(57)【要約】【課題】光学系の調整を短時間で正確に行うことが可能な荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置は、荷電粒子源と、荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、光学系を制御する制御部と、光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、光学系は、第１光学素子と、第１光学素子に入射する荷電粒子線の状態を調整するための第２光学素子と、を有し、制御部は、第２光学素子の設定値の初期値を求める処理と、第２光学素子の設定値を初期値から変化させることによって荷電粒子線の状態を変化させ、荷電粒子線の状態を変化に基づいて第２光学素子の設定値を求める処理と、を行い、初期値を求める処理では、記憶部に記憶された第２光学素子の過去の設定値に基づいて、初期値を求める。【選択図】図１
2020181724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第１光学素子と、
前記第１光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第２光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第２光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第２光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求める、荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記初期値は、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値の時間平均である、荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記制御部は、前記初期値からの変化量を求める処理を行い、
前記第２光学素子の設定値を求める処理では、前記第２光学素子の設定値を前記初期値から、求めた前記変化量変化させ、
前記変化量を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値に基づいて、前記変化量を求める、荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３において
前記変化量は、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値の標準偏差である、荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御部は、所定の時間間隔で、前記第２光学素子の設定値を前記記憶部に記憶させる、荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御部は、前記第２光学素子の設定値を求める処理を行った後に、求めた前記第２光学素子の設定値を前記記憶部に記憶させる、荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第２光学素子の設定値を求める処理では、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第１光学素子の設定値を変化させたときの前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第１変化量を求め、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第１光学素子の設定値を変化させたときの前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量である第２変
化量を求め、
前記第１変化量および前記第２変化量に基づいて、前記第１光学素子の設定値を変化させたときに、前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線の位置の変化量がゼロとなる前記第２光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１光学素子は、多段のレンズ系であり、
前記第２光学素子は、多段の偏向器であり、
前記第２光学素子の設定値は、前記第１光学素子に対する前記荷電粒子線の入射位置を制御する値である、荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記第１光学素子は、多段のレンズ系であり、
前記第２光学素子は、多段の偏向器であり、
前記第２光学素子の設定値は、前記第１光学素子の光軸に対する前記荷電粒子線の入射角度を制御する値である、荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１光学素子は、試料に前記荷電粒子線を照射する照射レンズであり、
前記第２光学素子は、前記荷電粒子線の照射角度を調整するための照射量調整レンズであり、
前記第２光学素子の設定値は、前記荷電粒子線の照射角度を制御する値であり、
前記第２光学素子の設定値を求める処理では、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値にして、前記第１光学素子の設定値を変化させたときの前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第１変化量を求め、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させ、前記第１光学素子の設定値を変化させたときの前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量である第２変化量を求め、
前記第１変化量および前記第２変化量に基づいて、前記第１光学素子の設定値を変化させたときに前記第１光学素子を通過した前記荷電粒子線のビーム径の変化量がゼロとなる前記第２光学素子の設定値を求める、荷電粒子線装置。
【請求項１１】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第１光学素子と、前記第１光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第２光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第２光学素子の初期値を求める工程と、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第２光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求める、荷電粒子線装置の光学系の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の光学系の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡や、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置では、観察や分析を行う前に、光学系の調整が行われる。例えば、照射系のレンズの光軸に沿って電子線が入射するように、電子線の位置や角度を制御する偏向器の調整が行われる。また、例えば、透過電子顕微鏡では、試料に対して平行に電子線が入射されるように、電子線の照射角度を制御するレンズの調整が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正するための方法として、荷電粒子源と対物レンズとの間に反射板を配置し、当該反射板で得られる試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、荷電粒子線の傾斜補正を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような光学系の調整は、短時間で正確に行われることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記光学系は、
第１光学素子と、
前記第１光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第２光学素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第２光学素子の設定値の初期値を求める処理と、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第２光学素子の設定値を求める処理と、
を行い、
