(57)【要約】【課題】軸調整を容易に行うことができる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】電子顕微鏡１００は、電子銃１０と、電子を加速させる加速電圧を電子銃に供給する加速電圧電源２２と、電子線ＥＢを試料Ｓに照射する照射レンズ１２と、電子線ＥＢを偏向させる偏向器１４と、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで電子顕微鏡像を結像する対物レンズ１６と、結像された電子顕微鏡像を撮影する撮像装置２０と、加速電圧電源２２および偏向器１４を制御する制御部３２と、を含み、制御部３２は、加速電圧が所定の周期で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理と、加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理と、加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理と、を行う。【選択図】図１
2020042957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃と、
電子を加速させる加速電圧を前記電子銃に供給する加速電圧供給部と、
前記電子銃から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した前記電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
結像された電子顕微鏡像を撮影する撮像装置と、
前記加速電圧供給部および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記加速電圧が所定の周期で変動するように前記加速電圧供給部を制御する処理と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように前記偏向器を制御する処理と、
を行う、電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理では、露光時間を、電子顕微鏡像に前記加速電圧を変動させたことによる像のぶれが含まれる時間とする、電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理では、露光時間を、前記加速電圧の変動の周期の１／２以上とする、電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記偏向器を制御する処理は、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を分割して分割画像を生成する処理と、
前記分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、前記電圧軸の中心を特定する処理と、
を含む、電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項４において、
前記電圧軸の中心を特定する処理は、
前記フーリエ変換像を楕円近似する処理と、
楕円の傾きに基づいて、前記電圧軸の中心を特定する処理と、
を含む、電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項４において、
前記電圧軸の中心を特定する処理は、
前記フーリエ変換像を楕円近似する処理と、
楕円の短軸の長さおよび楕円の長軸の長さに基づいて、前記電圧軸の中心を特定する処理と、
を含む、電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記制御部は、さらに、前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像である第１の像と同じ撮影位置で、前記加速電圧を変動させない状態で撮影された電子顕微鏡
像である第２の像を取得する処理を行い、
前記偏向器を制御する処理では、
前記第１の像と、前記第２の像と、を比較して、前記電圧軸の中心を特定する、電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項７において、
前記偏向器を制御する処理は、
前記第１の像を分割して複数の第１分割画像を生成する処理と、
前記第２の像を分割して複数の第２分割画像を生成する処理と、
対応する前記第１分割画像と前記第２分割画像との類似度を求め、前記類似度に基づいて、前記電圧軸の中心を特定する処理と、
を含む、電子顕微鏡。
【請求項９】
電子銃と、
前記電子銃から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した前記電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記対物レンズに励磁電流を供給する励磁電流供給部と、
結像された電子顕微鏡像を撮影する撮像装置と、
前記励磁電流供給部および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記励磁電流が所定の周期で変動するように前記励磁電流供給部を制御する処理と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように前記偏向器を制御する処理と、
を行う、電子顕微鏡。
【請求項１０】
電子顕微鏡の調整方法であって、
電子銃に供給される加速電圧を所定の周期で変動させた状態で、電子顕微鏡像を撮影する工程と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器を制御する工程と、
を含む、電子顕微鏡の調整方法。
【請求項１１】
電子顕微鏡の調整方法であって、
対物レンズに供給される励磁電流を所定の周期で変動させた状態で、電子顕微鏡像を撮影する工程と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器を制御する工程と、
を含む、電子顕微鏡の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡および電子顕微鏡の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope、ＴＥＭ）は、電子線を用いて試料を観察する装置である。
【０００３】
透過電子顕微鏡では、対物レンズおいて、試料に入射する入射電子の入射方向を適切に調整する必要がある（例えば特許文献１参照）。この調整方法として、電圧軸調整法と、電流軸調整法と、が知られている。
【０００４】
まず、電圧軸調整法について説明する。加速電圧を変動させると、ＴＥＭ像が渦巻き状に拡大縮小する。この拡大縮小の中心を電圧軸の中心という。電圧軸調整法では、電圧軸の中心を、偏向器を使って視野の中心に合わせる。これにより、入射電子の入射方向を適切に調整できる。
【０００５】
電圧軸の調整は、例えば、まず、視野内で対象物を決め、試料ステージによって対象物を視野の中心に配置する。その後、加速電圧を変動させる。対象物の位置が加速電圧の変動に応じて移動する場合には、対象物の位置が移動しなくなるように偏向器を調整する。そして、対象物の位置が移動しなくなったら、加速電圧の変動を止めて、調整を終了する。
