子顕微鏡においてレンズに流す電流を大きく変更した後に、コマ収差が時間とともに変化する様子を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing how the coma aberration changes with time after the current flowing through the lens is largely changed in the electron microscope.
装置のモードを切り替える実験や、時間が限られている実験において、装置が安定する前から観察可能になることは、ユーザーの多くが望むことである。 In an experiment for switching the mode of an apparatus or an experiment in which time is limited, it is desired by many users that observation becomes possible before the apparatus is stabilized.
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、時間変化する収差を補正することができる電子顕微鏡および収差補正方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is an electron microscope and an aberration correction method capable of correcting time-varying aberration. Is to provide.
（１）本発明に係る電子顕微鏡は、
光学系の収差を補正するための収差補正素子を備えた電子顕微鏡であって、
前記収差の時間変化を記録する収差記録部と、
前記収差記録部によって記録された前記収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差が補正されるように前記収差補正素子を動作させる制御を行う制御部と、
を含む。
(1) The electron microscope according to the present invention is
An electron microscope provided with an aberration correction element for correcting an aberration of an optical system,
An aberration recording section for recording the time change of the aberration;
A control unit that performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on information on the time variation of the aberration recorded by the aberration recording unit;
including.
このような電子顕微鏡では、制御部が収差記録部によって記録された収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる制御を行うため、時間変化する収差を補正することができる。したがって、このような電子顕微
鏡では、光学系の収差が時間変化している場合であっても、収差が補正された状態を保つことができる。
In such an electron microscope, the control unit controls the operation of the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on the information on the time-varying aberration recorded by the aberration recording unit. Can be corrected. Therefore, in such an electron microscope, even when the aberration of the optical system changes with time, the state in which the aberration is corrected can be maintained.
（２）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記制御部は、
前記収差の時間変化の情報に基づいて、前記収差の時間変化を予測する処理と、
前記収差の時間変化の予測結果に基づいて、前記収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、
を行ってもよい。
(2) In the electron microscope according to the present invention,
The controller is
A process for predicting the time change of the aberration based on the information of the time change of the aberration;
Based on the prediction result of the time variation of the aberration, a process of performing control to operate the aberration correction element,
May be performed.
このような電子顕微鏡では、収差補正素子を、時間変化する収差が補正されるように動作させることができる。 In such an electron microscope, the aberration correction element can be operated so that the time-varying aberration is corrected.
（３）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記収差記録部は、
ロンチグラムを取得して前記収差を測定し、測定された前記収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第１記録処理と、
前記第１記録処理の後に、再び、ロンチグラムを取得して前記収差を測定し、測定された前記収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第２記録処理と、
を行ってもよい。
(3) In the electron microscope according to the present invention,
The aberration recording unit is
A first recording process for acquiring a Ronchigram, measuring the aberration, recording the measured aberration, and recording a time when the Ronchigram was acquired;
After the first recording process, again, a Ronchigram is acquired to measure the aberration, the measured aberration is recorded, and a second recording process to record the time when the Ronchigram was acquired;
May be performed.
（４）本発明に係る電子顕微鏡は、
光学系の収差を補正するための収差補正素子を備えた電子顕微鏡であって、
前記収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する動作状態記録部と、
前記動作状態記録部によって記録された前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差が補正されるように前記収差補正素子を動作させる制御を行う制御部と、
を含む。
(4) The electron microscope according to the present invention is
An electron microscope provided with an aberration correction element for correcting an aberration of an optical system,
An operation state recording unit for recording a time change of the operation state of the aberration correction element;
A control unit that performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on information on time change of the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit;
including.
このような電子顕微鏡では、制御部が、動作状態記録部によって記録された収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる。ここで、後述するように、収差補正素子の動作状態の時間変化は、収差の時間変化に対応させることができる。したがって、このような電子顕微鏡によれば、時間変化する収差を補正することができる。 In such an electron microscope, the control unit operates the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on the time change information of the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit. . Here, as will be described later, the temporal change in the operation state of the aberration correction element can correspond to the temporal change in aberration. Therefore, according to such an electron microscope, the time-varying aberration can be corrected.
（５）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記制御部は、
前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、前記収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する処理と、
前記収差補正素子の動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、前記収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、
を行ってもよい。
(5) In the electron microscope according to the present invention,
The controller is
A process for predicting a time change in the operation state of the aberration correction element based on information on a time change in the operation state of the aberration correction element;
A process for performing control to operate the aberration correction element based on a prediction result of a temporal change in the operation state of the aberration correction element;
May be performed.
このような電子顕微鏡では、収差補正素子を、時間変化する収差が補正されるように動作させることができる。 In such an electron microscope, the aberration correction element can be operated so that the time-varying aberration is corrected.
（６）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記動作状態記録部は、ユーザーの記録指示に応じて、前記収差補正素子の動作状態を記録するとともに、前記収差補正素子の動作状態を記録した時間を記録する処理を行って
もよい。
(6) In the electron microscope according to the present invention,
The operation state recording unit may perform a process of recording an operation state of the aberration correction element and a time for recording the operation state of the aberration correction element in accordance with a recording instruction from a user.
（７）本発明に係る収差補正方法は、
電子顕微鏡における光学系の収差を補正するための収差補正方法であって、
前記収差の時間変化を記録する収差記録工程と、
前記収差記録工程で記録された前記収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差を補正する収差補正工程と、
を含む。
(7) The aberration correction method according to the present invention includes:
An aberration correction method for correcting aberration of an optical system in an electron microscope,
An aberration recording step for recording time variation of the aberration;
An aberration correction step of correcting the time-varying aberration based on the information of the time variation of the aberration recorded in the aberration recording step;
including.
このような収差補正方法では、時間変化する収差を補正することができる。 With such an aberration correction method, it is possible to correct time-varying aberration.
（８）本発明に係る収差補正方法は、
電子顕微鏡における光学系の収差を補正するための収差補正方法であって、
前記収差を補正するための収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する動作状態記録工程と、
前記動作状態記録工程で記録された前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、前記収差補正素子を動作させて時間変化する前記収差を補正する収差補正工程と、
を含む。
(8) The aberration correction method according to the present invention includes:
An aberration correction method for correcting aberration of an optical system in an electron microscope,
An operation state recording step for recording a time change of an operation state of the aberration correction element for correcting the aberration; and
An aberration correction step of correcting the time-varying aberration by operating the aberration correction element based on the information on the time change of the operation state of the aberration correction element recorded in the operation state recording step;
including.
このような収差補正方法では、時間変化する収差を補正することができる。 With such an aberration correction method, it is possible to correct time-varying aberration.
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． 第１実施形態
１．１． 電子顕微鏡
まず、第１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、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００を模式的に示す図である。
1. 1. First embodiment 1.1. First, an electron microscope according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an electron microscope 100 according to the first embodiment.
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子顕微鏡本体２と、収差補正装置４と、本体制御装置６と、収差補正装置制御装置８と、収差補正装置電源９と、を含む。電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である。また、電子顕微鏡１００は、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）としても機能する。 As shown in FIG. 1, the electron microscope 100 includes an electron microscope main body 2, an aberration correction device 4, a main body control device 6, an aberration correction device control device 8, and an aberration correction device power supply 9. The electron microscope 100 is a transmission electron microscope (TEM). The electron microscope 100 also functions as a scanning transmission electron microscope (STEM).
電子顕微鏡本体２は、光学系や、試料を保持する試料ステージ、ＴＥＭ像やＳＴＥＭ像を撮影するための検出器などを含んで構成されている。 The electron microscope main body 2 includes an optical system, a sample stage for holding a sample, a detector for taking a TEM image and a STEM image, and the like.
収差補正装置４は、電子顕微鏡本体２の光学系（照射系）に組み込まれている。収差補正装置４は、球面収差を補正するための球面収差補正装置である。収差補正装置４は、負の球面収差を作り出し、光学系の正の球面収差を打ち消すことで、光学系の球面収差を補正する。 The aberration correction device 4 is incorporated in the optical system (irradiation system) of the electron microscope main body 2. The aberration correction device 4 is a spherical aberration correction device for correcting spherical aberration. The aberration correction device 4 corrects the spherical aberration of the optical system by creating a negative spherical aberration and canceling out the positive spherical aberration of the optical system.
本体制御装置６は、電子顕微鏡本体２を制御する。また、本体制御装置６は、電子顕微鏡本体２の検出器から出力された信号を受け取り、ＴＥＭ像やＳＴＥＭ像を生成する。本体制御装置６は、ＬＡＮなどのネットワークを介して、収差補正装置制御装置８に接続されている。本体制御装置６は、収差補正装置制御装置８を介して、収差補正装置４を動作させることができる。 The main body control device 6 controls the electron microscope main body 2. In addition, the main body control device 6 receives a signal output from the detector of the electron microscope main body 2 and generates a TEM image or an STEM image. The main body control device 6 is connected to the aberration correction device control device 8 via a network such as a LAN. The main body control device 6 can operate the aberration correction device 4 via the aberration correction device control device 8.
本体制御装置６は、時間変化する光学系の収差を補正するための収差補正処理を行う。この収差補正処理については、後述する「１．２． 電子顕微鏡の動作」で説明する。 The main body control device 6 performs an aberration correction process for correcting the aberration of the optical system that changes over time. This aberration correction process will be described later in “1.2. Operation of electron microscope”.