前記初期値を求める処理では、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求める。
【０００７】
このような荷電粒子線装置では、制御部が、記憶部に記憶された第２光学素子の過去の設定値に基づいて第２光学素子の初期値を求めるため、第２光学素子の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【０００８】
（２）本発明に係る荷電粒子線装置の光学系の制御方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子線に作用する光学系と、前記光学系の過去の設定値を記憶する記憶部と、を含み、前記光学系が、第１光学素子と、前記第１光学素子に入射する前記荷電粒子線の状態を制御するための第２光学素子と、を有する荷電粒子線装置の光学系の制御方法であって、
前記第２光学素子の初期値を求める工程と、
前記第２光学素子の設定値を前記初期値から変化させることによって前記荷電粒子線の状態を変化させ、前記荷電粒子線の状態の変化に基づいて前記第２光学素子の設定値を求める工程と、
を含み、
前記初期値を求める工程では、前記記憶部に記憶された前記第２光学素子の過去の設定値に基づいて、前記初期値を求める。
【０００９】
このような荷電粒子線装置の光学系の制御方法では、記憶部に記憶された第２光学素子の過去の設定値に基づいて第２光学素子の初期値を求めるため、第２光学素子の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。
【図２】入射位置の最適化処理の一例を示すフローチャート。
【図３】入射位置の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図４】入射位置の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図５】入射位置の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図６】初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法を説明するための図。
【図７】初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法を説明するための図。
【図８】設定値Ｈ０の算出方法を説明するための図。
【図９】設定値Ｈ０の算出方法を説明するための図。
【図１０】設定値Ｈ０の算出方法を説明するための図。
【図１１】入射角度の最適化処理の一例を示すフローチャート。
【図１２】入射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図１３】入射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図１４】入射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図１５】初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法を説明するための図。
【図１６】第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。
【図１７】照射角度の最適化処理の一例を示すフローチャート。
【図１８】照射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図１９】照射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図２０】照射角度の最適化処理における光学系の動作を説明するための図。
【図２１】初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出方法を説明するための図。
【図２２】設定値Ｉ０の算出方法を説明するための図。
【図２３】設定値Ｉ０の算出方法を説明するための図。
【図２４】設定値Ｉ０の算出方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】
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や分析を行う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（イオンビーム等）を照射して試料の観察や分析を行う装置であってもよい。このような荷電粒子線装置としては、例えば、透過電子顕微鏡、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などが挙げられる。
【００１３】
１．  第１実施形態
１．１．  電子顕微鏡の構成
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の構成を示す図である。
【００１４】
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、荷電粒子源の一例である電子源１０と、光学系２０と、検出器３０と、制御部４０と、記憶部５０と、を含む。
【００１５】
電子源１０は、電子線を発生させる。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として放出する電子銃である。
【００１６】
光学系２０は、電子源１０から放出された電子線に作用する。光学系２０は、多段偏向器２２と、照射レンズ系２４と、結像レンズ系２６と、を含む。なお、照射レンズ系２４は第１光学素子の一例であり、多段偏向器２２は第２光学素子の一例である。
【００１７】
多段偏向器２２は、電子源１０から放出された電子線を２次元的に偏向させる。図示の例では、多段偏向器２２は、光軸に沿って配置された２つの偏向コイルによって構成されている。なお、多段偏向器２２は、光軸に沿って配置された３つ以上の偏向コイルによって構成されていてもよい。
【００１８】
多段偏向器２２は、照射レンズ系２４に入射する電子線の状態を制御するために用いられる。具体的には、多段偏向器２２は、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置、および照射レンズ系２４の光軸に対する電子線の入射角度を制御するために用いられる。
【００１９】
照射レンズ系２４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。照射レンズ系２４は、多段のレンズ系である。図示の例では、照射レンズ系２４は、光軸に沿って配置された２つの照射レンズで構成されている。すなわち、照射レンズ系２４は、２段のレンズ系である。なお、照射レンズ系２４は、光軸に沿って配置された３つ以上の照射レンズによって構成されていてもよい。
【００２０】
図示はしないが、電子顕微鏡１００は、試料Ｓを保持する試料ステージを備えている。試料ステージによって、試料Ｓを位置決めすることができる。
【００２１】
結像レンズ系２６は、試料Ｓを透過した電子で透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を結像する。検出器３０は、結像レンズ系２６で形成されたＴＥＭ像を撮影する。検出器３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等のデジタルカメラである。検出器３０で撮影されたＴＥＭ像は、制御部４０に送られ、記憶部５０に記憶される。
【００２２】
制御部４０は、電子源１０、光学系２０、および検出器３０を制御する。制御部４０は、後述するように、多段偏向器２２の設定値の初期値を求める処理と、多段偏向器２２の設定値を初期値から変化させることによって電子線の状態を変化させ、電子線の状態を変化に基づいて多段偏向器２２の設定値を求める処理と、を行う。第１実施形態では、電子線の状態は、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置である。すなわち、制御部４０は、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置を制御する処理を行う。制御部４０の処理の詳細については後述する。
【００２３】
制御部４０の機能は、例えば、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）でプログラムを実行することにより実現することができる。また、制御部４０の機能の少なくとも一部を専用回路によって実現してもよい。
【００２４】
記憶部５０は、制御部４０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。記憶部５０は、制御部４０が各種の制御処理や計算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５０は、制御部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５０は、光学系２０の過去の設定値を記憶する。