【０００６】
次に、電流軸調整法について説明する。対物レンズの励磁電流を変動させると、ＴＥＭ像が渦巻き状に拡大縮小する。この拡大縮小の中心を電流軸の中心という。電流軸調整法では、電流軸の中心を、偏向器を使って視野の中心に合わせる。これにより、入射電子の入射方向を適切に調整できる。
【０００７】
電流軸の調整は、加速電圧にかえて対物レンズの励磁電流を変動させる点を除いて、電圧軸の調整と、同様の工程で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−９５８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、軸調整を容易に行うことができる電子顕微鏡およびその調整方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電子顕微鏡の一態様は、
電子銃と、
電子を加速させる加速電圧を前記電子銃に供給する加速電圧供給部と、
前記電子銃から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した前記電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
結像された電子顕微鏡像を撮影する撮像装置と、
前記加速電圧供給部および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記加速電圧が所定の周期で変動するように前記加速電圧供給部を制御する処理と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように前記偏向器を制御する処理と、
を行う。
【００１１】
このような電子顕微鏡では、電圧軸の調整を制御部が行うため、電圧軸の調整の手間を省くことができる。したがって、このような電子顕微鏡では、容易に、電圧軸の調整が可能である。
【００１２】
本発明に係る電子顕微鏡の一態様は、
電子銃と、
前記電子銃から放出された電子線を試料に照射する照射レンズと、
前記電子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を透過した前記電子線で電子顕微鏡像を結像する対物レンズと、
前記対物レンズに励磁電流を供給する励磁電流供給部と、
結像された電子顕微鏡像を撮影する撮像装置と、
前記励磁電流供給部および前記偏向器を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記励磁電流が所定の周期で変動するように前記励磁電流供給部を制御する処理と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像を取得する処理と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように前記偏向器を制御する処理と、
を行う。
【００１３】
このような電子顕微鏡では、電流軸の調整を制御部が行うため、電流軸の調整の手間を省くことができる。したがって、このような電子顕微鏡では、容易に、電流軸の調整が可能である。
【００１４】
本発明に係る電子顕微鏡の調整方法の一態様は、
電子顕微鏡の調整方法であって、
電子銃に供給される加速電圧を所定の周期で変動させた状態で、電子顕微鏡像を撮影する工程と、
前記加速電圧を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器を制御する工程と、
を含む。
【００１５】
本発明に係る電子顕微鏡の調整方法の一態様は、
電子顕微鏡の調整方法であって、
対物レンズに供給される励磁電流を所定の周期で変動させた状態で、電子顕微鏡像を撮影する工程と、
前記励磁電流を変動させた状態で撮影された電子顕微鏡像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器を制御する工程と、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】第１実施形態に係る電子顕微鏡の制御部における電圧軸を調整する処理の一例を示すフローチャート。
【図３】加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像の一例を示す図。
【図４】ＴＥＭ像を分割する処理を説明するための図。
【図５】分割画像をフーリエ変換する処理を説明するための図。
【図６】分割画像をフーリエ変換する処理を説明するための図。
【図７】フーリエ変換像を楕円近似した結果を示す図。
【図８】電圧軸の中心を特定する手法を説明するための図。
【図９】第１実施形態に係る電子顕微鏡の制御部における電流軸を調整する処理の一例を示すフローチャート。
【図１０】第１実施形態に係る電子顕微鏡の制御部における電圧軸を調整する処理の変形例を示すフローチャート。
【図１１】電圧軸の中心を特定する手法を説明するための図。
【図１２】第３実施形態に係る電子顕微鏡の制御部における電圧軸を調整する処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】加速電圧を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像の一例を示す図。
【図１４】ＴＥＭ像を分割する処理を説明するための図。
【図１５】第３実施形態に係る電子顕微鏡の制御部における電流軸を調整する処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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の構成を示す図である。
【００１９】
電子顕微鏡１００は、電子線ＥＢを用いて試料Ｓを観察する装置である。電子顕微鏡１００は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である。
【００２０】
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子銃１０と、照射レンズ１２と、偏向器１４と、対物レンズ１６と、試料ステージ１８と、試料ホルダー１９と、撮像装置２０と、加速電圧電源２２（加速電圧供給部の一例）と、励磁電流電源２４（励磁電流供給部の一例）と、偏向器電源２６と、撮像制御装置２８と、試料ステージ制御装置３０と、制御部３２と、表示部３４と、を含んで構成されている。
【００２１】
電子銃１０は、電子線ＥＢを放出する。電子銃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ＥＢを放出する。電子を加速するための加速電圧は、陰極と陽極との間に印加される。加速電圧は、加速電圧電源２２から供給される。
【００２２】
照射レンズ１２は、電子銃１０から放出された電子線ＥＢを集束して試料Ｓに照射する。照射レンズ１２は、複数（図示の例では３つ）のコンデンサーレンズで構成されている。
【００２３】
偏向器１４は、照射レンズ１２で集束された電子線ＥＢを偏向させる。偏向器１４が電子線ＥＢを偏向させることにより、対物レンズ１６において、試料Ｓに入射する電子線Ｅ
Ｂの入射角度（すなわち、対物レンズ１６の光軸に対する電子線ＥＢの傾斜角度（Ｔｉｌｔ））を変えることができる。また、偏向器１４は、電子線ＥＢを偏向させることにより、電子線ＥＢをシフトさせることもできる。偏向器１４は、例えば、照射レンズ１２と対物レンズ１６との間に配置される。