収差補正装置制御装置８は、収差補正装置４を制御する。収差補正装置制御装置８は、収差補正装置４に所定の電源が供給されるように収差補正装置電源９を制御する。 The aberration correction device control device 8 controls the aberration correction device 4. The aberration correction device control device 8 controls the aberration correction device power supply 9 so that a predetermined power is supplied to the aberration correction device 4.
図２は、電子顕微鏡本体２の光学系を模式的に示す図である。電子顕微鏡本体２の光学系は、図２に示すように、電子銃２０と、３段のレンズからなる第１集束レンズ２２と、転送レンズ２４と、偏向コイル２５ａ，２５ｂと、第２集束レンズ２６と、対物レンズ２７と、中間レンズ２８と、投影レンズ２９と、を含んで構成されている。また、電子顕微鏡本体２の光学系には、収差補正装置４が組み込まれている。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an optical system of the electron microscope main body 2. As shown in FIG. 2, the optical system of the electron microscope main body 2 includes an electron gun 20, a first focusing lens 22 including three stages of lenses, a transfer lens 24, deflection coils 25a and 25b, and a second focusing lens. 26, an objective lens 27, an intermediate lens 28, and a projection lens 29. An aberration correction device 4 is incorporated in the optical system of the electron microscope main body 2.
収差補正装置４は、第１多極子４０と、第１転送レンズ４２と、偏向コイル４４ａ，４４ｂ，４４ｃと、第２転送レンズ４６と、第２多極子４８と、を含んで構成されている。収差補正装置４では、第１多極子４０および第２多極子４８が発生させる２段の多極子場で光学系の球面収差を補正する。 The aberration correction device 4 includes a first multipole element 40, a first transfer lens 42, deflection coils 44a, 44b, and 44c, a second transfer lens 46, and a second multipole element 48. . In the aberration correction device 4, the spherical aberration of the optical system is corrected by a two-stage multipole field generated by the first multipole element 40 and the second multipole element 48.
電子顕微鏡１００が走査透過電子顕微鏡として機能する場合（ＳＴＥＭモードの場合）、電子銃２０から放出された電子線は、第１集束レンズ２２で集束されて、収差補正装置４に入射する。収差補正装置４では、収差（球面収差）が補正される。収差補正装置４を通過した電子線は、転送レンズ２４によって転送され、第２集束レンズ２６および対物レンズ２７で集束されて、試料Ｓに照射される。電子顕微鏡１００は、走査コイル（図示せず）を備えており、走査コイルによって集束された電子線を試料Ｓ上で走査する。試料Ｓを透過した電子線は、中間レンズ２８、投影レンズ２９を介して、検出器（図示せず）で検出される。これにより、ＳＴＥＭ像を取得することができる。 When the electron microscope 100 functions as a scanning transmission electron microscope (in the STEM mode), the electron beam emitted from the electron gun 20 is focused by the first focusing lens 22 and enters the aberration correction device 4. In the aberration correction device 4, the aberration (spherical aberration) is corrected. The electron beam that has passed through the aberration correction device 4 is transferred by the transfer lens 24, focused by the second focusing lens 26 and the objective lens 27, and irradiated on the sample S. The electron microscope 100 includes a scanning coil (not shown), and scans the sample S with an electron beam focused by the scanning coil. The electron beam that has passed through the sample S is detected by a detector (not shown) via the intermediate lens 28 and the projection lens 29. Thereby, a STEM image can be acquired.
ＳＴＥＭモードにおいて、二回非点は、収差補正装置４の第１多極子４０と第２多極子４８との間に配置された２段の偏向コイル４４ａ，４４ｂ（二回非点を補正するための収差補正素子）を用いて、補正することができる。また、二回非点は、１段の偏向コイル４４ｃを用いて補正することもできる。なお、二回非点は、スティグマコイル（図示せず）を用いて補正することもできるし、多極子コイルをスティグマコイルに見立てて補正する
こともできる。また、コマ収差は、転送レンズ２４と第２集束レンズ２６との間に配置された偏向コイル２５ａ，２５ｂ（コマ収差を補正するための収差補正素子）を用いて補正することができる。また、フォーカスは、対物レンズ２７（フォーカスを補正するための収差補正素子）を用いて補正することができる。
In the STEM mode, the twice astigmatism is a two-stage deflection coil 44a, 44b (between the two astigmatisms) arranged between the first multipole element 40 and the second multipole element 48 of the aberration correction device 4. The aberration correction element) can be used for correction. Also, the double astigmatism can be corrected by using a single stage deflection coil 44c. The double astigmatism can be corrected by using a stigma coil (not shown), or the multipole coil can be corrected as if it were a stigma coil. The coma aberration can be corrected by using deflection coils 25a and 25b (aberration correction elements for correcting coma aberration) disposed between the transfer lens 24 and the second focusing lens 26. The focus can be corrected using the objective lens 27 (aberration correction element for correcting the focus).
電子顕微鏡１００が透過電子顕微鏡として機能する場合（ＴＥＭモードの場合）、電子銃２０から放出された電子線は、第１集束レンズ２２および第２集束レンズ２６で集束されて試料Ｓに照射される。試料Ｓを通過した電子線は、対物レンズ２７、中間レンズ２８、および投影レンズ２９を通り、検出器上にＴＥＭ像が結像される。これにより、ＴＥＭ像を取得することができる。 When the electron microscope 100 functions as a transmission electron microscope (in the TEM mode), the electron beam emitted from the electron gun 20 is focused by the first focusing lens 22 and the second focusing lens 26 and irradiated onto the sample S. . The electron beam that has passed through the sample S passes through the objective lens 27, the intermediate lens 28, and the projection lens 29, and forms a TEM image on the detector. Thereby, a TEM image can be acquired.
図３は、電子顕微鏡１００の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the electron microscope 100.
本体制御装置６は、処理部６１０と、操作部６２０と、表示部６３０と、記憶部６４０と、を含む。 The main body control device 6 includes a processing unit 610, an operation unit 620, a display unit 630, and a storage unit 640.
操作部６２０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６１０に送る処理を行う。操作部６２０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。 The operation unit 620 performs a process of acquiring an operation signal corresponding to an operation by the user and sending the operation signal to the processing unit 610. The function of the operation unit 620 can be realized by, for example, a button, a key, a touch panel display, a microphone, or the like.
表示部６３０は、処理部６１０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６３０には、ＳＴＥＭ像や、ＴＥＭ像、収差を測定する際に用いられるロンチグラムなどが表示される。 The display unit 630 displays an image generated by the processing unit 610, and its function can be realized by an LCD, a CRT, or the like. Display unit 630 displays a STEM image, a TEM image, a Ronchigram used for measuring aberrations, and the like.
記憶部６４０は、処理部６１０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６４０は、処理部６１０の作業領域として用いられ、処理部６１０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６４０の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。 The storage unit 640 stores programs, data, and the like for the processing unit 610 to perform various types of calculation processing and control processing. The storage unit 640 is used as a work area of the processing unit 610, and is also used for temporarily storing calculation results and the like executed by the processing unit 610 according to various programs. The function of the storage unit 640 can be realized by a hard disk, a RAM, or the like.
処理部６１０は、電子顕微鏡本体２の制御や、時間変化する収差を補正するための収差補正処理などの処理を行う。処理部６１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ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。処理部６１０は、収差記録部６１２と、収差補正素子制御部６１４と、本体制御部６１６と、を含む。 The processing unit 610 performs processing such as control of the electron microscope body 2 and aberration correction processing for correcting time-varying aberration. The function of the processing unit 610 may be realized by executing a program with various processors (CPU, DSP, or the like), or may be realized with a dedicated circuit such as an ASIC (gate array or the like). The processing unit 610 includes an aberration recording unit 612, an aberration correction element control unit 614, and a main body control unit 616.
収差記録部６１２は、光学系の収差の時間変化を記録する。 The aberration recording unit 612 records temporal changes in the aberration of the optical system.
ここで、補正の対象となる収差は、二回非点、コマ収差、およびフォーカスの少なくとも１つである。これらの収差は、光学系を構成するレンズに流す電流を大きく変更した場合に、時間とともに変化する。ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに切り替えた場合や、電子銃２０から放出される電子を加速するための高圧電源を切り替えた場合などに、レンズに流れる電流は大きく変更される。 Here, the aberration to be corrected is at least one of double astigmatism, coma aberration, and focus. These aberrations change with time when the current passed through the lenses constituting the optical system is greatly changed. When the TEM mode is switched to the STEM mode, or when a high voltage power source for accelerating the electrons emitted from the electron gun 20 is switched, the current flowing through the lens is greatly changed.
収差記録部６１２は、ロンチグラムを取得して収差を測定し、測定された収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第１記録処理と、第１記録処理の後に、再び、ロンチグラムを取得して収差を測定し、測定された収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第２記録処理と、を行う。これにより、収差の時間変化を記録することができる。 The aberration recording unit 612 acquires the Ronchigram, measures the aberration, records the measured aberration, records the measured Ronchigram, and records the Ronchigram after the first recording process. A second recording process is performed in which the acquired aberration is measured, the measured aberration is recorded, and the time when the Ronchigram is acquired is recorded. Thereby, the time change of the aberration can be recorded.