【００２５】
１．２．  光学系の制御方法
次に、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の光学系の制御方法について説明する。
【００２６】
１．２．１．  入射位置の最適化処理
電子顕微鏡１００では、制御部４０によって光学系２０が制御される。以下では、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置が最適な位置となるように、制御部４０が多段偏向器２２を制御する処理について説明する。以下、当該処理を、入射位置の最適化処理ともいう。
【００２７】
ここで、電子線が光軸に沿って照射レンズ系２４の中心に入射する場合、照射レンズ系２４の設定値を変化させても、照射レンズ系２４を通過した電子線の位置は変わらない。そのため、最適な入射位置とは、照射レンズ系２４の設定値を変化させても、照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化が最小となる入射位置である。
【００２８】
図２は、入射位置の最適化処理の一例を示すフローチャートである。図３〜図５は、入射位置の最適化処理における光学系２０の動作を説明するための図である。なお、図３〜図５では、便宜上、電子源１０、多段偏向器２２、照射レンズ系２４、および試料Ｓのみを図示している。
【００２９】
制御部４０は、ユーザーが入射位置の最適化処理の開始の指示（開始指示）を行ったか否かを判定する（Ｓ１００）。制御部４０は、例えば、入射位置の最適化処理の開始を指示するための開始ボタンの押下操作が行われた場合や、入力機器などから開始指示が入力された場合に、ユーザーが開始指示を行ったと判断する。
【００３０】
開始指示が行われたと判断された場合（Ｓ１００のＹｅｓ）、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値Ｈｎの初期値Ｈ１および多段偏向器２２の設定値Ｈｎの変化量ΔＨを算出する（Ｓ１０２）。多段偏向器２２の設定値Ｈｎは、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置を制御する値である。初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法は後述する。
【００３１】
次に、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第１変化量ΔＰ１を求める（Ｓ１０６〜Ｓ１１６）。
【００３２】
具体的には、まず、ｎ＝１として（Ｓ１０４）、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１に設定する（Ｓ１０６）。初期値Ｈ１は、ステップＳ１０２の処理で算出した値が用いられる。
【００３３】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ１０８）。設定値Ｓ１は、例えば、試料Ｓ上において電子線のビーム径が最も大きくなる値である
。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が初期値Ｈ１に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図３に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐａを測定する（Ｓ１１０）。制御部４０は、例えば、検出器３０で撮影されたＴＥＭ像を取得し、取得したＴＥＭ像から位置Ｐａを測定する。
【００３４】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ１１２）。設定値Ｓ２は、Ｓ２＝Ｓ１＋ΔＳである。設定値Ｓ２は、例えば、試料Ｓ上において電子線のビーム径が最も小さくなる値である。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が初期値Ｈ１に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図３に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ１１４）。制御部４０は、例えば、検出器３０で撮影されたＴＥＭ像を取得し、取得したＴＥＭ像から位置Ｐｂを測定する。
【００３５】
次に、制御部４０は、第１変化量ΔＰ１＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ１１６）。以上の工程により、第１変化量ΔＰ１を求めることができる。
【００３６】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ１１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ１１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ１２０）、ステップＳ１０６に戻る。そして、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１から変化量ΔＨ変化させた設定値Ｈ２にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第２変化量ΔＰ２を求める（Ｓ１０６〜Ｓ１１６）。
【００３７】
具体的には、まず、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を設定値Ｈ２に設定する（Ｓ１０６）。設定値Ｈ２は、初期値Ｈ１を、ステップＳ１０２で求めた変化量ΔＨだけ変化させた値である。例えば、Ｈ２＝Ｈ１＋ΔＨである。制御部４０が多段偏向器２２の設定値を設定値Ｈ１から設定値Ｈ２に変更することによって、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置が変化する。
【００３８】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ１０８）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｈ２に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図４に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐａを測定する（Ｓ１１０）。
【００３９】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ１１２）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｈ２に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図４に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ１１４）。
【００４０】
次に、制御部４０は、第２変化量ΔＰ２＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ１１６）。以上の工程により、第２変化量ΔＰ２を求めることができる。
【００４１】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ１１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ１１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ１２０）、ステップＳ１０６に戻る。そして、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１から変化量ΔＨ変化させた設定値Ｈ３にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第３変化量ΔＰ３を求める（Ｓ１０６〜Ｓ１１６）。
【００４２】
具体的には、まず、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を設定値Ｈ３に設定する（
Ｓ１０６）。設定値Ｈ３は、初期値Ｈ１を、ステップＳ１０２で求めた変化量ΔＨだけ変化させた値である。例えば、Ｈ３＝Ｈ１−ΔＨである。制御部４０が多段偏向器２２の設定値を設定値Ｈ２から設定値Ｈ３に変更することによって、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置が変化する。