【００２４】
偏向器１４は、図示の例では、２段の偏向コイル（第１偏向コイル１４ａ、第２偏向コイル１４ｂ）で構成されている。偏向器１４では、例えば、第１偏向コイル１４ａで偏向した電子線ＥＢを、第２偏向コイル１４ｂで振り戻す。これにより、電子線ＥＢの入射角度を変えることができる。偏向器１４に供給されるコイル電流は、偏向器電源２６から供給される。
【００２５】
対物レンズ１６は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで透過電子顕微鏡像（以下「ＴＥＭ像」ともいう）を結像するための初段のレンズである。対物レンズ１６は、励磁電流に応じてレンズ作用（レンズの焦点距離や倍率）が変化する。対物レンズ１６の励磁電流は、励磁電流電源２４から供給される。
【００２６】
試料ステージ１８は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１８は、試料ホルダー１９を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１８によって、試料Ｓの位置決めを行うことができる。図示の例では、試料ステージ１８は、対物レンズ１６のポールピースに対して水平方向（横）から試料ホルダー１９を挿入するサイドエントリー方式の試料ステージである。なお、試料ステージ１８は、対物レンズ１６のポールピースの上方から試料Ｓを挿入するトップエントリー方式の試料ステージであってもよい。
【００２７】
電子顕微鏡１００は、図示はしないが、中間レンズおよび投影レンズを備えている。中間レンズおよび投影レンズは、対物レンズ１６によって結像された像を拡大し、撮像装置２０上に結像させる。対物レンズ１６、中間レンズ、および投影レンズは、電子顕微鏡１００の結像系を構成している。
【００２８】
撮像装置（カメラ）２０は、結像系によって結像されたＴＥＭ像を撮影する。撮像装置２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等のデジタルカメラである。撮像装置２０で撮影されたＴＥＭ像の画像データは、撮像制御装置２８を介して制御部３２に出力される。撮像装置２０で撮影されたＴＥＭ像は、制御部３２によって画像ファイルとして記憶装置（図示せず）に記憶されるとともに、表示部３４に表示される。
【００２９】
表示部３４は、制御部３２によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ（liquid crystal display）などにより実現できる。表示部３４には、例えば、加速電圧電源２２、励磁電流電源２４、偏向器電源２６、撮像制御装置２８、および試料ステージ制御装置３０を操作するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）画面が表示される。また、表示部３４には、撮像装置２０で撮影されたＴＥＭ像が表示される。
【００３０】
制御部３２（制御ＣＰＵ）は、加速電圧電源２２、励磁電流電源２４、偏向器電源２６、撮像制御装置２８、および試料ステージ制御装置３０を制御する。制御部３２は、例えば、ＧＵＩの操作に基づいて、加速電圧電源２２、励磁電流電源２４、偏向器電源２６、撮像制御装置２８、および試料ステージ制御装置３０を制御するための制御信号を生成する。
【００３１】
制御部３２は、後述するように、電圧軸を調整する処理および電流軸を調整する処理を行う。すなわち、電子顕微鏡１００では、自動で、電圧軸の調整および電流軸の調整が行われる。
【００３２】
制御部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置（メモリ）と、を含む。記憶装置には、各種制御を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。制御部３２の機能は、プロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。
【００３３】
加速電圧電源２２は、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、電子銃１０に加速電圧を供給する。励磁電流電源２４は、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、照射レンズ１２および対物レンズ１６に励磁電流を供給する。励磁電流電源２４は、さらに、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、中間レンズおよび投影レンズに励磁電流を供給する。偏向器電源２６は、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、偏向器１４、すなわち、第１偏向コイル１４ａおよび第２偏向コイル１４ｂにコイル電流を供給する。撮像制御装置２８は、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、撮像装置２０を制御する。試料ステージ制御装置３０は、制御部３２で生成された制御信号に基づいて、試料ステージ１８を制御する。
【００３４】
１．２．  電子顕微鏡の動作
１．２．１．  電圧軸の調整
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。まず、電子顕微鏡１００における、電圧軸の調整方法について説明する。電子顕微鏡１００では、制御部３２が電圧軸の調整を行う。
【００３５】
図２は、電子顕微鏡１００の制御部３２における電圧軸を調整する処理の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
制御部３２は、例えば、ＧＵＩの操作に基づいて、ユーザーが電圧軸の調整を開始する指示を行ったか否かを判定する。制御部３２は、開始指示が行われたと判定した場合、電圧軸を調整する処理を開始する。
【００３７】
（１）加速電圧の変動開始（Ｓ１００）
制御部３２は、加速電圧が所定の周期、所定の振幅で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理を開始する。
【００３８】
このように加速電圧を所定の周期および所定の振幅で変動させる機能を、加速電圧ウォブラ（ＨＴ  ｗｏｂｂｌｅｒ）という。加速電圧の変動の周期および振幅は、あらかじめ設定されている。加速電圧を所定の周期で変動させることにより、ＴＥＭ像が渦巻き状に拡大縮小する。
【００３９】
（２）ＴＥＭ像の取得（Ｓ１０２）
制御部３２は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する。制御部３２は、露光時間を設定し、設定した露光時間でＴＥＭ像の撮影が行われるように撮像装置２０を制御する。このとき、制御部３２は、露光時間を、ＴＥＭ像に加速電圧を変動させたことによる像のぶれが含まれるように設定する。制御部３２は、例えば、露光時間を、加速電圧の変動の周期の１／２以上に設定する。なお、露光時間は、加速電圧の変動の周期と同じであることが好ましい。
【００４０】