収差記録部６１２は、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｅｇｍｅｎｔａｌ−Ｒｏｎｃｈｉｇｒａｍ−Ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｔｒｉｘ）法により、収差を測定する。具体的には、収差記録部６１２は、電子顕微鏡本体２で撮像されたロンチグラムを取得すると、ロンチグラムを小領域に分割したうえで各小領域について自己相関関数（ａｕｔｏ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を取得し、各自己相関関数の形状から、収差を計算する。ロンチグラムから、二回非点の収差量、コマ収差の収差量、およびデフォーカス量を測定することができる。 The aberration recording unit 612 measures the aberration by, for example, the SRAM (Segmental-Ronchigram-Autocorrelation-Function Matrix) method. Specifically, when the aberration recording unit 612 acquires the Ronchigram imaged by the electron microscope main body 2, the aberration recording unit 612 divides the Ronchigram into small regions and acquires an autocorrelation function for each small region. The aberration is calculated from the shape of the autocorrelation function. From the Ronchigram, the twice astigmatism amount, coma aberration amount, and defocus amount can be measured.
収差記録部６１２は、時間を計測するタイマー（時計としての機能を有する）を有しており、当該タイマーによってロンチグラムを取得した時間を記録する。 The aberration recording unit 612 has a timer for measuring time (having a function as a clock), and records the time when the Ronchigram is acquired by the timer.
収差記録部６１２は、第１記録処理および第２記録処理で得られた収差の時間変化の情報を記憶部６４０に記憶させる処理を行う。 The aberration recording unit 612 performs processing for causing the storage unit 640 to store information on aberration change with time obtained in the first recording process and the second recording process.
なお、ここでは、収差記録部６１２が収差を記録する処理を２回行う場合について説明したが、収差記録部６１２が収差を記録する処理を行う回数は特に限定されない。例えば、収差記録部６１２は、収差を記録する処理を３回以上行ってもよい。 Here, although the case where the aberration recording unit 612 performs the process of recording the aberration twice has been described, the number of times the aberration recording unit 612 performs the process of recording the aberration is not particularly limited. For example, the aberration recording unit 612 may perform the process of recording the aberration three times or more.
収差補正素子制御部６１４は、収差記録部６１２で記録された収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる制御を行う。具体的には、収差補正素子制御部６１４は、収差の時間変化の情報に基づいて、収差の時間変化を予測する処理と、収差の時間変化の予測結果に基づいて、収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、を行う。 The aberration correction element control unit 614 performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on the information on the time change of the aberration recorded by the aberration recording unit 612. Specifically, the aberration correction element control unit 614 operates the aberration correction element based on the process of predicting the time change of the aberration based on the information on the time change of the aberration and the prediction result of the time change of the aberration. And a process for performing control.
収差の時間変化を予測する処理は、収差の時間変化の情報および以下で説明する収差変動関数から、収差の時間変化を予測することで行われる。 The process of predicting the temporal change in aberration is performed by predicting the temporal change in aberration from the information on the temporal change in aberration and the aberration variation function described below.
ここで、例えば、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行する場合などにレンズ電流が変動する場合、収差の時間変化は所定の関数で近似できる（この収差の時間変化を近似する関数を収差変動関数と呼ぶ）。そのため、収差変動関数と収差の時間変化の情報から、収差の時間変化を予測することができる。例えば、後述する実施例で示すように、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行した場合、切り替えた直後から所定時間内は、コマ収差の時間変化が線形で近似できる。そのため、コマ収差の時間変化を記録することで、その後のコマ収差の時間変化を予測することができる。収差変動関数は、収差が変化する原因に応じてあらかじめ複数用意されており、例えば記憶部６４０に記憶されている。 Here, for example, when the lens current fluctuates when shifting from the TEM mode to the STEM mode, the temporal change in aberration can be approximated by a predetermined function (a function approximating this temporal change in aberration is called an aberration fluctuation function). ). Therefore, it is possible to predict the time variation of the aberration from the information on the aberration variation function and the time variation of the aberration. For example, as shown in the examples described later, when the TEM mode is shifted to the STEM mode, the time change of the coma aberration can be approximated linearly within a predetermined time immediately after switching. Therefore, by recording the time change of the coma aberration, the subsequent time change of the coma aberration can be predicted. A plurality of aberration variation functions are prepared in advance according to the cause of the change in aberration, and are stored in the storage unit 640, for example.
収差補正素子制御部６１４は、収差の時間変化の予測結果から、時間変化する収差を打ち消すように収差補正素子を動作させるための制御信号を生成し、収差補正素子を制御する。 The aberration correction element control unit 614 generates a control signal for operating the aberration correction element so as to cancel the time-varying aberration from the prediction result of the time change of the aberration, and controls the aberration correction element.
本体制御部６１６は、電子顕微鏡本体２を制御する。本体制御部６１６は、例えば、操作部６２０からの操作信号に基づいて、電子顕微鏡本体２の光学系や、試料ステージ等の制御を行う。 The main body control unit 616 controls the electron microscope main body 2. The main body control unit 616 controls, for example, the optical system of the electron microscope main body 2 and the sample stage based on an operation signal from the operation unit 620.
図４は、本体制御装置６の制御ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）７０の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control GUI (Graphical User Interface) 70 of the main body control device 6.
制御ＧＵＩ７０には、記録開始ボタン７２ａ、記録終了ボタン７２ｂ、記録時間入力部７４、収差補正開始ボタン７６ａ、収差補正終了ボタン７６ｂ、収差補正時間入力部７８が表示される。 In the control GUI 70, a recording start button 72a, a recording end button 72b, a recording time input unit 74, an aberration correction start button 76a, an aberration correction end button 76b, and an aberration correction time input unit 78 are displayed.
記録開始ボタン７２ａは収差の測定を開始するためのボタンである。記録開始ボタン７２ａが押下されると、収差記録部６１２は上述した第１記録処理を行う。 The recording start button 72a is a button for starting aberration measurement. When the recording start button 72a is pressed, the aberration recording unit 612 performs the first recording process described above.
記録終了ボタン７２ｂは収差の測定を終了するためのボタンである。記録終了ボタン７２ｂが押下されると、収差記録部６１２は上述した第２記録処理を行う。 The recording end button 72b is a button for ending the aberration measurement. When the recording end button 72b is pressed, the aberration recording unit 612 performs the second recording process described above.
記録時間入力部７４は、収差の測定を終了する時間を入力するためのものである。記録時間入力部７４に時間が入力された後に、記録開始ボタン７２ａが押下されると、収差記録部６１２は第１記録処理を行った後、入力された時間が経過したタイミングで、第２記録処理を行う。 The recording time input unit 74 is for inputting a time for ending the aberration measurement. When the recording start button 72a is pressed after the time is input to the recording time input unit 74, the aberration recording unit 612 performs the first recording process and then performs the second recording at the timing when the input time has elapsed. Process.
収差補正開始ボタン７６ａは、収差補正を開始するためのボタンである。収差補正開始ボタン７６ａが押下されると、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子を動作させる制御を開始する。 The aberration correction start button 76a is a button for starting aberration correction. When the aberration correction start button 76a is pressed, the aberration correction element control unit 614 starts control for operating the aberration correction element.
収差補正終了ボタン７６ｂは、収差補正を終了するためのボタンである。収差補正終了ボタン７６ｂが押下されると、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子を動作させる制御を終了する。 The aberration correction end button 76b is a button for ending aberration correction. When the aberration correction end button 76b is pressed, the aberration correction element control unit 614 ends the control for operating the aberration correction element.
収差補正時間入力部７８は、収差補正を終了する時間を入力するためのものである。収差補正時間入力部７８に時間が入力された後に、収差補正開始ボタン７６ａが押下されると、収差補正素子制御部６１４は収差補正素子を動作させる制御を開始した後、入力された時間が経過したタイミングで、収差補正素子を動作させる処理を終了する。 The aberration correction time input unit 78 is for inputting a time for ending aberration correction. When the aberration correction start button 76a is pressed after the time is input to the aberration correction time input unit 78, the aberration correction element control unit 614 starts control for operating the aberration correction element, and then the input time has elapsed. At this timing, the process for operating the aberration correction element is terminated.
１．２． 電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。ここでは、本体制御装置６が、電子顕微鏡本体２の光学系の収差を補正する処理を行う場合について説明する。図５は、本体制御装置６の収差補正処理の流れの一例を示すフローチャートである。
1.2. Next, the operation of the electron microscope 100 will be described. Here, a case where the main body control device 6 performs a process of correcting aberrations of the optical system of the electron microscope main body 2 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the aberration correction processing flow of the main body control device 6.
まず、収差記録部６１２は、ユーザーが記録開始の指示を行ったか否かを判定する（ステップＳ１００）。収差記録部６１２は、制御ＧＵＩ７０の記録開始ボタン７２ａに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが記録開始の指示を行ったと判定する。 First, the aberration recording unit 612 determines whether or not the user has given an instruction to start recording (step S100). The aberration recording unit 612 determines that the user has given an instruction to start recording when a pressing operation on the recording start button 72a of the control GUI 70 is performed.