【００４３】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ１０８）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｈ３に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図５に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐａを測定する（Ｓ１１０）。
【００４４】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ１１２）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｈ３に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図５に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ１１４）。
【００４５】
次に、制御部４０は、第３変化量ΔＰ３＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ１１６）。以上の工程により、第３変化量ΔＰ３を求めることができる。
【００４６】
制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ１１８）、ｎ＝３であると判定された場合（Ｓ１１８のＹｅｓ）、第１変化量ΔＰ１、第２変化量ΔＰ２、および第３変化量ΔＰ３に基づいて、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときに、照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量がゼロとなる多段偏向器２２の設定値Ｈ０を求める（Ｓ１２２）。設定値Ｈ０の算出方法については後述する。
【００４７】
制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を、ステップＳ１２２で求めた設定値Ｈ０に設定する（Ｓ１２４）。そして、制御部４０は、処理を終了する。
【００４８】
１．２．２．  初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出
次に、ステップＳ１０２における初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法について説明する。
【００４９】
制御部４０は、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて、初期値Ｈ１および変化量ΔＨを求める。図６は、初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法を説明するための図である。図６に示すグラフの横軸は時刻Ｔであり、縦軸は多段偏向器２２の設定値Ｈ０である。
【００５０】
制御部４０は、設定された時間間隔で、多段偏向器２２の設定値を記憶部５０に記憶させる。また、制御部４０は、設定値とともに、設定値が記憶された時刻を記憶部５０に記憶させる。図６に示す例では、時間間隔ΔＴで多段偏向器２２の設定値Ｈ０が記憶部５０に記憶されている。具体的には、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３、時刻Ｔ４、時刻Ｔ５、時刻Ｔ６、時刻Ｔ７における設定値Ｈ０が、記憶部５０に記憶されている。時間間隔ΔＴは、任意に設定可能である。時間間隔ΔＴは、例えば、２４時間であってもよいし、１６８時間であってもよい。
【００５１】
制御部４０は、例えば、記憶部５０に記憶された設定値Ｈ０を読み出して、設定値Ｈ０の時間平均ＨＴを算出し、算出された時間平均ＨＴを初期値Ｈ１とする。すなわち、Ｈ１＝ＨＴとする。このように、過去の設定値Ｈ０から、現時点Ｔｎｏｗでの設定値Ｈ０を推測して、初期値Ｈ１を決定する。また、制御部４０は、例えば、設定値Ｈ０の標準偏差σを算出し、算出された標準偏差σを変化量ΔＨとする。すなわち、ΔＨ＝σとする。このように、過去の設定値Ｈ０のばらつきから、設定値Ｈ０のばらつきを推測して、変化量Δ
Ｈを決定する。
【００５２】
なお、上記の例では、制御部４０は、時間間隔ΔＴで、時刻Ｔおよびその時刻Ｔにおける設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させる場合について説明したが、時刻Ｔおよび設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させるタイミングはこれに限定されない。
【００５３】
例えば、図７に示すように、制御部４０は、一定の時間間隔で、時刻Ｔおよび設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させなくてもよい。例えば、制御部４０は、図２に示す入射位置の最適化処理が終了した後に、当該処理で求めた設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させてもよい。すなわち、制御部４０は、入射位置の最適化処理が終了したタイミングで、設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させる。制御部４０は、例えば、入射位置の最適化処理の終了と同時に、設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させる。
【００５４】
また、制御部４０は、時間間隔ΔＴで、時刻Ｔおよび設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させ、かつ、入射位置の最適化処理が終了した後に当該処理で求めた時刻Ｔおよび設定値Ｈ０を記憶部５０に記憶させてもよい。
【００５５】
１．２．３．  設定値Ｈ０の算出方法
次に、ステップＳ１２２における設定値Ｈ０の算出方法について説明する。
【００５６】
図８〜図１０は、設定値Ｈ０の算出方法を説明するための図である。
【００５７】
設定値Ｈ１、設定値Ｈ２、および設定値Ｈ３と、第１変化量ΔＰ１、第２変化量ΔＰ２、および第３変化量ΔＰ３は、線形関係にある。したがって、これらの値から関係式を求めて、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量ΔＰがゼロとなる多段偏向器２２の設定値Ｈ０を求める。
【００５８】
例えば、まず、次式で示すａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を求める。
【００５９】
ａ１＝（ΔＰ２−ΔＰ１）／（Ｈ２−Ｈ１）
ａ２＝（ΔＰ３−ΔＰ２）／（Ｈ３−Ｈ２）
ｂ１＝（Ｈ２×ΔＰ１−Ｈ１×ΔＰ２）／（Ｈ２−Ｈ１）
ｂ２＝（Ｈ３×ΔＰ２−Ｈ２×ΔＰ３）／（Ｈ３−Ｈ２）
【００６０】
ここで、図８に示すように、ａ１＝ａ２の場合、設定値Ｈ０は、次式で求める。
【００６１】
Ｈ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【００６２】
また、図９に示すように、｜ａ１｜＞｜ａ２｜の場合、設定値Ｈ０は、次式で求める。
【００６３】
Ｈ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【００６４】
また、図１０に示すように、｜ａ１｜＜｜ａ２｜の場合、設定値Ｈ０は、次式で求める。
【００６５】
Ｈ０＝｜ｂ２／ａ２｜
【００６６】
なお、設定値Ｈ０の算出方法は、上記の例に限定されない。
【００６７】
例えば、上記の例では、多段偏向器２２の設定値を、Ｈ１，Ｈ２＝Ｈ１＋ΔＨ，Ｈ３＝
Ｈ１−ΔＨと変化させたが、多段偏向器２２の設定値を、Ｈ１，Ｈ２＝Ｈ１＋ΔＨ，Ｈ３＝Ｈ１＋２×ΔＨと変化させてもよい。また、例えば、多段偏向器２２の設定値を、Ｈ１，Ｈ２＝Ｈ１−ΔＨ，Ｈ３＝Ｈ１−２×ΔＨと変化させてもよい。
【００６８】
また、上記の例では、第１変化量ΔＰ１、第２変化量ΔＰ２、および第３変化量ΔＰ３の３点から関係式を求めて設定値Ｈ０を求めたが、例えば、２点から関係式を求めて設定値Ｈ０を求めてもよいし、４点以上から関係式を求めて設定値Ｈ０を求めてもよい。
【００６９】
１．３．  効果
電子顕微鏡１００は、例えば、以下の効果を有する。
【００７０】
電子顕微鏡１００では、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値の初期値Ｈ１を求める処理と、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１から変化させることによって電子線の状態を変化させ、電子線の状態を変化に基づいて多段偏向器２２の設定値を求める処理と、を行う。また、多段偏向器２２の設定値の初期値Ｈ１を求める処理では、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて、初期値Ｈ１を求める。