図３は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａの一例を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、加速電圧を変動させた状態で、すなわち、加速電圧ウォブラがＯＮの状態で撮影されたＴＥＭ像Ａでは、ある点を中心として、像が渦巻き状に歪んでいる。
このように、ＴＥＭ像Ａには、加速電圧を変動させたことによる像のぶれが見られる。
【００４２】
ここで、露光時間を加速電圧の変動の周期の１／２よりも小さくした場合、加速電圧の変動による像の変化に対して、撮影されたＴＥＭ像Ａに含まれる像のぶれが小さくなってしまう。すなわち、加速電圧を無駄に大きく変動させていることになる。したがって、露光時間を加速電圧の変動の周期の１／２以上とすることが好ましい。さらに、露光時間を加速電圧の変動の周期と同じとすることがより好ましい。露光時間を加速電圧の変動の周期と同じによることによって、効率よく、像のぶれが大きいＴＥＭ像Ａを取得することができる。
【００４３】
制御部３２は、上記のように露光時間を設定し、設定された露光時間で撮像装置２０にて撮影されたＴＥＭ像Ａを取得し、記憶装置（図示せず）に記憶させる。以上の処理により、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａを取得することができる。制御部３２は、ＴＥＭ像Ａを取得した後、加速電圧の変動を停止させる。
【００４４】
制御部３２は、以下で説明するように、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａに基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御して、電圧軸の調整を行う。
【００４５】
（３）ＴＥＭ像の分割（Ｓ１０４）
制御部３２は、取得したＴＥＭ像Ａを分割して、分割画像を生成する。
【００４６】
図４は、ＴＥＭ像Ａを分割する処理を説明するための図である。制御部３２は、例えば、図４に示すように、ＴＥＭ像Ａを４×４に分割する。これにより、１６個の分割画像Ａ１〜Ａ１６が生成される。なお、ＴＥＭ像Ａの分割数は、特に限定されない。
【００４７】
制御部３２は、以下で説明するように、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電圧軸の中心を特定する処理を行う。
【００４８】
（４）分割画像のフーリエ変換（Ｓ１０６）
制御部３２は、分割画像をフーリエ変換して、フーリエ変換像を生成する。
【００４９】
図５および図６は、分割画像をフーリエ変換する処理を説明するための図である。
【００５０】
制御部３２は、図５に示すように、ＴＥＭ像Ａの四隅に位置する分割画像Ａ１、分割画像Ａ４、分割画像Ａ１３、および分割画像Ａ１６を選択する。制御部３２は、分割画像Ａ１、分割画像Ａ４、分割画像Ａ１３、および分割画像Ａ１６に対して、ＦＦＴ（fast Fourier transform）を行う。これにより、図６に示すように、フーリエ変換像Ｆ１、フーリエ変換像Ｆ４、フーリエ変換像Ｆ１３、およびフーリエ変換像Ｆ１６が得られる。
【００５１】
なお、ここでは、ＴＥＭ像Ａの四隅に位置する分割画像を選択したが、選択する分割画像の数および位置は特に限定されない。選択する分割画像の数を増やすことで、電圧軸の中心を特定するための精度を高めることができる。なお、ＴＥＭ像Ａを分割して得られた全ての分割画像Ａ１〜Ａ１６に対してフーリエ変換を行って、フーリエ変換像Ｆ１〜Ｆ１６を得てもよい。
【００５２】
（５）楕円近似（Ｓ１０８）
制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似する。楕円近似は、例えば、最小二乗法により行われる。図７は、フーリエ変換像Ｆ１、フーリエ変換像Ｆ４、フーリエ変換像Ｆ１３、およびフーリエ変換像Ｆ１６をそれぞれ楕円近似した結果を示す図である。
【００５３】
フーリエ変換像を楕円近似して得られた楕円は、次式で表される。
【００５４】
【数１】
2020042957.tif 000003
【００５５】
ここで、ａは楕円の短軸の長さである。ｂは楕円の長軸の長さである。θはｘ軸に対する短軸の傾き角である。ｃは楕円の中心のｘ座標であり、ｄは楕円の中心のｙ座標である。なお、ｘ軸およびｙ軸は、ＴＥＭ像上の位置を特定するための直交する２つの軸である。
【００５６】
（６）電圧軸の中心の特定（Ｓ１１０）
制御部３２は、楕円の傾きに基づいて、電圧軸の中心を特定する。
【００５７】
図８は、電圧軸の中心を特定する手法を説明するための図である。
【００５８】
ここで、フーリエ変換像Ｆ４を楕円近似して得られた楕円の短軸を延長した直線を直線Ｌ１とし、フーリエ変換像Ｆ１６を楕円近似して得られた楕円の短軸を延長した直線を直線Ｌ２とし、フーリエ変換像Ｆ１３を楕円近似して得られた楕円の短軸を延長した直線を直線Ｌ３とし、フーリエ変換像Ｆ１を楕円近似して得られた楕円の短軸を延長した直線を直線Ｌ４とする。
【００５９】
図８に示すように、直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点（ｘ１，ｙ１）、直線Ｌ２と直線Ｌ３との交点（ｘ２，ｙ２）、直線Ｌ３と直線Ｌ４との交点（ｘ３，ｙ３）、および直線Ｌ４と直線Ｌ１との交点（ｘ４，ｙ４）を算出する。
【００６０】
例えば、任意の２つの楕円を第１楕円および第２楕円とした場合、第１楕円の短軸を延長した直線と、第２楕円の短軸を延長した直線との交点（ｘｉ，ｙｉ）は、第１楕円の中心位置を（ｃ１，ｄ１）とし、第１楕円の傾きをθ１とし、第２楕円の中心位置を（ｃ２，ｄ２）とし、第２楕円の傾きをθ２とした場合、次式で算出できる。
【００６１】
【数２】
2020042957.tif 000004
【００６２】
次に、交点（ｘ１，ｙ１）、交点（ｘ２，ｙ２）、交点（ｘ３，ｙ３）、および交点（ｘ４，ｙ４）の平均値（Ｘ，Ｙ）を求める。この平均値（Ｘ，Ｙ）が電圧軸の中心の位置となる。以上の処理により、電圧軸の中心の位置（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【００６３】
（７）電圧軸の中心のずれ量の算出（Ｓ１１２）
制御部３２は、ＴＥＭ像Ａの視野の中心に対する、電圧軸の中心のずれ量を算出する。
ｘ方向のずれ量ΔＸ、およびｙ方向のずれ量ΔＹは、視野の中心の位置を（ｘｃ，ｙｃ）とすると、電圧軸の中心の位置（Ｘ，Ｙ）と視野の中心の位置（ｘｃ、ｙｃ）との差で求めることができる。
【００６４】
【数３】
2020042957.tif 000005
【００６５】
（８）偏向器の制御（Ｓ１１４）
制御部３２は、求めたずれ量（ΔＸ，ΔＹ）に基づいて、偏向器１４を制御する。
【００６６】
ここで、電子顕微鏡１００では、あらかじめ、偏向器１４に供給する電流Ｉｘの変化量ΔＩｘに対して、電圧軸の中心の位置が（Δｘ，Δｙ）変化するときの係数Ｐｘ，Ｑｘ（例えば、単位はμｍ／Ａ）が設定されている。同様に、電子顕微鏡１００では、あらかじめ、偏向器１４に供給する電流Ｉｙの変化量ΔＩｙに対して、電圧軸の中心の位置が（Δｘ，Δｙ）変化するときの係数Ｐｙ，Ｑｙ（例えば、単位はμｍ／Ａ）が設定されている。これらは、次式のように表される。
【００６７】
【数４】
2020042957.tif 000006
【００６８】
なお、電流Ｉｘは、電子線ＥＢを第１方向に偏向させるためのコイル電流であり、電流Ｉｙは、電子線ＥＢを第１方向に直交する第２方向に偏向させるためのコイル電流である。