記録開始の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ１００でＹＥＳの場合）、収差記録部６１２は、ロンチグラムを取得して二回非点、コマ収差、およびフォーカスを測定し、測定されたこれらの収差を記録する（ステップＳ１０２）。また、収差記録部６１２は、ロンチグラムを取得した時間を記録する（ステップＳ１０４）。収差の情報とロンチグラムを取得した時間の情報は、記憶部６４０に記憶される。なお、収差記録部６１２は、記録開始からの経過時間を表示部６３０に表示してもよい。 When it is determined that an instruction to start recording is made (YES in step S100), the aberration recording unit 612 acquires a Ronchigram, measures astigmatism, coma aberration, and focus twice, and measures these Is recorded (step S102). In addition, the aberration recording unit 612 records the time when the Ronchigram is acquired (step S104). Aberration information and information on the time when the Ronchigram was acquired are stored in the storage unit 640. The aberration recording unit 612 may display the elapsed time from the start of recording on the display unit 630.
次に、収差記録部６１２は、ユーザーが記録終了の指示を行ったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。収差記録部６１２は、制御ＧＵＩ７０の記録終了ボタン７２ｂに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが記録終了の指示を行ったと判定する。 Next, the aberration recording unit 612 determines whether or not the user has given an instruction to end recording (step S106). The aberration recording unit 612 determines that the user has instructed the recording end when the pressing operation to the recording end button 72b of the control GUI 70 is performed.
記録終了の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ１０６でＹＥＳの場合）、収差記録部６１２は、ロンチグラムを取得して二回非点、コマ収差、およびフォーカスを測定し、測定されたこれらの収差を記録する（ステップＳ１０８）。また、収差記録部６１２は、ロンチグラムを取得した時間を記録する（ステップＳ１１０）。収差の情報とロンチグラムを取得した時間の情報は、記憶部６４０に記憶される。 When it is determined that an instruction to end recording has been issued (YES in step S106), the aberration recording unit 612 acquires a Ronchigram, measures astigmatism, coma aberration, and focus twice, and measures these Are recorded (step S108). In addition, the aberration recording unit 612 records the time when the Ronchigram is acquired (step S110). Aberration information and information on the time when the Ronchigram was acquired are stored in the storage unit 640.
次に、収差補正素子制御部６１４は、収差の時間変化の情報に基づいて、収差の時間変化を予測する（ステップＳ１１２）。 Next, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the aberration based on the information on the time change of the aberration (step S112).
収差補正素子制御部６１４は、二回非点の時間変化の情報と二回非点の収差変動関数から、二回非点の時間変化を予測する。また、収差補正素子制御部６１４は、同様に、コマ収差の時間変化の情報とコマ収差の収差変動関数から、コマ収差の時間変化を予測する。また、収差補正素子制御部６１４は、同様に、フォーカスの時間変化の情報とフォーカスの収差変動関数から、フォーカスの時間変化を予測する。 The aberration correction element control unit 614 predicts a two-time astigmatism time change from the two-time astigmatism time change information and the two-time astigmatism variation function. Similarly, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the coma aberration from the information of the time change of the coma aberration and the aberration variation function of the coma aberration. Similarly, the aberration correction element control unit 614 predicts a focus time change from the focus time change information and the focus aberration variation function.
収差補正素子制御部６１４が収差の時間変化を予測する処理を行った後、処理部６１０は、ユーザーに対して、収差補正が開始できることを通知する処理を行ってもよい。例えば、処理部６１０は、制御ＧＵＩ７０の収差補正開始ボタン７６ａを色づけする処理や、点灯させる処理等を行い、ユーザーに収差補正が開始できることを通知してもよい。 After the aberration correction element control unit 614 performs the process of predicting the temporal change in aberration, the processing unit 610 may perform a process of notifying the user that the aberration correction can be started. For example, the processing unit 610 may notify the user that aberration correction can be started by performing a process of coloring the aberration correction start button 76a of the control GUI 70, a process of lighting the button, or the like.
次に、収差補正素子制御部６１４は、ユーザーが収差補正開始の指示を行ったか否かを判定する（ステップＳ１１４）。収差補正素子制御部６１４は、制御ＧＵＩ７０の収差補正開始ボタン７６ａに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが収差補正開始の指示を行ったと判定する。 Next, the aberration correction element control unit 614 determines whether or not the user has given an instruction to start aberration correction (step S114). The aberration correction element control unit 614 determines that the user has given an instruction to start aberration correction when the depression operation to the aberration correction start button 76a of the control GUI 70 is performed.
収差補正開始の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ１１４でＹＥＳの場合）、収差補正素子制御部６１４は、収差の時間変化の予測結果に基づいて、収差補正素子を動作させる制御を行う（ステップＳ１１６）。 If it is determined that an instruction to start aberration correction has been issued (YES in step S114), the aberration correction element control unit 614 performs control to operate the aberration correction element based on the prediction result of the temporal change in aberration. (Step S116).
具体的には、収差補正素子制御部６１４は、二回非点の時間変化の予測結果に基づいて、時間変化する二回非点が打ち消されるように偏向コイル４４ａ，４４ｂまたは偏向コイル４４ｃを制御するための制御信号を生成して収差補正装置制御装置８に出力し、偏向コイル４４ａ，４４ｂまたは偏向コイル４４ｃを動作させる。 Specifically, the aberration correction element control unit 614 controls the deflection coils 44a and 44b or the deflection coil 44c so that the twice-time astigmatism is canceled out based on the prediction result of the twice-time astigmatism time change. Is generated and output to the aberration correction device controller 8 to operate the deflection coils 44a, 44b or the deflection coil 44c.
また、収差補正素子制御部６１４は、コマ収差の時間変化の予測結果に基づいて、時間変化するコマ収差が打ち消されるように偏向コイル２５ａ，２５ｂを制御するための制御信号を生成して電子顕微鏡本体２に出力し、偏向コイル２５ａ，２５ｂを動作させる。 Further, the aberration correction element control unit 614 generates a control signal for controlling the deflection coils 25a and 25b so as to cancel the time-varying coma aberration based on the prediction result of the time variation of the coma aberration, and generates an electron microscope. Output to the main body 2 to operate the deflection coils 25a and 25b.
また、収差補正素子制御部６１４は、フォーカスの時間変化の予測結果に基づいて、デフォーカス量の時間変化がなくなるように対物レンズ２７を制御するための制御信号を生成して電子顕微鏡本体２に出力し、対物レンズ２７を動作させる。 In addition, the aberration correction element control unit 614 generates a control signal for controlling the objective lens 27 so as to eliminate the temporal change of the defocus amount based on the prediction result of the temporal change of the focus, and supplies the control signal to the electron microscope body 2. Then, the objective lens 27 is operated.
次に、収差補正素子制御部６１４は、収差補正の終了時間の設定が行われているか否かを判定する（ステップＳ１１８）。収差補正素子制御部６１４は、制御ＧＵＩ７０の収差補正時間入力部７８に時間が入力されている場合に、収差補正の終了時間の設定が行われていると判定する。 Next, the aberration correction element control unit 614 determines whether or not an aberration correction end time has been set (step S118). The aberration correction element control unit 614 determines that the aberration correction end time is set when the time is input to the aberration correction time input unit 78 of the control GUI 70.
収差補正の終了時間が設定されていると判定された場合（ステップＳ１１８でＹＥＳの場合）、収差補正素子制御部６１４は、設定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。設定時間が経過したと判定された場合（ステップＳ１２０でＹＥＳの場合）、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子を動作させる制御を終了する。 When it is determined that the aberration correction end time is set (YES in step S118), the aberration correction element control unit 614 determines whether the set time has elapsed (step S120). When it is determined that the set time has elapsed (YES in step S120), the aberration correction element control unit 614 ends the control for operating the aberration correction element.
一方、収差補正の終了時間が入力されていないと判定された場合（ステップＳ１１８でＮＯの場合）、収差補正素子制御部６１４は、ユーザーが収差補正終了の指示を行ったか否かを判定する（ステップＳ１２２）。収差補正素子制御部６１４は、制御ＧＵＩ７０の
収差補正終了ボタン７６ｂに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが収差補正終了の指示を行ったと判定する。
On the other hand, if it is determined that the aberration correction end time has not been input (NO in step S118), the aberration correction element control unit 614 determines whether or not the user has instructed the aberration correction end ( Step S122). The aberration correction element control unit 614 determines that the user has given an instruction to end aberration correction when a pressing operation to the aberration correction end button 76b of the control GUI 70 is performed.
収差補正終了の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ１２２でＹＥＳの場合）、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子を動作させる処理を終了する。 If it is determined that an instruction to end aberration correction has been issued (YES in step S122), the aberration correction element control unit 614 ends the process of operating the aberration correction element.
以上の処理を行うことにより、時間変化する収差（二回非点、コマ収差、およびフォーカス）を補正することができる。 By performing the above processing, it is possible to correct time-varying aberrations (twice astigmatism, coma aberration, and focus).