【００７１】
このように、制御部４０は多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて入射位置の最適化処理における初期値Ｈ１を求めるため、過去の設定値から推測される設定値を初期値Ｈ１とすることができる。したがって、電子顕微鏡１００では、多段偏向器２２の調整を、短時間で正確に行うことができる。また、電子顕微鏡１００では、制御部４０が、入射位置の最適化処理を行うため、ユーザーが調整を行うことなく、最適な電子線の入射位置で観察や分析を行うことができる。また、例えば、ユーザーが手動で多段偏向器２２の調整を行う場合、ユーザーのスキルによって設定にばらつきが生じてしまう。これに対して、電子顕微鏡１００では、ユーザーのスキルによる設定のばらつきが生じない。
【００７２】
電子顕微鏡１００では、初期値Ｈ１は、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値の時間平均である。そのため、電子顕微鏡１００では、多段偏向器２２の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【００７３】
電子顕微鏡１００では、制御部４０は、初期値Ｈ１からの変化量ΔＨを求める処理を行い、多段偏向器２２の設定値を求める処理では、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｈ１から、求めた変化量ΔＨ変化させる。また、変化量ΔＨを求める処理では、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて、変化量ΔＨを求める。また、変化量ΔＨは、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値の標準偏差である。そのため、過去の設定値のばらつきから推測される設定値のばらつきから、変化量ΔＨを求めることができる。したがって、電子顕微鏡１００では、多段偏向器２２の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【００７４】
電子顕微鏡１００では、制御部４０は、設定された時間間隔で、多段偏向器２２の設定値を記憶部５０に記憶させる。そのため、多段偏向器２２の設定値の時間変化を記憶することができる。したがって、電子顕微鏡１００では、多段偏向器２２の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【００７５】
電子顕微鏡１００では、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を求める処理を行った後に、求めた多段偏向器２２の設定値を記憶部５０に記憶させる。そのため、多段偏向器２２の設定値の時間変化を記憶部５０に記憶させることができる。また、電子線の入射位置がより最適化された状態での設定値を記憶部５０に記憶させることができる。
【００７６】
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説明する。なお、第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成と同じでありその説明を省略する。
【００７７】
２．２．  光学系の制御方法
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法について説明する。なお、以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法の例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。
【００７８】
２．２．１．  入射角度の最適化処理
上述した第１実施形態では、多段偏向器２２の設定値は、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置を制御する値であり、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置が最適な位置となるように、制御部４０が多段偏向器２２を制御する処理について説明した。
【００７９】
これに対して、第２実施形態では、多段偏向器２２の設定値は、照射レンズ系２４の光軸に対する電子線の入射角度を制御する値であり、照射レンズ系２４に対する電子線の入射角度が最適な入射角度となるように、制御部４０が多段偏向器２２を制御する処理を行う。以下、当該処理を、入射角度の最適化処理ともいう。
【００８０】
ここで、最適な入射角度とは、照射レンズ系２４の設定値を変化させても、照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化が最小となる入射角度である。
【００８１】
図１１は、入射角度の最適化処理の一例を示すフローチャートである。図１２〜図１４は、入射角度の最適化処理における光学系２０の動作を説明するための図である。なお、図１２〜図１４では、便宜上、電子源１０、多段偏向器２２、照射レンズ系２４、および試料Ｓのみを図示している。
【００８２】
制御部４０は、ユーザーが入射角度の最適化処理の開始の指示を行ったか否かを判定する（Ｓ２００）。
【００８３】
開始指示が行われたと判断された場合（Ｓ２００のＹｅｓ）、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値Ｄｎの初期値Ｄ１および多段偏向器２２の設定値Ｄｎの変化量ΔＤを算出する（Ｓ２０２）。多段偏向器２２の設定値Ｄｎは、照射レンズ系２４の光軸に対する電子線の入射角度を制御する値である。初期値Ｄ１および変化量ΔＤの算出方法は後述する。
【００８４】
次に、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｄ１にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第１変化量ΔＰ１を求める（Ｓ２０６〜Ｓ２１６）。
【００８５】
具体的には、まず、ｎ＝１として（Ｓ２０４）、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｄ１に設定する（Ｓ２０６）。初期値Ｄ１は、ステップＳ２０２の処理で算出した値が用いられる。
【００８６】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ２０８）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が初期値Ｄ１に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図１２に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐａを測定する（Ｓ２１０）。
【００８７】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ２１２）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が初期値Ｄ１に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図１２に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ２１４）。
【００８８】
次に、制御部４０は、第１変化量ΔＰ１＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ２１６）。以上の工程により、第１変化量ΔＰ１を求めることができる。
【００８９】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ２１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ２１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ２２０）、ステップＳ２０６に戻る。そして、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｄ１から変化量ΔＤ変化させた設定値Ｄ２にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第２変化量ΔＰ２を求める（Ｓ２０６〜Ｓ２１６）。
【００９０】