【００６９】
偏向器１４を制御する処理は、例えば、まず、偏向器１４に供給されるコイル電流の変化量ΔＩｘおよび変化量ΔＩｙを算出する。
【００７０】
ここで、ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）は、次式のように表される。
【００７１】
【数５】
2020042957.tif 000007
【００７２】
そのため、変化量ΔＩｘおよび変化量ΔＩｙは、次式で算出できる。
【００７３】
【数６】
2020042957.tif 000008
【００７４】
ここで、係数Ｐｘ、係数Ｐｙ、係数Ｑｘ、および係数Ｑｙの値は、上述したようにあらかじめ設定されているため、その値を用いる。
【００７５】
上記式により、変化量ΔＩｘおよび変化量ΔＩｙを求めて、偏向器１４に流すコイル電流Ｉｘおよびコイル電流Ｉｙを、求めた変化量ΔＩｘおよび変化量ΔＩｙだけ変化させる。この結果、電圧軸の中心を、ＴＥＭ像Ａの視野の中心に移動させることができる。
【００７６】
以上の処理により、電圧軸の調整を行うことができる。
【００７７】
１．２．２．  電流軸の調整
次に、電子顕微鏡１００における、電流軸の調整方法について説明する。電子顕微鏡１００では、制御部３２が電流軸の調整を行う。
【００７８】
上述した電圧軸の調整は、加速電圧を周期的に変動させて、電圧軸の中心を特定し、電圧軸の中心を視野の中心に移動させることで行った。
【００７９】
これに対して、電流軸の調整は、対物レンズ１６の励磁電流を周期的に変動させて、電流軸の中心を特定し、電流軸の中心を視野の中心に移動させることで行う。
【００８０】
図９は、電子顕微鏡１００の制御部３２における電流軸を調整する処理の一例を示すフローチャートである。以下では、上述した電圧軸の調整の場合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。
【００８１】
制御部３２は、例えば、ＧＵＩの操作に基づいて、ユーザーが電流軸の調整を開始する指示を行ったか否かを判定する。制御部３２は、開始指示が行われたと判定した場合、電流軸を調整する処理を開始する。
【００８２】
（１）対物レンズの励磁電流の変動開始（Ｓ２００）
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流が所定の周期、所定の振幅で変動するように励磁電流電源２４を制御する処理を開始する。このように対物レンズ１６の励磁電流を所定の周期および所定の振幅で変動させる機能を、対物レンズウォブラ（ＯＬ  ｗｏｂｂｌｅｒ）という。対物レンズ１６の励磁電流の変動の周期および振幅は、あらかじめ設定されている。対物レンズ１６の励磁電流を所定の周期で変動させることにより、ＴＥＭ像が渦巻き状に拡大縮小する。
【００８３】
（２）ＴＥＭ像の取得（Ｓ２０２）
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する。制御部３２は、露光時間を設定し、設定した露光時間でＴＥＭ像の撮影が行われるように撮像装置２０を制御する。このとき、制御部３２は、露光時間を、ＴＥＭ像に対物レンズ１６の励磁電流を変動させたことによる像のぶれが含まれるように設定する。制御部３２は、例えば、露光時間を、対物レンズ１６の励磁電流の変動の周期の１／２以上に設定する。なお、露光時間は、対物レンズ１６の励磁電流の変動の周期と同じであるこ
とがより好ましい。これにより、上述した電圧軸の調整の場合と同様に、効率よく像のぶれが大きいＴＥＭ像を取得することができる。
【００８４】
制御部３２は、以下で説明するように、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御して、電流軸の調整を行う。
【００８５】
（３）ＴＥＭ像の分割（Ｓ２０４）
制御部３２は、取得したＴＥＭ像を分割して、分割画像を生成する。分割画像を生成する処理は、上述したステップＳ１０４の処理と同様に行われる。
【００８６】
制御部３２は、以下で説明するように、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電流軸の中心を特定する処理を行う。
【００８７】
（４）分割画像のフーリエ変換（Ｓ２０６）
制御部３２は、分割画像をフーリエ変換して、フーリエ変換像を生成する。フーリエ変換像を生成する処理は、上述したステップＳ２０６の処理と同様に行われる。
【００８８】
（５）楕円近似（Ｓ２０８）
制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似する。楕円近似は、上述したステップＳ１０８の処理と同様に行われる。
【００８９】
（６）電圧軸の中心の特定（Ｓ２１０）
次に、制御部３２は、楕円の傾きに基づいて、電流軸の中心を特定する。電流軸の中心を特定する処理は、電圧軸の中心を特定する処理（Ｓ１１０）と同様に行うことができる。
【００９０】
（７）電流軸の中心のずれ量の算出（Ｓ２１２）
制御部３２は、ＴＥＭ像Ａの視野の中心に対する、電流軸の中心のずれ量を算出する。電流軸の中心のずれ量を算出する処理は、上述した電圧軸の中心のずれ量を算出する処理（Ｓ１１２）と同様に行われる。
【００９１】
（８）偏向器の制御（Ｓ２１４）
制御部３２は、求めた電流軸の中心のずれ量に基づいて、偏向器１４を制御する。偏向器１４を制御する処理は、上述したステップＳ１１４と同様に行われる。
【００９２】
以上の処理により、電圧軸の調整を行うことができる。
【００９３】
１．３．  特徴
電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９４】
電子顕微鏡１００では、制御部３２は、加速電圧が所定の周期で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理と、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａを取得する処理と、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａに基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理と、を行う。このように、電子顕微鏡１００では、電圧軸の調整を制御部３２が行うため、すなわち、電圧軸の調整が自動で行われるため、電圧軸を調整する手間を省くことができる。したがって、電子顕微鏡１００では、容易に、電圧軸の調整が可能である。
【００９５】
電子顕微鏡１００において、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得す
る処理では、露光時間を、ＴＥＭ像に加速電圧を変動させたことによる像のぶれが含まれる時間とする。そのため、電子顕微鏡１００では、取得したＴＥＭ像に基づいて、電圧軸の中心を特定することができる。
【００９６】
電子顕微鏡１００において、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する処理では、露光時間を加速電圧の変動の周期の１／２以上とする。そのため、電子顕微鏡１００では、電圧軸の中心を特定することが可能なＴＥＭ像を、効率よく取得することができる。
【００９７】