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、収差記録部６１２が光学系の収差の時間変化を記録し、収差補正素子制御部６１４が収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる制御を行う。そのため、電子顕微鏡１００によれば、時間変化する収差を補正することができる。したがって、電子顕微鏡１００では、収差が時間変化している場合であっても、収差が補正された状態を保つことができる。これにより、例えば、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに切り替えた場合や、電子銃２０から放出される電子を加速するための高圧電源を切り替えた場合などに、装置が安定するまで長時間待つ必要がなく、装置が安定する前から、高い分解能での観察や、高い位置精度での分析を行うことができる。 In the electron microscope 100, the aberration recording unit 612 records the temporal change of the aberration of the optical system, and the aberration correction element control unit 614 corrects the aberration so that the temporally changing aberration is corrected based on the information on the temporal change of the aberration. Control to operate the element is performed. Therefore, according to the electron microscope 100, the time-varying aberration can be corrected. Therefore, in the electron microscope 100, even when the aberration changes with time, the state in which the aberration is corrected can be maintained. Thereby, for example, when switching from the TEM mode to the STEM mode, or when switching the high voltage power source for accelerating the electrons emitted from the electron gun 20, there is no need to wait for a long time until the apparatus becomes stable, Before the apparatus is stabilized, observation with high resolution and analysis with high positional accuracy can be performed.
電子顕微鏡１００では、収差補正素子制御部６１４が、収差の時間変化に基づいて収差の時間変化を予測する処理と、収差の時間変化の予測結果に基づいて、収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、を行う。そのため、電子顕微鏡１００では、収差補正素子を、時間変化する収差が補正されるように動作させることができる。 In the electron microscope 100, the aberration correction element control unit 614 performs a process of predicting the time change of the aberration based on the time change of the aberration, and controls the operation of the aberration correction element based on the prediction result of the time change of the aberration. And processing. Therefore, in the electron microscope 100, the aberration correction element can be operated so as to correct the time-varying aberration.
電子顕微鏡１００では、収差記録部６１２が、ロンチグラムを取得して収差を測定するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第１記録処理と、第１記録処理の後に、再び、ロンチグラムを取得して収差を測定するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第２記録処理と、を行う。これにより、収差の時間変化を記録することができる。 In the electron microscope 100, the aberration recording unit 612 acquires the Ronchigram to measure the aberration, records the time when the Ronchigram was acquired, and acquires the Ronchigram again after the first recording process. A second recording process for measuring the aberration and recording the time when the Ronchigram was acquired is performed. Thereby, the time change of the aberration can be recorded.
２． 第２実施形態
２．１． 電子顕微鏡
次に、第２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６は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡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。
2. Second Embodiment 2.1. Next, an electron microscope according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an electron microscope 200 according to the second embodiment. Hereinafter, in the electron microscope 200 according to the second embodiment, members having the same functions as those of the constituent members of the electron microscope 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
上述した電子顕微鏡１００では、図３に示すように、処理部６１０は収差記録部６１２を含み、収差記録部６１２は収差の時間変化を記録した。 In the above-described electron microscope 100, as shown in FIG. 3, the processing unit 610 includes an aberration recording unit 612, and the aberration recording unit 612 records a change in aberration with time.
これに対して、電子顕微鏡２００では、図６に示すように、処理部６１０は動作状態記録部６１８を含み、動作状態記録部６１８は収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する。 On the other hand, in the electron microscope 200, as shown in FIG. 6, the processing unit 610 includes an operation state recording unit 618, and the operation state recording unit 618 records time changes in the operation state of the aberration correction element.
動作状態記録部６１８は、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する。ここで、収差補正素子の動作状態は、補正の対象となる収差が二回非点の場合、例えば偏向コイル４４ａ，４４ｂに印加される電圧値（または電流値）である。また、収差補正素子の動作状態は、補正の対象となる収差がコマ収差の場合、例えば偏向コイル２５ａ，２５ｂに印加
される電圧値（または電流値）である。また、収差補正素子の動作状態は、補正対象となる収差がフォーカスである場合、例えば対物レンズ２７に印加される電圧値（または電流値）である。
The operation state recording unit 618 records time changes in the operation state of the aberration correction element. Here, the operation state of the aberration correction element is, for example, a voltage value (or current value) applied to the deflection coils 44a and 44b when the aberration to be corrected is astigmatic twice. The operation state of the aberration correction element is, for example, a voltage value (or current value) applied to the deflection coils 25a and 25b when the aberration to be corrected is coma aberration. The operation state of the aberration correction element is, for example, a voltage value (or current value) applied to the objective lens 27 when the aberration to be corrected is focus.
動作状態記録部６１８は、例えば、ユーザーから記録指示があった場合に、収差補正素子の動作状態を記録するとともに、収差補正素子の動作状態を記録した時間を記録する処理を行う。この処理を複数回行うことで、動作状態記録部６１８は、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録することができる。 For example, when there is a recording instruction from the user, the operation state recording unit 618 performs a process of recording the operation state of the aberration correction element and recording the time when the operation state of the aberration correction element is recorded. By performing this process a plurality of times, the operation state recording unit 618 can record a change in the operation state of the aberration correction element over time.
動作状態記録部６１８は、偏向コイル４４ａ，４４ｂに印加される電圧値（または電流値）、偏向コイル２５ａ，２５ｂに印加される電圧値（または電流値）、および対物レンズ２７に印加される電圧値（または電流値）を読み取ることで、それぞれの素子の動作状態の情報を記録する。また、動作状態記録部６１８は、時間を計測するタイマー（時計としての機能を有する）を有しており、当該タイマーによって収差補正素子の動作状態を記録した時間を記録する。 The operation state recording unit 618 includes a voltage value (or current value) applied to the deflection coils 44a and 44b, a voltage value (or current value) applied to the deflection coils 25a and 25b, and a voltage applied to the objective lens 27. By reading the value (or current value), information on the operating state of each element is recorded. The operation state recording unit 618 has a timer (having a function as a clock) that measures time, and records the time when the operation state of the aberration correction element is recorded by the timer.
ここで、電子顕微鏡２００では、ユーザーが操作部６２０を操作して収差補正素子に印加される電圧値（または電流値）を調整することで、収差を補正することができる。すなわち、電子顕微鏡２００では、手動で収差を補正することができる。ユーザーが手動で収差を補正したときの収差補正素子の動作状態は、当該収差の収差量に対応する。そのため、時間変化する収差をユーザーが手動で補正したときの収差補正素子の動作状態の時間変化は、収差の時間変化に対応する。 Here, in the electron microscope 200, the user can correct the aberration by adjusting the voltage value (or current value) applied to the aberration correction element by operating the operation unit 620. That is, in the electron microscope 200, the aberration can be manually corrected. The operation state of the aberration correction element when the user manually corrects the aberration corresponds to the aberration amount of the aberration. Therefore, the time change of the operation state of the aberration correction element when the user manually corrects the time-varying aberration corresponds to the time change of the aberration.
したがって、収差補正素子制御部６１４は、動作状態記録部６１８によって記録された収差補正素子の動作状態の時間変化に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる制御を行うことができる。 Therefore, the aberration correction element control unit 614 performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on the time change of the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit 618. It can be carried out.
本実施形態では、収差補正素子制御部６１４は、動作状態記録部６１８によって記録された収差補正素子の動作状態の情報に基づいて、収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する処理と、収差補正素子の動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、を行う。 In this embodiment, the aberration correction element control unit 614 predicts the temporal change in the operation state of the aberration correction element based on the information on the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit 618, and the aberration. And a process of performing control to operate the aberration correction element based on the prediction result of the temporal change of the operation state of the correction element.
なお、上記では、動作状態記録部６１８が収差補正素子の動作状態を記録する処理を２回行う場合について説明したが、動作状態記録部６１８が収差補正素子の動作状態を記録する処理を行う回数は特に限定されない。例えば、動作状態記録部６１８は、収差補正素子の動作状態を記録する処理を３回以上行ってもよい。 In the above description, the case where the operation state recording unit 618 performs the process of recording the operation state of the aberration correction element twice has been described. However, the number of times the operation state recording unit 618 performs the process of recording the operation state of the aberration correction element. Is not particularly limited. For example, the operation state recording unit 618 may perform the process of recording the operation state of the aberration correction element three or more times.
本実施形態では、図４に示す制御ＧＵＩ７０の記録開始ボタン７２ａは、収差補正素子の動作状態の記録を開始するためのボタンとして機能する。また、記録終了ボタン７２ｂは、収差補正素子の動作状態の記録を終了するためのボタンとして機能する。 In the present embodiment, the recording start button 72a of the control GUI 70 shown in FIG. 4 functions as a button for starting recording of the operation state of the aberration correction element. The recording end button 72b functions as a button for ending the recording of the operation state of the aberration correction element.
２．２． 電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡２００の動作について説明する。図７は、本体制御装置６の収差補正処理の流れの一例を示すフローチャートである。
2.2. Next, the operation of the electron microscope 200 will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the flow of aberration correction processing of the main body control device 6.
まず、動作状態記録部６１８は、ユーザーが記録開始の指示（記録指示）を行ったか否かを判定する（ステップＳ２００）。動作状態記録部６１８は、制御ＧＵＩ７０の記録開始ボタン７２ａに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが記録開始の指示を行ったと判定する。 First, the operation state recording unit 618 determines whether or not the user has given an instruction to start recording (recording instruction) (step S200). The operation state recording unit 618 determines that the user has given an instruction to start recording when a pressing operation is performed on the recording start button 72 a of the control GUI 70.