具体的には、まず、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を設定値Ｄ２に設定する（Ｓ２０６）。設定値Ｄ２は、初期値Ｄ１を、ステップＳ２０２で求めた変化量ΔＤだけ変化させた値である。例えば、Ｄ２＝Ｄ１＋ΔＤである。制御部４０が多段偏向器２２の設定値を設定値Ｄ１から設定値Ｄ２に変更することによって、照射レンズ系２４の光軸に対する電子線の入射角度が変化する。
【００９１】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ２０８）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｄ２に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図１３に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐａを測定する（Ｓ２１０）。
【００９２】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ２１２）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｄ２に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図１３に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ２１４）。
【００９３】
次に、制御部４０は、第２変化量ΔＰ２＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ２１６）。以上の工程により、第２変化量ΔＰ２を求めることができる。
【００９４】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ２１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ２１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ２２０）、ステップＳ２０６に戻る。そして、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を初期値Ｄ１から変化量ΔＤ変化させた設定値Ｄ３にして、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときの照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量である第３変化量ΔＰ３を求める（Ｓ２０６〜Ｓ２１６）。
【００９５】
具体的には、まず、制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を設定値Ｄ３に設定する（Ｓ２０６）。設定値Ｄ３は、初期値Ｄ１を、ステップＳ２０２で求めた変化量ΔＤだけ変化させた値である。例えば、Ｄ３＝Ｄ１−ΔＤである。制御部４０が多段偏向器２２の設定値を設定値Ｈ２から設定値Ｈ３に変更することによって、照射レンズ系２４に対する電子線の入射位置が変化する。
【００９６】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ１に設定する（Ｓ２０８）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値がＤ３に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ１に設定された状態で、図１４に示すように、試料Ｓ上における電子線の
位置Ｐａを測定する（Ｓ２１０）。
【００９７】
次に、制御部４０は、照射レンズ系２４の設定値を設定値Ｓ２に設定する（Ｓ２１２）。制御部４０は、多段偏向器２２の設定値が設定値Ｄ３に設定され、かつ照射レンズ系２４の設定値が設定値Ｓ２に設定された状態で、図１４に示すように、試料Ｓ上における電子線の位置Ｐｂを測定する（Ｓ２１４）。
【００９８】
次に、制御部４０は、第３変化量ΔＰ３＝Ｐｂ−Ｐａを算出する（Ｓ２１６）。以上の工程により、第３変化量ΔＰ３を求めることができる。
【００９９】
制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ２１８）、ｎ＝３であると判定された場合（Ｓ２１８のＹｅｓ）、第１変化量ΔＰ１、第２変化量ΔＰ２、および第３変化量ΔＰ３に基づいて、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときに、照射レンズ系２４を通過した電子線の位置の変化量がゼロとなる多段偏向器２２の設定値Ｄ０を求める（Ｓ２２２）。設定値Ｄ０の算出方法については後述する。
【０１００】
制御部４０は、多段偏向器２２の設定値を、ステップＳ２２２で求めた設定値Ｄ０に設定する（Ｓ２２４）。そして、制御部４０は、処理を終了する。
【０１０１】
２．２．２．  初期値Ｄ１および変化量ΔＤの算出
次に、ステップＳ２０２における初期値Ｄ１および変化量ΔＤの算出方法について説明する。図１５は、初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法を説明するための図である。
【０１０２】
初期値Ｄ１および変化量ΔＤの算出方法は、上述した初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法と同様である。すなわち、制御部４０は、記憶部５０に記憶された多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて、初期値Ｄ１および変化量ΔＤを求める。
【０１０３】
例えば、制御部４０は、図１５に示すように、設定された時間間隔で、多段偏向器２２の設定値Ｄ０を記憶部５０に記憶させる。また、制御部４０は、設定値Ｄ０とともに、設定値Ｄ０が記憶された時刻を記憶部５０に記憶させる。
【０１０４】
制御部４０は、記憶部５０に記憶された設定値Ｄ０を読み出して、設定値Ｄ０の時間平均ＤＴを算出し、算出された時間平均ＤＴを初期値Ｄ１とする。すなわち、Ｄ１＝ＤＴとする。このように、過去の設定値Ｄ０から、現時点Ｔｎｏｗでの設定値Ｄ０を推測して、初期値Ｄ１を決定する。また、制御部４０は、設定値Ｄ０の標準偏差σを算出し、算出された標準偏差σを変化量ΔＤとする。すなわち、ΔＤ＝σとする。このように、過去の設定値Ｄ０のばらつきから、設定値Ｄ０のばらつきを推測して、変化量ΔＤを決定する。
【０１０５】
２．２．３．  設定値Ｄ０の算出方法
次に、ステップＳ２２２における設定値Ｄ０の算出方法について説明する。
【０１０６】
設定値Ｄ０の算出方法は、上述した設定値Ｈ０の算出方法と同様である。すなわち、設定値Ｄ１、設定値Ｄ２、および設定値Ｄ３と、第１変化量ΔＰ１、第２変化量ΔＰ２、および第３変化量ΔＰ３が、線形関係にあることを利用して、これらの値から関係式を求める。そして、この関係式から、照射レンズ系２４の設定値を変化させたときに変化量ΔＰがゼロとなる多段偏向器２２の設定値Ｄ０を求める。
【０１０７】
例えば、まず、次式で示すａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を求める。
【０１０８】
ａ１＝（ΔＰ２−ΔＰ１）／（Ｄ２−Ｄ１）
ａ２＝（ΔＰ３−ΔＰ２）／（Ｄ３−Ｄ２）
ｂ１＝（Ｄ２×ΔＰ１−Ｄ１×ΔＰ２）／（Ｄ２−Ｄ１）
ｂ２＝（Ｄ３×ΔＰ２−Ｄ２×ΔＰ３）／（Ｄ３−Ｄ２）
【０１０９】
ここで、ａ１＝ａ２の場合、設定値Ｄ０は、次式で求める。
【０１１０】
Ｄ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【０１１１】
また、｜ａ１｜＞｜ａ２｜の場合、設定値Ｄ０は、次式で求める。
【０１１２】
Ｄ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【０１１３】
また、｜ａ１｜＜｜ａ２｜の場合、設定値Ｄ０は、次式で求める。
【０１１４】
Ｄ０＝｜ｂ２／ａ２｜
【０１１５】
２．３．  効果
第２実施形態に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の効果を有する。
【０１１６】
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部４０が、多段偏向器２２の過去の設定値に基づいて、入射角度の最適化処理における初期値Ｄ１および変化量ΔＤを求めるため、多段偏向器２２の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【０１１７】
３．  第３実施形態
３．１．  電子顕微鏡
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図１６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。