電子顕微鏡１００では、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａに基づいて電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を分割して分割画像を生成する処理と、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電圧軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、ＴＥＭ像から、容易に、電圧軸の中心を特定することができる。
【００９８】
電子顕微鏡１００では、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電圧軸の中心を特定する処理は、フーリエ変換像を楕円近似する処理と、楕円の傾きに基づいて、電圧軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、電子顕微鏡１００では、ＴＥＭ像から、容易に、電圧軸の中心を特定することができる。
【００９９】
電子顕微鏡１００では、制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流が所定の周期で変動するように励磁電流電源２４を制御する処理と、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する処理と、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理と、を行う。このように、電子顕微鏡１００では、電流軸の調整を、制御部３２が行うため、すなわち、電流軸の調整が自動で行われるため、電流軸を調整する手間を省くことができる。したがって、電子顕微鏡１００では、容易に、電流軸の調整が可能である。
【０１００】
電子顕微鏡１００において、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する処理では、露光時間を、ＴＥＭ像に対物レンズ１６の励磁電流を変動させたことによる像のぶれが含まれる時間とする。そのため、電子顕微鏡１００では、取得したＴＥＭ像に基づいて、電流軸の中心を特定することができる。
【０１０１】
電子顕微鏡１００において、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を取得する処理では、露光時間を励磁電流の変動の周期の１／２以上とする。そのため、電子顕微鏡１００では、電流軸の中心を特定することが可能なＴＥＭ像を、効率よく取得することができる。
【０１０２】
電子顕微鏡１００では、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像を分割して分割画像を生成する処理と、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電流軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、電子顕微鏡像では、ＴＥＭ像から、容易に、電流軸の中心を特定することができる。
【０１０３】
電子顕微鏡１００では、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電流軸の中心を特定する処理は、フーリエ変換像を楕円近似する処理と、楕円の傾きに基づいて、電流軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、電子顕微鏡１００では
、ＴＥＭ像から、容易に、電流軸の中心を特定することができる。
【０１０４】
１．４．  変形例
次に、電子顕微鏡１００の変形例について説明する。
【０１０５】
図１０は、電子顕微鏡１００の制御部３２における電圧軸を調整する処理の変形例を示すフローチャートである。
【０１０６】
図１０に示すように、制御部３２は、電圧軸の中心のずれ量を算出する処理（Ｓ１１２）の後に、電圧軸の中心のずれ量が、あらかじめ設定された許容値以下か否かを判定する処理（Ｓ１１３）を行う。
【０１０７】
具体的には、制御部３２は、例えば、電圧軸の中心のずれ量を算出する処理（Ｓ１１２）で求められたずれ量ΔＸおよびずれ量ΔＹがそれぞれ許容値以下か否かを判定する。
【０１０８】
制御部３２は、ずれ量ΔＸおよびずれ量ΔＹの少なくとも一方が許容値より大きかった場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、偏向器１４を制御する処理（Ｓ１１４）を行う。そして、制御部３２は、ステップＳ１００に戻って、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、ステップＳ１１３の処理を行う。制御部３２は、ずれ量ΔＸおよびずれ量ΔＹが共に許容値以下となるまで、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２、ステップＳ１１３の処理を繰り返し行う。
【０１０９】
制御部３２は、ずれ量ΔＸおよびずれ量ΔＹがともに許容値以下と判定した場合（Ｓ１１３のＹｅｓ）、処理を終了する。
【０１１０】
なお、上記では、電圧軸の調整する処理において、電圧軸の中心のずれ量があらかじめ設定された許容値以下か否かを判定する処理（Ｓ１１３）を行う場合について説明したが、図９に示す電流軸を調整する処理においても適用できる。すなわち、電流軸の中心のずれ量を算出する処理（Ｓ２１２）の後に、電流軸の中心のずれ量があらかじめ設定された許容値以下か否かを判定する処理を行ってもよい。
【０１１１】
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。第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成は、図１に示す電子顕微鏡１００の構成と同じであり、図示および説明を省略する。
【０１１２】
２．２．  電子顕微鏡の動作
２．２．１  電圧軸の調整
第２実施形態では、図２に示す第１実施形態に係る電子顕微鏡における電圧軸を調整する処理とは、電圧軸の中心を特定する手法が異なる。具体的には、第２実施形態では、制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似し、楕円の短軸の長さおよび楕円の長軸の長さに基づいて、電圧軸の中心を特定する。
【０１１３】
以下、図２に示すフローチャートを参照しながら、第２実施形態に係る電子顕微鏡の制御部３２における電圧軸を調整する処理を説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡における電圧軸の調整の場合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。
【０１１４】
制御部３２は、加速電圧が所定の周期、所定の振幅で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理を開始する（Ｓ１００）。
【０１１５】
次に、制御部３２は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａ（図３参照）を取得する（Ｓ１０２）。制御部３２は、取得したＴＥＭ像Ａを分割して、分割画像を生成する（Ｓ１０４）。