ユーザーは、手動で、二回非点、コマ収差、およびフォーカスを補正する。そして、ユーザーは、これらの収差が補正されたと判断した場合に、制御ＧＵＩ７０の記録開始ボタン７２ａを押下する。 The user manually corrects twice astigmatism, coma and focus. When the user determines that these aberrations have been corrected, the user presses the recording start button 72a of the control GUI 70.
記録開始の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ２００でＹＥＳの場合）、動作状態記録部６１８は、偏向コイル４４ａ，４４ｂ、偏向コイル２５ａ，２５ｂ、および対物レンズ２７の動作状態を記録する（ステップＳ２０２）。また、動作状態記録部６１８は、これらの収差補正素子の動作状態を取得した時間を記録する（ステップＳ２０４）。収差補正素子の動作状態の情報と収差補正素子の動作状態を記録した時間の情報は、記憶部６４０に記憶される。なお、動作状態記録部６１８は、記録開始からの経過時間を表示部６３０に表示してもよい。 When it is determined that a recording start instruction has been issued (YES in step S200), the operation state recording unit 618 records the operation states of the deflection coils 44a and 44b, the deflection coils 25a and 25b, and the objective lens 27. (Step S202). Further, the operation state recording unit 618 records the time when the operation states of these aberration correction elements are acquired (step S204). Information on the operation state of the aberration correction element and information on the time when the operation state of the aberration correction element is recorded are stored in the storage unit 640. Note that the operation state recording unit 618 may display the elapsed time from the start of recording on the display unit 630.
次に、動作状態記録部６１８は、ユーザーが記録終了の指示（記録指示）を行ったか否かを判定する（ステップＳ２０６）。動作状態記録部６１８は、制御ＧＵＩ７０の記録終了ボタン７２ｂに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが記録終了の指示を行ったと判定する。 Next, the operation state recording unit 618 determines whether or not the user has issued a recording end instruction (recording instruction) (step S206). The operation state recording unit 618 determines that the user has instructed the recording end when the pressing operation to the recording end button 72b of the control GUI 70 is performed.
ユーザーは、再び、手動で、二回非点、コマ収差、およびフォーカスを補正する。そして、ユーザーは、これらの収差が補正されたと判断した場合に、制御ＧＵＩ７０の記録終了ボタン７２ｂを押下する。 The user again manually corrects twice astigmatism, coma and focus. When the user determines that these aberrations have been corrected, the user presses the recording end button 72b of the control GUI 70.
記録終了の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ２０６でＹＥＳの場合）、動作状態記録部６１８は、偏向コイル４４ａ，４４ｂ、偏向コイル２５ａ，２５ｂ、および対物レンズ２７の動作状態を記録する（ステップＳ２０８）。また、動作状態記録部６１８は、これらの収差補正素子の動作状態を取得した時間を記録する（ステップＳ２１０）。収差補正素子の動作状態の情報と収差補正素子の動作状態を記録した時間の情報は、記憶部６４０に記憶される。 When it is determined that the recording end instruction has been issued (YES in step S206), the operation state recording unit 618 records the operation states of the deflection coils 44a and 44b, the deflection coils 25a and 25b, and the objective lens 27. (Step S208). Further, the operation state recording unit 618 records the time when the operation states of these aberration correction elements are acquired (step S210). Information on the operation state of the aberration correction element and information on the time when the operation state of the aberration correction element is recorded are stored in the storage unit 640.
次に、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する（ステップＳ２１２）。 Next, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the operation state of the aberration correction element based on the information of the time change of the operation state of the aberration correction element (step S212).
収差補正素子制御部６１４は、偏向コイル４４ａ，４４ｂの動作状態の時間変化の情報と二回非点の収差変動関数から、偏向コイル４４ａ，４４ｂの時間変化を予測する。また、収差補正素子制御部６１４は、同様に、偏向コイル２５ａ，２５ｂの動作状態の時間変化の情報とコマ収差の収差変動関数から、偏向コイル２５ａ，２５ｂの動作状態の時間変化を予測する。また、収差補正素子制御部６１４は、同様に、対物レンズ２７の動作状態の時間変化の情報とフォーカスの収差変動関数から、対物レンズ２７の動作状態の時間変化を予測する。 The aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the deflection coils 44a and 44b from the information on the time change of the operation state of the deflection coils 44a and 44b and the twice astigmatism aberration variation function. Similarly, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the operation state of the deflection coils 25a and 25b from the information of the time change of the operation state of the deflection coils 25a and 25b and the aberration variation function of the coma aberration. Similarly, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change of the operation state of the objective lens 27 from the information on the time change of the operation state of the objective lens 27 and the aberration variation function of the focus.
収差補正素子制御部６１４が収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する処理を行った後、処理部６１０は、ユーザーに対して、収差補正が開始できることを通知する処理を行ってもよい。 After the aberration correction element control unit 614 performs the process of predicting the temporal change in the operation state of the aberration correction element, the processing unit 610 may perform a process of notifying the user that the aberration correction can be started.
次に、収差補正素子制御部６１４は、ユーザーが収差補正開始の指示を行ったか否かを判定する（ステップＳ２１４）。収差補正素子制御部６１４は、制御ＧＵＩ７０の収差補正開始ボタン７６ａに対する押下操作が行われた場合に、ユーザーが収差補正開始の指示を行ったと判定する。 Next, the aberration correction element control unit 614 determines whether or not the user has given an instruction to start aberration correction (step S214). The aberration correction element control unit 614 determines that the user has given an instruction to start aberration correction when the depression operation to the aberration correction start button 76a of the control GUI 70 is performed.
収差補正開始の指示が行われたと判定された場合（ステップＳ２１４でＹＥＳの場合）、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子の動作状態の時間変化の予測結果に基づい
て、収差補正素子を動作させる制御を行う（ステップＳ２１６）。
If it is determined that an instruction to start aberration correction has been issued (YES in step S214), the aberration correction element control unit 614 selects an aberration correction element based on the prediction result of the temporal change in the operation state of the aberration correction element. Control to operate is performed (step S216).
具体的には、収差補正素子制御部６１４は、偏向コイル４４ａ，４４ｂの動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、時間変化する二回非点が打ち消されるように偏向コイル４４ａ，４４ｂを制御するための制御信号を生成して収差補正装置制御装置８に出力し、偏向コイル４４ａ，４４ｂを動作させる。 Specifically, the aberration correction element control unit 614 controls the deflection coils 44a and 44b so that the time-varying astigmatism is canceled out based on the prediction result of the temporal change in the operation state of the deflection coils 44a and 44b. A control signal for generating the signal is generated and output to the aberration correction device control device 8 to operate the deflection coils 44a and 44b.
また、収差補正素子制御部６１４は、偏向コイル２５ａ，２５ｂの動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、時間変化するコマ収差が打ち消されるように偏向コイル２５ａ，２５ｂを制御するための制御信号を生成して電子顕微鏡本体２に出力し、偏向コイル２５ａ，２５ｂを動作させる。 In addition, the aberration correction element control unit 614 controls the deflection coils 25a and 25b so that the time-varying coma aberration is canceled based on the prediction result of the temporal change in the operation state of the deflection coils 25a and 25b. And output to the electron microscope main body 2 to operate the deflection coils 25a and 25b.
また、収差補正素子制御部６１４は、対物レンズ２７の動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、デフォーカス量の時間変化がなくなるように対物レンズ２７を制御するための制御信号を生成して電子顕微鏡本体２に出力し、対物レンズ２７を動作させる。 Further, the aberration correction element control unit 614 generates a control signal for controlling the objective lens 27 so that the temporal change of the defocus amount is eliminated based on the prediction result of the temporal change of the operation state of the objective lens 27. Output to the electron microscope main body 2 to operate the objective lens 27.
以降のステップＳ２１８、ステップＳ２２０、およびステップＳ２２２の処理は、それぞれ上述したステップＳ１１８、ステップＳ１２０、およびステップＳ２２２の処理と同様であり、その説明を省略する。 The subsequent processing of step S218, step S220, and step S222 is the same as the processing of step S118, step S120, and step S222 described above, and description thereof is omitted.
以上の処理を行うことにより、時間変化する収差（二回非点、コマ収差、およびフォーカス）を補正することができる。 By performing the above processing, it is possible to correct time-varying aberrations (twice astigmatism, coma aberration, and focus).
電子顕微鏡２００は、例えば、以下の特徴を有する。 The electron microscope 200 has the following features, for example.
電子顕微鏡２００では、動作状態記録部６１８が収差補正素子の動作状態の時間変化を記録し、収差補正素子制御部６１４が動作状態記録部６１８によって記録された収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、時間変化する収差が補正されるように収差補正素子を動作させる制御を行う。ここで、上述したように、収差補正素子の動作状態の時間変化は、収差の時間変化に対応させることができる。したがって、電子顕微鏡２００によれば、上述した電子顕微鏡１００と同様に、時間変化する収差を補正することができる。 In the electron microscope 200, the operation state recording unit 618 records the time change of the operation state of the aberration correction element, and the aberration correction element control unit 614 records the time change of the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit 618. Based on the information, control is performed to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected. Here, as described above, the temporal change in the operating state of the aberration correction element can correspond to the temporal change in aberration. Therefore, according to the electron microscope 200, the time-varying aberration can be corrected in the same manner as the electron microscope 100 described above.