【０１１８】
電子顕微鏡３００では、照射レンズ系２４は、照射量調整レンズ２４０と、照射レンズ２４２と、を有している。なお、照射レンズ２４２は第１光学素子の一例であり、照射量調整レンズ２４０は第２光学素子の一例である。
【０１１９】
照射量調整レンズ２４０は、電子線の照射角度、すなわち電子線の開き角を制御することによって、試料Ｓに対する電子線の照射量を制御するためのレンズである。照射レンズ２４２は、試料Ｓに電子線を照射するためのレンズである。照射レンズ２４２は、例えば、照射量調整レンズ２４０の後方に配置されている。照射レンズ２４２は、図示の例では、試料Ｓの直上に配置されている。
【０１２０】
照射量調整レンズ２４０は、例えば、試料Ｓに対して電子線を平行照射するために用いられる。すなわち、電子顕微鏡３００では、照射量調整レンズ２４０によってケーラー照明を実現できる。
【０１２１】
３．２．  光学系の制御方法
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法について説明する。なお、以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡の光学系の制御方法の例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。
【０１２２】
３．２．１．  照射角度の最適化
電子顕微鏡３００では、制御部４０によって光学系２０が制御される。以下では、試料Ｓに照射される電子線の照射角度が最適な角度となるように、制御部４０が照射量調整レンズ２４０を制御する処理について説明する。以下、当該処理を、照射角度の最適化処理ともいう。
【０１２３】
最適な照射角度は、任意の角度に設定可能である。以下では、試料Ｓに対して電子線が平行照射されるように、照射量調整レンズ２４０を調整する場合について説明する。
【０１２４】
図１７は、照射角度の最適化処理の一例を示すフローチャートである。図１８〜図２０は、照射角度の最適化処理における光学系２０の動作を説明するための図である。なお、図１８〜図２０では、便宜上、電子源１０、照射量調整レンズ２４０、照射レンズ２４２、結像レンズ系２６、および検出器３０のみを図示している。
【０１２５】
制御部４０は、ユーザーが照射角度の最適化処理の開始の指示を行ったか否かを判定する（Ｓ３００）。
【０１２６】
開始指示が行われたと判断された場合（Ｓ３００のＹｅｓ）、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値Ｉｎの初期値Ｉ１および照射量調整レンズ２４０の設定値Ｉｎの変化量ΔＩを算出する（Ｓ３０２）。照射量調整レンズ２４０の設定値Ｉｎは、電子線の照射角度を制御する値である。初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出方法は後述する。
【０１２７】
次に、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を初期値Ｉ１にして、照射レンズ２４２の設定値を変化させたときの照射レンズ２４２を通過した電子線のビーム径の変化量である第１変化量ΔＲ１を求める（Ｓ３０６〜Ｓ３１６）。
【０１２８】
具体的には、まず、ｎ＝１として（Ｓ３０４）、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を初期値Ｉ１に設定する（Ｓ３０６）。初期値Ｉ１は、ステップＳ３０２の処理で算出した値が用いられる。
【０１２９】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ１に設定する（Ｓ３０８）。設定値Ｏ１は、任意の値に設定可能である。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が初期値Ｉ１に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ１に設定された状態で、図１８に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒａを測定する（Ｓ３１０）。制御部４０は、例えば、検出器３０で撮影されたＴＥＭ像を取得し、取得したＴＥＭ像からビーム径Ｒａを測定する。
【０１３０】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ２に設定する（Ｓ３１２）。設定値Ｏ２は、Ｏ２＝Ｏ１＋ΔＯである。変化量ΔＯは、任意の値に設定可能である。設定値Ｏ２は、設定値Ｏ１とは異なる値に設定される。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が初期値Ｉ１に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ２に設定された状態で、図１８に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒｂを測定する（Ｓ３１４）。制御部４０は、例えば、検出器３０で撮影されたＴＥＭ像を取得し、取得したＴＥＭ像からビーム径Ｒｂを測定する。
【０１３１】
次に、制御部４０は、第１変化量ΔＲ１＝Ｒｂ−Ｒａを算出する（Ｓ３１６）。以上の工程により、第１変化量ΔＲ１を求めることができる。
【０１３２】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ３１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ３１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ３２０）、ステップＳ３０６に戻る。そして、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を初期値Ｉ１から変化量Δ
Ｉ変化させた設定値Ｉ２にして、照射レンズ２４２の設定値を変化させたときの照射レンズ２４２を通過した電子線のビーム径の変化量である第２変化量ΔＲ２を求める（Ｓ３０６〜Ｓ３１６）。
【０１３３】
具体的には、まず、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を設定値Ｉ２に設定する（Ｓ３０６）。設定値Ｉ２は、初期値Ｉ１を、ステップＳ３０２で求めた変化量ΔＩだけ変化させた値である。例えば、Ｉ２＝Ｉ１＋ΔＩである。制御部４０が照射量調整レンズ２４０の設定値を設定値Ｉ１から設定値Ｉ２に変更することによって、電子線の照射角度が変化する。
【０１３４】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ１に設定する（Ｓ３０８）。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が設定値Ｉ２に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ１に設定された状態で、図１９に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒａを測定する（Ｓ３１０）。
【０１３５】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ２に設定する（Ｓ３１２）。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が設定値Ｉ２に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ２に設定された状態で、図１９に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒｂを測定する（Ｓ３１４）。
【０１３６】
次に、制御部４０は、第２変化量ΔＲ２＝Ｒｂ−Ｒａを算出する（Ｓ３１６）。以上の工程により、第２変化量ΔＲ２を求めることができる。
【０１３７】
次に、制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ３１８）、ｎ＝３でないと判定された場合（Ｓ３１８のＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（Ｓ３２０）、ステップＳ３０６に戻る。そして、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を初期値Ｉ１から変化量ΔＩ変化させた設定値Ｉ３にして、照射レンズ２４２の設定値を変化させたときの照射レンズ２４２を通過した電子線のビーム径の変化量である第３変化量ΔＲ３を求める（Ｓ３０６〜Ｓ３１６）。
【０１３８】