【０１１６】
図１１は、電圧軸の中心を特定する手法を説明するための図である。図１１に示すように、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａを分割して、分割画像Ａ１、分割画像Ａ２、・・・、分割画像Ａｎを生成する。ＴＥＭ像Ａは、例えば、ｍ×ｍ（＝ｎ個）に分割される。このとき、隣り合う分割画像（例えば、分割画像Ａ１と分割画像Ａ２）とは重なっていてもよい。これにより、電圧軸の中心を精度よく特定することができる。なお、図示はしないが、隣り合う分割画像が重なっていなくてもよい。
【０１１７】
制御部３２は、分割画像Ａ１、分割画像Ａ２、・・・、分割画像Ａｎをそれぞれフーリエ変換して、フーリエ変換像Ｆ１、フーリエ変換像Ｆ２、・・・、フーリエ変換像Ｆｎを生成する（Ｓ１０６）。制御部３２は、フーリエ変換像Ｆ１、フーリエ変換像Ｆ２、・・・、フーリエ変換像Ｆｎをそれぞれ楕円近似する（Ｓ１０８）。
【０１１８】
制御部３２は、フーリエ変換像Ｆ１、フーリエ変換像Ｆ２、・・・、フーリエ変換像Ｆｎをそれぞれ楕円近似して得られたｎ個の楕円について、短軸の長さと長軸の長さを求め、短軸の長さおよび長軸の長さに基づいて電圧軸の中心を求める（Ｓ１１０）。
【０１１９】
具体的には、ｎ個の楕円から、短軸の長さと長軸の長さとの差の絶対値が最も小さい楕円を選択する。すなわち、ｎ個の楕円から最も円に近い楕円を選択する。そして、選択された楕円が得られた分割画像の位置（例えば分割画像の中心の位置）を、電圧軸の中心とする。
【０１２０】
次に、制御部３２は、ＴＥＭ像Ａの視野の中心に対する、電圧軸の中心のずれ量を算出する（Ｓ１１２）。制御部３２は、求めた電圧軸の中心のずれ量に基づいて、偏向器１４を制御する（Ｓ１１４）。
【０１２１】
以上の処理により、電圧軸の調整を行うことができる。
【０１２２】
２．２．２  電流軸の調整
第２実施形態では、図９に示す第１実施形態に係る電子顕微鏡における電流軸を調整する処理とは、電流軸の中心を特定する手法が異なる。具体的には、第２実施形態では、制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似し、楕円の短軸の長さおよび楕円の長軸の長さに基づいて、電流軸の中心を特定する。
【０１２３】
以下、図９に示すフローチャートを参照しながら、第２実施形態に係る電子顕微鏡の制御部３２における電流軸を調整する処理を説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡における電流軸の調整の場合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。
【０１２４】
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流が所定の周期、所定の振幅で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理を開始する（Ｓ２００）。
【０１２５】
次に、制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ
像を取得する（Ｓ２０２）。制御部３２は、取得したＴＥＭ像を分割して、分割画像を生成する（Ｓ２０４）。
【０１２６】
制御部３２は、分割画像をフーリエ変換して、フーリエ変換像を生成する（Ｓ２０６）。そして、制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似する（Ｓ２０８）。
【０１２７】
制御部３２は、フーリエ変換像を楕円近似して得られた楕円について、短軸の長さと長軸の長さを求め、短軸の長さおよび長軸の長さに基づいて電圧軸の中心を求める（Ｓ２１０）。
【０１２８】
具体的には、ｎ個の楕円から、短軸の長さと長軸の長さとの差の絶対値が最も小さい楕円を選択し、選択された楕円が得られた分割画像の位置を、電流軸の中心とする。
【０１２９】
次に、制御部３２は、ＴＥＭ像の視野の中心に対する、電流軸の中心のずれ量を算出する（Ｓ２１２）。制御部３２は、求めた電流軸の中心のずれ量に基づいて、偏向器１４を制御する（Ｓ２１４）。
【０１３０】
以上の処理により、電流軸の調整を行うことができる。
【０１３１】
２．３．  特徴
第２実施形態に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１３２】
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部３２は、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電圧軸の中心を特定する処理を行う。この電圧軸の中心を特定する処理は、フーリエ変換像を楕円近似する処理と、楕円の傾きに基づいて、電圧軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、ＴＥＭ像から、容易に、電圧軸の中心を特定することができる。
【０１３３】
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部３２は、分割画像をフーリエ変換し、得られたフーリエ変換像に基づいて、電流軸の中心を特定する処理を行う。この電流軸の中心を特定する処理は、フーリエ変換像を楕円近似する処理と、楕円の傾きに基づいて、電流軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、ＴＥＭ像から、容易に、電流軸の中心を特定することができる。
【０１３４】
なお、上述した「１．４．  変形例」に記載した第１実施形態の変形例は、第２実施形態にも適用可能である。
【０１３５】
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。第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成は、図１に示す電子顕微鏡１００の構成と同じであり、図示および説明を省略する。
【０１３６】
３．２．  電子顕微鏡の動作
３．２．１．  電圧軸の調整
第３実施形態では、図２に示す第１実施形態に係る電子顕微鏡における電圧軸を調整する処理とは、電圧軸の中心を特定する手法が異なる。具体的には、第３実施形態では、制御部３２は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像（以下、「第１の像」ともいう）と同じ撮影位置で、加速電圧を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像（以下「第２の像」ともいう）を取得し、第１の像と第２の像とを比較して電圧軸の中心を特定する
。
【０１３７】
図１２は、第３実施形態に係る電子顕微鏡の制御部３２における電圧軸を調整する処理の一例を示すフローチャートである。以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡における電圧軸の調整の場合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。
【０１３８】
（１）加速電圧の変動開始（Ｓ３００）
制御部３２は、まず、加速電圧が所定の周期、所定の振幅で変動するように加速電圧電源２２を制御する処理を開始する。加速電圧の変動を開始する処理は、上述したステップＳ１００の処理と同様に行われる。