電子顕微鏡２００では、収差補正素子制御部６１４は、収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する処理と、収差補正素子の動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、を行う。そのため、電子顕微鏡２００では、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録することで、時間変化する収差を補正することができる。したがって、電子顕微鏡２００では、ロンチグラムを取得して収差を測定することなく、時間変化する収差を補正することができる。 In the electron microscope 200, the aberration correction element control unit 614 predicts the time change in the operation state of the aberration correction element based on the information on the time change in the operation state of the aberration correction element, and the operation state of the aberration correction element. And a process of performing control to operate the aberration correction element based on the prediction result of the time change. Therefore, the electron microscope 200 can correct the time-varying aberration by recording the time change of the operation state of the aberration correction element. Therefore, the electron microscope 200 can correct the time-varying aberration without acquiring the Ronchigram and measuring the aberration.
電子顕微鏡２００では、動作状態記録部６１８は、ユーザーから記録指示があった場合に、収差補正素子の動作状態を記録するとともに、収差補正素子の動作状態を記録した時間を記録する処理を行う。そのため、電子顕微鏡２００では、例えば、ユーザーが手動で収差を補正して記録指示を行い、所定時間経過後、再び、ユーザーが手動で収差を補正して記録指示を行うことで、収差補正素子の動作状態の時間変化を収差の時間変化に対応させることができる。これにより、収差補正素子の動作状態の時間変化から、時間変化する収差を補正することができる。 In the electron microscope 200, the operation state recording unit 618 performs a process of recording the operation state of the aberration correction element and recording the time when the operation state of the aberration correction element is recorded when a recording instruction is issued from the user. Therefore, in the electron microscope 200, for example, the user manually corrects the aberration and issues a recording instruction, and after a predetermined time has elapsed, the user manually corrects the aberration and issues a recording instruction again. The time change of the operation state can be made to correspond to the time change of the aberration. Thereby, the time-varying aberration can be corrected from the time change of the operation state of the aberration correction element.
３． 第３実施形態
次に、第３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８は、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００および第２実施形態に係る電子顕微鏡２００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。
3. Third Embodiment Next, an electron microscope according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an electron microscope 300 according to the third embodiment. Hereinafter, in the electron microscope 300 according to the third embodiment, members having the same functions as the constituent members of the electron microscope 100 according to the first embodiment and the electron microscope 200 according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Detailed description thereof will be omitted.
電子顕微鏡３００では、図８に示すように、処理部６１０は、収差記録部６１２と、動作状態記録部６１８と、を含む。そのため、電子顕微鏡３００では、収差の時間変化を記録して収差を補正するモード（収差記録部６１２を用いるモード）と、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録して収差を補正するモード（動作状態記録部６１８を用いるモード）と、を選択することができる。 In the electron microscope 300, as illustrated in FIG. 8, the processing unit 610 includes an aberration recording unit 612 and an operation state recording unit 618. For this reason, in the electron microscope 300, a mode in which the aberration change is recorded by recording the time change of the aberration (a mode in which the aberration recording unit 612 is used), and a mode in which the time change in the operation state of the aberration correction element is recorded Mode in which the operation state recording unit 618 is used).
図９は、電子顕微鏡３００の本体制御装置６の制御ＧＵＩ７０の一例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the control GUI 70 of the main body control device 6 of the electron microscope 300.
本実施形態の制御ＧＵＩ７０には、さらに、モード選択ボタン７９が表示されている。モード選択ボタン７９は、収差の時間変化を記録するモードと、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録するモードと、を選択するためのボタンである。例えば、モード選択ボタン７９が押下された場合、電子顕微鏡３００は、収差の時間変化を記録するモードで動作する。一方、モード選択ボタン７９が押下されていない場合、電子顕微鏡３００は、収差補正素子の動作状態の時間変化を記録するモードで動作する。 In the control GUI 70 of this embodiment, a mode selection button 79 is further displayed. The mode selection button 79 is a button for selecting a mode for recording the time change of the aberration and a mode for recording the time change of the operation state of the aberration correction element. For example, when the mode selection button 79 is pressed, the electron microscope 300 operates in a mode for recording a temporal change in aberration. On the other hand, when the mode selection button 79 is not pressed, the electron microscope 300 operates in a mode for recording a temporal change in the operation state of the aberration correction element.
４． その他
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。
4). Others The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
上述した実施形態では、補正の対象となる収差が、二回非点、コマ収差、およびフォーカスである場合について説明したが、本発明は、二回非点、コマ収差、およびフォーカス以外のその他の収差を対象にする収差補正にも適用できる。 In the above-described embodiment, the case where the aberration to be corrected is the twice astigmatism, the coma aberration, and the focus. However, the present invention is not limited to the twice astigmatism, the coma aberration, and the focus. It can also be applied to aberration correction for aberrations.
また、例えば、上述した実施形態では、図２に示すように、収差補正装置４が照射系に組み込まれている例について説明したが、収差補正装置４は結像系に組み込まれていてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, the example in which the aberration correction device 4 is incorporated in the irradiation system as illustrated in FIG. 2 has been described, but the aberration correction device 4 may be incorporated in the imaging system. .
５． 実施例
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により限定されるものではない。
5. Examples Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
本実施例では、透過電子顕微鏡（日本電子株式会社製原子分解能電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ３００Ｆ）を用いて、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行した直後のコマ収差の時間変化に対する補正を実施した。 In this example, correction for the time change of coma aberration immediately after the transition from the TEM mode to the STEM mode was performed using a transmission electron microscope (atomic resolution electron microscope JEM-ARM300F manufactured by JEOL Ltd.).
（１）コマ収差の時間変化
まず、ＪＥＭ−ＡＲＭ３００Ｆにおいて、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行したときのコマ収差の時間変化を記録した。
(1) Time change of coma aberration First, the time change of coma aberration at the time of shifting from the TEM mode to the STEM mode was recorded in JEM-ARM300F.
具体的には、まず、ＳＴＥＭモードからＴＥＭモードに移行させて１０分間待機させて装置の光学系をＴＥＭモードの条件に安定させた。次に、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行させた。そして、レンズの緩和（ｌｅｎｓ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）を行い、その後のコマ収差の時間変化を調べた。 Specifically, first, the optical system of the apparatus was stabilized at the TEM mode conditions by shifting from the STEM mode to the TEM mode and waiting for 10 minutes. Next, the TEM mode was shifted to the STEM mode. Then, lens relaxation was performed, and the temporal change of coma aberration thereafter was examined.
図１０および図１１は、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行したときのコマ収差の時間変化を示すグラフである。なお、図１０および図１１に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸はコマ収差が補正された状態でのＣＬＡ表示値（コマ収差を補正するための収差補正素子に印加される電圧値に相当する値）である。すなわち、縦軸は、コマ収差の収差量に相当する。また、図１０は、コマ収差のＸ方向の成分を表すグラフであり、図１１は、コマ収差のＹ方向の成分を表すグラフである。Ｘ方向およびＹ方向は、互いに直交する方向である。 10 and 11 are graphs showing changes in coma aberration over time when the TEM mode is shifted to the STEM mode. 10 and FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the CLA display value (voltage value applied to the aberration correction element for correcting coma aberration) in a state where the coma aberration is corrected. Is a value corresponding to That is, the vertical axis corresponds to the amount of coma aberration. FIG. 10 is a graph showing the X-direction component of coma aberration, and FIG. 11 is a graph showing the Y-direction component of coma aberration. The X direction and the Y direction are directions orthogonal to each other.
図１０および図１１に示すグラフから、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行後、４分〜１５分の間は、コマ収差は、線形に変化していることがわかる。 From the graphs shown in FIGS. 10 and 11, it can be seen that the coma aberration changes linearly for 4 to 15 minutes after the transition from the TEM mode to the STEM mode.
（２）時間変化するコマ収差の補正
ＪＥＭ−ＡＲＭ３００Ｆにおいて、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行させて、時間変化するコマ収差の補正を行った。
(2) Correction of time-varying coma aberration In JEM-ARM300F, the shift from TEM mode to STEM mode was performed to correct time-varying coma aberration.
具体的には、まず、ＳＴＥＭモードからＴＥＭモードに移行させて１０分間待機させて装置の光学系をＴＥＭモードの条件に安定させた後、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードに移行させた。次に、ＳＴＥＭモードに移行してから、６分から８分までの間、コマ収差が補正された状態での収差補正素子のＣＬＡ表示値の変化量を記録した。次に、この変化量の記録から８分以降のコマ収差の時間変化に対応するＣＬＡ表示値の変化を予測した。そして、８分以降は予測結果に基づきコマ収差の補正を行った。 Specifically, first, the STEM mode was changed to the TEM mode, and the apparatus was kept on standby for 10 minutes to stabilize the optical system of the apparatus under the TEM mode conditions, and then the TEM mode was changed to the STEM mode. Next, the change amount of the CLA display value of the aberration correction element in the state where the coma aberration was corrected was recorded for 6 to 8 minutes after the transition to the STEM mode. Next, a change in the CLA display value corresponding to the time change of the coma aberration after 8 minutes from the change amount recording was predicted. After 8 minutes, coma aberration was corrected based on the prediction result.