具体的には、まず、制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を設定値Ｉ３に設定する（Ｓ３０６）。設定値Ｉ３は、初期値Ｉ１を、ステップＳ３０２で求めた変化量ΔＩだけ変化させた値である。例えば、Ｉ３＝Ｉ１−ΔＩである。制御部４０が照射量調整レンズ２４０の設定値を設定値Ｉ２から設定値Ｉ３に変更することによって、電子線の照射角度が変化する。
【０１３９】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ１に設定する（Ｓ３０８）。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が設定値Ｉ３に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ１に設定された状態で、図２０に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒａを測定する（Ｓ３１０）。
【０１４０】
次に、制御部４０は、照射レンズ２４２の設定値を設定値Ｏ２に設定する（Ｓ３１２）。制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値が設定値Ｉ３に設定され、かつ照射レンズ２４２の設定値が設定値Ｏ２に設定された状態で、図２０に示すように、検出器３０上における電子線のビーム径Ｒｂを測定する（Ｓ３１４）。
【０１４１】
次に、制御部４０は、第３変化量ΔＲ３＝Ｒｂ−Ｒａを算出する（Ｓ３１６）。以上の工程により、第３変化量ΔＲ３を求めることができる。
【０１４２】
制御部４０は、ｎ＝３であるか否かを判定し（Ｓ３１８）、ｎ＝３であると判定された
場合（Ｓ３１８のＹｅｓ）、第１変化量ΔＲ１、第２変化量ΔＲ２、および第３変化量ΔＲ３に基づいて、照射レンズ２４２の設定値を変化させたときに、照射レンズ２４２を通過した電子線のビーム径の変化量がゼロとなる照射量調整レンズ２４０の設定値Ｉ０を求める（Ｓ３２２）。設定値Ｉ０の算出方法については後述する。
【０１４３】
制御部４０は、照射量調整レンズ２４０の設定値を、ステップＳ３２２で求めた設定値Ｉ０に設定する（Ｓ３２４）。そして、制御部４０は、処理を終了する。
【０１４４】
３．２．２．  初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出
次に、ステップＳ３０２における初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出方法について説明する。図２１は、初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出方法を説明するための図である。
【０１４５】
初期値Ｉ１および変化量ΔＩの算出方法は、上述した初期値Ｈ１および変化量ΔＨの算出方法と同様である。すなわち、制御部４０は、記憶部５０に記憶された照射量調整レンズ２４０の過去の設定値に基づいて、初期値Ｉ１および変化量ΔＩを求める。
【０１４６】
制御部４０は、設定された時間間隔で、照射量調整レンズ２４０の設定値を記憶部５０に記憶させる。また、制御部４０は、設定値Ｉ０とともに、設定値Ｉ０が記憶された時刻を記憶部５０に記憶させる。
【０１４７】
制御部４０は、例えば、記憶部５０に記憶された設定値Ｉ０を読み出して、設定値Ｉ０の時間平均ＩＴを算出し、算出された時間平均ＩＴを初期値Ｉ１とする。すなわち、Ｉ１＝ＩＴとする。このように、過去の設定値Ｉ０から、現時点Ｔｎｏｗでの設定値Ｉ０を推測して、初期値Ｉ１を決定する。また、制御部４０は、例えば、設定値Ｉ０の標準偏差σを算出し、算出された標準偏差σを変化量ΔＩとする。すなわち、ΔＩ＝σとする。このように、過去の設定値Ｉ０のばらつきから、設定値Ｉ０のばらつきを推測して、変化量ΔＩを決定する。
【０１４８】
３．２．３．  設定値Ｉ０の算出方法
次に、ステップＳ３２２における設定値Ｉ０の算出方法について説明する。
【０１４９】
図２２〜図２４は、設定値Ｉ０の算出方法を説明するための図である。
【０１５０】
設定値Ｉ１、設定値Ｉ２、および設定値Ｉ３と、第１変化量ΔＲ１、第２変化量ΔＲ２、および第３変化量ΔＲ３は、線形関係にある。したがって、これらの値から関係式を求めて、照射レンズ２４２の設定値を変化させたときの照射レンズ２４２を通過した電子線のビーム径の変化量ΔＲがゼロとなる照射量調整レンズ２４０の設定値Ｉ０を求める。
【０１５１】
例えば、まず、次式で示すａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２を求める。
【０１５２】
ａ１＝（ΔＲ２−ΔＲ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
ａ２＝（ΔＲ３−ΔＲ２）／（Ｉ３−Ｉ２）
ｂ１＝（Ｉ２×ΔＲ１−Ｉ１×ΔＲ２）／（Ｉ２−Ｉ１）
ｂ２＝（Ｉ３×ΔＲ２−Ｉ２×ΔＲ３）／（Ｉ３−Ｉ２）
【０１５３】
ここで、図２２に示すように、ａ１＝ａ２の場合、設定値Ｉ０は、次式で求める。
【０１５４】
Ｉ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【０１５５】
また、図２３に示すように、｜ａ１｜＞｜ａ２｜の場合、設定値Ｉ０は、次式で求める
。
【０１５６】
Ｉ０＝｜ｂ１／ａ１｜
【０１５７】
また、図２４に示すように、｜ａ１｜＜｜ａ２｜の場合、設定値Ｉ０は、次式で求める。
【０１５８】
Ｉ０＝｜ｂ２／ａ２｜
【０１５９】
なお、設定値Ｉ０の算出方法は、上記の例に限定されない。例えば、上記の例では、照射量調整レンズ２４０の設定値を、Ｉ１，Ｉ２＝Ｉ１＋ΔＩ，Ｉ３＝Ｉ１−ΔＩと変化させたが、照射量調整レンズ２４０の設定値を、Ｉ１，Ｉ２＝Ｉ１＋ΔＩ，Ｉ３＝Ｉ１＋２×ΔＩと変化させてもよい。また、例えば、照射量調整レンズ２４０の設定値を、Ｉ１，Ｉ２＝Ｉ１−ΔＩ，Ｉ３＝Ｉ１−２×ΔＩと変化させてもよい。
【０１６０】
３．３．  効果
電子顕微鏡３００は、例えば、以下の効果を有する。
【０１６１】
電子顕微鏡３００では、制御部４０が、照射量調整レンズ２４０の過去の設定値に基づいて、照射角度の最適化処理における初期値Ｉ１および変化量ΔＩを求めるため、照射量調整レンズ２４０の調整を、短時間で正確に行うことができる。
【０１６２】
３．４．  変形例
なお、上記の例では、照射角度の最適化処理として、試料Ｓに対して電子線が平行照射されるように、照射量調整レンズ２４０を調整する場合について説明したが、照射角度の最適化処理において、照射角度を任意の角度にすることも可能である。上述したように、設定値Ｉ１、設定値Ｉ２、および設定値Ｉ３と、第１変化量ΔＲ１、第２変化量ΔＲ２、および第３変化量ΔＲ３は、線形関係にある。そのため、あらかじめ変化量ΔＲと、照射角度との関係を求めておくことによって、照射角度の最適化処理において、所望の照射角度となるように照射量調整レンズ２４０を調整することも可能である。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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】
【０１６５】
１０…電子源、２０…光学系、２２…多段偏向器、２４…照射レンズ系、２６…結像レンズ系、３０…検出器、４０…制御部、５０…記憶部、１００…電子顕微鏡、２４０…照射量調整レンズ、２４２…照射レンズ、３００…電子顕微鏡
【図１】
2020181724.tif 000003
【図２】
2020181724.tif 000004
【図３】
2020181724.tif 000005
【図４】
2020181724.tif 000006
【図５】
2020181724.tif 000007
【図６】
2020181724.tif 000008
【図７】
2020181724.tif 000009
【図８】
2020181724.tif 000010
【図９】
2020181724.tif 000011
【図１０】
2020181724.tif 000012
【図１１】
2020181724.tif 000013
【図１２】
2020181724.tif 000014
【図１３】
2020181724.tif 000015
【図１４】
2020181724.tif 000016
【図１５】
2020181724.tif 000017
【図１６】
2020181724.tif 000018
【図１７】
2020181724.tif 000019
【図１８】
2020181724.tif 000020
【図１９】
2020181724.tif 000021
【図２０】
2020181724.tif 000022
【図２１】
2020181724.tif 000023
【図２２】
2020181724.tif 000024
【図２３】
2020181724.tif 000025
【図２４】
2020181724.tif 000026