ここで、８分以降のＣＬＡ表示値の変化の予測は、図１０および図１１に示すグラフから行った。図１０および図１１に示すグラフから、コマ収差は、ＴＥＭモードからＳＴＥＭモードへの移行後１５分程度は線形に変化するため、ＣＬＡ表示値も同様に線形に変化すると予測した。そのため、６分から８分までの間のＣＬＡ表示値の変化量から単位時間あたりのＣＬＡ表示値の変化量を求め、８分以降も同様の変化量でＣＬＡ値が変化していくものとして、収差補正素子を動作させた。 Here, the change in the CLA display value after 8 minutes was predicted from the graphs shown in FIGS. 10 and 11. From the graphs shown in FIGS. 10 and 11, since the coma aberration changes linearly for about 15 minutes after the transition from the TEM mode to the STEM mode, the CLA display value is predicted to change linearly as well. Therefore, the amount of change of the CLA display value per unit time is obtained from the amount of change of the CLA display value from 6 minutes to 8 minutes, and the CLA value changes with the same amount of change after 8 minutes. The correction element was operated.
図１２は、時間変化するコマ収差の補正を行った結果を示す図である。図１２では、予測結果に基づいてコマ収差の補正を行った場合（「Ｃｏｒｒｅｃｔ」参照）と、コマ収差の補正を行わなかった場合（「Ｎｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔ」参照）と、を比較している。なお、図１２には、予測結果に基づいてコマ収差の補正を行った場合、およびコマ収差の補正を行わなかった場合の各々について、２分経過後、４分経過後、６分経過後のロンチグラムを示している。 FIG. 12 is a diagram showing a result of correcting coma aberration changing with time. In FIG. 12, the case where the coma aberration is corrected based on the prediction result (see “Correct”) and the case where the coma aberration is not corrected (see “Non Correct”) are compared. In FIG. 12, after 2 minutes have elapsed, 4 minutes have elapsed, and 6 minutes have elapsed, when the coma aberration is corrected based on the prediction result and when the coma aberration is not corrected. Ronchigram is shown.
図１２に示す結果から、予測結果に基づいてコマ収差の補正を行った場合には、良好なロンチグラムを維持できていることがわかる。なお、コマ収差の補正を行わなかった場合には、コマ収差が時間とともに大きくなり、観察や分析に支障をきたす状態となっている。 From the results shown in FIG. 12, it can be seen that a good Ronchigram can be maintained when the coma aberration is corrected based on the prediction result. Note that when coma aberration is not corrected, coma aberration increases with time, which hinders observation and analysis.
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。 In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, each embodiment and each modification can be combined as appropriate.
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.
２…電子顕微鏡本体、４…収差補正装置、６…本体制御装置、８…収差補正装置制御装置、９…収差補正装置電源、２０…電子銃、２２…第１集束レンズ、２４…転送レンズ、２５ａ…偏向コイル、２５ｂ…偏向コイル、２６…第２集束レンズ、２７…対物レンズ、２８…中間レンズ、２９…投影レンズ、４０…第１多極子、４２…第１転送レンズ、４４ａ…偏向コイル、４４ｂ…偏向コイル、４６…第２転送レンズ、４８…第２多極子、７０…制御ＧＵＩ、７２ａ…記録開始ボタン、７２ｂ…記録終了ボタン、７４…記録時間入力部、７６ａ…収差補正開始ボタン、７６ｂ…収差補正終了ボタン、７８…収差補正時間入力部、７９…モード選択ボタン、１００…電子顕微鏡、２００…電子顕微鏡、３００…電子顕微鏡、６１０…処理部、６１２…収差記録部、６１４…収差補正素子制御部、６１６…本体制御部、６１８…動作状態記録部、６２０…操作部、６３０…表示部、６４０…記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electron microscope main body, 4 ... Aberration correction apparatus, 6 ... Main body control apparatus, 8 ... Aberration correction apparatus control apparatus, 9 ... Aberration correction apparatus power supply, 20 ... Electron gun, 22 ... First focusing lens, 24 ... Transfer lens, 25a ... deflection coil, 25b ... deflection coil, 26 ... second focusing lens, 27 ... objective lens, 28 ... intermediate lens, 29 ... projection lens, 40 ... first multipole, 42 ... first transfer lens, 44a ... deflection coil , 44b ... deflection coil, 46 ... second transfer lens, 48 ... second multipole, 70 ... control GUI, 72a ... recording start button, 72b ... recording end button, 74 ... recording time input section, 76a ... aberration correction start button 76b ... aberration correction end button, 78 ... aberration correction time input unit, 79 ... mode selection button, 100 ... electron microscope, 200 ... electron microscope, 300 ... electron microscope, 610 ... processing unit, 6 2 ... aberration recording unit, 614 ... aberration correction element control unit, 616 ... main control unit, 618 ... operating state recording unit, 620 ... operating unit, 630 ... display unit, 640 ... storage unit
Claims (8)
前記収差の時間変化を記録する収差記録部と、
前記収差記録部によって記録された前記収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差が補正されるように前記収差補正素子を動作させる制御を行う制御部と、
を含む、電子顕微鏡。 An electron microscope provided with an aberration correction element for correcting an aberration of an optical system,
An aberration recording section for recording the time change of the aberration;
A control unit that performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on information on the time variation of the aberration recorded by the aberration recording unit;
Including an electron microscope.
前記制御部は、
前記収差の時間変化の情報に基づいて、前記収差の時間変化を予測する処理と、
前記収差の時間変化の予測結果に基づいて、前記収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、
を行う、電子顕微鏡。 In claim 1,
The controller is
A process for predicting the time change of the aberration based on the information of the time change of the aberration;
Based on the prediction result of the time variation of the aberration, a process of performing control to operate the aberration correction element,
Do the electron microscope.
前記収差記録部は、
ロンチグラムを取得して前記収差を測定し、測定された前記収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第１記録処理と、
前記第１記録処理の後に、再び、ロンチグラムを取得して前記収差を測定し、測定された前記収差を記録するとともに、ロンチグラムを取得した時間を記録する第２記録処理と、
を行う、電子顕微鏡。 In claim 1 or 2,
The aberration recording unit is
A first recording process for acquiring a Ronchigram, measuring the aberration, recording the measured aberration, and recording a time when the Ronchigram was acquired;
After the first recording process, again, a Ronchigram is acquired to measure the aberration, the measured aberration is recorded, and a second recording process to record the time when the Ronchigram was acquired;
Do the electron microscope.
前記収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する動作状態記録部と、
前記動作状態記録部によって記録された前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差が補正されるように前記収差補正素子を動作させる制御を行う制御部と、
を含む、電子顕微鏡。 An electron microscope provided with an aberration correction element for correcting an aberration of an optical system,
An operation state recording unit for recording a time change of the operation state of the aberration correction element;
A control unit that performs control to operate the aberration correction element so that the time-varying aberration is corrected based on information on time change of the operation state of the aberration correction element recorded by the operation state recording unit;
Including an electron microscope.
前記制御部は、
前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、前記収差補正素子の動作状態の時間変化を予測する処理と、
前記収差補正素子の動作状態の時間変化の予測結果に基づいて、前記収差補正素子を動作させる制御を行う処理と、
を行う、電子顕微鏡。 In claim 4,
The controller is
A process for predicting a time change in the operation state of the aberration correction element based on information on a time change in the operation state of the aberration correction element;
A process for performing control to operate the aberration correction element based on a prediction result of a temporal change in the operation state of the aberration correction element;
Do the electron microscope.
前記動作状態記録部は、ユーザーの記録指示に応じて、前記収差補正素子の動作状態を記録するとともに、前記収差補正素子の動作状態を記録した時間を記録する処理を行う、電子顕微鏡。 In claim 4 or 5,
The operation state recording unit records an operation state of the aberration correction element according to a user's recording instruction, and performs a process of recording a time when the operation state of the aberration correction element is recorded.
前記収差の時間変化を記録する収差記録工程と、
前記収差記録工程で記録された前記収差の時間変化の情報に基づいて、時間変化する前記収差を補正する収差補正工程と、
を含む、収差補正方法。 An aberration correction method for correcting aberration of an optical system in an electron microscope,
An aberration recording step for recording time variation of the aberration;
An aberration correction step of correcting the time-varying aberration based on the information of the time variation of the aberration recorded in the aberration recording step;
A method of correcting aberrations.
前記収差を補正するための収差補正素子の動作状態の時間変化を記録する動作状態記録工程と、
前記動作状態記録工程で記録された前記収差補正素子の動作状態の時間変化の情報に基づいて、前記収差補正素子を動作させて時間変化する前記収差を補正する収差補正工程と、
を含む、収差補正方法。 An aberration correction method for correcting aberration of an optical system in an electron microscope,
An operation state recording step for recording a time change of an operation state of the aberration correction element for correcting the aberration; and
An aberration correction step of correcting the time-varying aberration by operating the aberration correction element based on the information on the time change of the operation state of the aberration correction element recorded in the operation state recording step;
A method of correcting aberrations.
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