【０１３９】
（２）ＴＥＭ像（第１の像）の取得（Ｓ３０２）
制御部３２は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像Ａ（図３参照）を取得する。ＴＥＭ像Ａ（第１の像）を取得する処理は、上述したステップＳ１０２の処理と同様に行われる。
【０１４０】
（３）加速電圧の変動停止（Ｓ３０４）
制御部３２は、ＴＥＭ像Ａを取得した後、加速電圧の変動を停止させる。
【０１４１】
（４）ＴＥＭ像（第２の像）の取得（Ｓ３０６）
制御部３２は、加速電圧を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像（第２のＴＥＭ像）を取得する。
【０１４２】
図１３は、加速電圧を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像Ｂの一例を示す図である。ＴＥＭ像Ｂは、ＴＥＭ像Ａと同じ撮影位置（同じ試料ステージの座標）で撮影されたＴＥＭ像である。ＴＥＭ像Ｂは、加速電圧を変動させていない点を除いて、ＴＥＭ像Ａと同じ条件で撮影される。
【０１４３】
（５）ＴＥＭ像ＡおよびＴＥＭ像Ｂの分割（Ｓ３０８）
制御部３２は、図１１に示すように、ＴＥＭ像Ａを分割して、分割画像Ａ１、分割画像Ａ２、・・・、分割画像Ａｎを生成する。制御部３２は、ＴＥＭ像Ａを、ｍ×ｍ（＝ｎ個）に分割する。
【０１４４】
また、制御部３２は、図１４に示すように、ＴＥＭ像Ｂを分割して、分割画像Ｂ１、分割画像Ｂ２、・・・、分割画像Ｂｎを生成する。制御部３２は、ＴＥＭ像Ｂを、ｍ×ｍ（＝ｎ個）に分割する。ＴＥＭ像Ｂは、ＴＥＭ像Ａと同様に分割される。
【０１４５】
（６）対応する分割画像間の類似度の算出（Ｓ３１０）
制御部３２は、対応する分割画像間の類似度を求める。すなわち、同じ位置にある分割画像間の類似度を求める。図示の例では、分割画像Ａ１と分割画像Ｂ１との類似度、分割画像Ａ２と分割画像Ｂ２との類似度、・・・、および分割画像Ａｎと分割画像Ｂｎとの類似度を求める。
【０１４６】
例えば、分割画像Ａｎと分割画像Ｂｎとの類似度は、次式を用いて算出することができる。
【０１４７】
【数７】
2020042957.tif 000009
【０１４８】
ただし、ＲＳＳＤは、差分二乗和（Sum of Squared Difference、ＳＳＤ）であり、Ｉ（Ｉ，Ｊ）は、分割画像Ａｎの画素値であり、Ｔ（ｉ，ｊ）は、分割画像Ｂｎの画素値である。ＲＳＳＤの値が小さいほど、類似度が高い。
【０１４９】
なお、類似度の算出は、上記式に限定されない。例えば、類似度を、以下で示す式のいずれかを用いて算出してもよい。
【０１５０】
【数８】
2020042957.tif 000010
【０１５１】
ただし、ＲＳＡＤは、差分絶対値和（Sum of Absolute Difference、ＳＡＤ）である。ＲＳＡＤの値が小さいほど、類似度が高い。
【０１５２】
また、ＲＮＣＣは、正規化相互相関（Normalized Cross-Correlation、ＮＣＣ）である。ＲＮＣＣは、−１．０〜１．０の範囲の値をとり、１．０に近いほど類似度が高い。
【０１５３】
また、ＲＺＮＣＣは、零平均正規化相互相関（Zero means Normalized Cross Correlation、ＺＮＣＣ）である。ＲＺＮＣＣは、−１．０〜１．０の範囲の値をとり、１．０に近いほど類似度が高い。
【０１５４】
（７）電圧軸の中心の特定（Ｓ３１２）
制御部３２は、類似度が最も高い分割画像が得られた位置を、電圧軸の中心の位置とする。例えば、分割画像Ａｋと分割画像Ｂｋとの類似度が最も高い場合、分割画像Ａｋの位置（例えば、分割画像Ａｋの中心の位置）を、電圧軸の中心の位置とする。
【０１５５】
（８）電圧軸の中心のずれ量の算出（Ｓ３１４）
制御部３２は、ＴＥＭ像Ａの視野の中心に対する、電圧軸の中心のずれ量を算出する。電圧軸の中心のずれ量を算出する処理は、上述したステップＳ１１２の処理と同様に行われる。
【０１５６】
（９）偏向器の制御（Ｓ３１６）
次に、制御部３２は、求めた電圧軸の中心のずれ量に基づいて、偏向器１４を制御する。偏向器１４を制御する処理は、上述したステップＳ１１４と同様に行われる。
【０１５７】
以上の処理により、電圧軸の調整を行うことができる。
【０１５８】
３．２．２．  電流軸の調整
第３実施形態では、図９に示す第１実施形態に係る電子顕微鏡における電流軸を調整する処理とは、電流軸の中心を特定する手法が異なる。具体的には、第３実施形態では、制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像（第１の像）と同じ撮影位置で、対物レンズ１６の励磁電流を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像（第２の像）を取得し、第１の像と第２の像とを比較して電流軸の中心を特定する。
【０１５９】
図１５は、第３実施形態に係る電子顕微鏡の制御部３２における電流軸を調整する処理の一例を示すフローチャートである。以下では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡における電流軸の調整の場合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。
【０１６０】
（１）対物レンズの励磁電流の変動開始（Ｓ４００）
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流が所定の周期、所定の振幅で変動するように励磁電流電源２４を制御する処理を開始する。対物レンズ１６の励磁電流の変動を開始する処理は、上述したステップＳ２００の処理と同様に行われる。
【０１６１】
（２）ＴＥＭ像（第１の像）の取得（Ｓ４０２）
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像（第１の像）を取得する。ＴＥＭ像を取得する処理は、上述したステップＳ２０２の処理と同様に行われる。
【０１６２】
（３）加速電圧の変動停止（Ｓ４０４）
制御部３２は、ＴＥＭ像（第１の像）を取得した後、加速電圧の変動を停止させる。
【０１６３】
（４）ＴＥＭ像（第２の像）の取得（Ｓ４０６）
制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像（第２の像）を取得する。
【０１６４】
（５）ＴＥＭ像の分割（Ｓ４０８）
制御部３２は、ＴＥＭ像（第１の像）を分割して、分割画像を生成する。また、制御部３２は、ＴＥＭ像（第２の像）を分割して、分割画像を生成する。ＴＥＭ像を分割する処理は、上述したステップＳ３０８の処理と同様に行われる。
【０１６５】
（６）対応する分割画像間の類似度の算出（Ｓ４１０）
制御部３２は、対応する分割画像間の類似度を求める。類似度を求める処理は、上述したステップＳ３１０と同様に行われる。
【０１６６】
（７）電流軸の中心の特定（Ｓ４１２）
制御部３２は、類似度が最も高い分割画像が得られた位置を、電流軸の中心の位置とす
る。電圧軸の中心を特定する処理は、上述したステップＳ３１２の処理と同様に行われる。
【０１６７】
（８）電圧軸の中心のずれ量の算出（Ｓ４１４）
制御部３２は、ＴＥＭ像（第１の像）の視野の中心に対する、電流軸の中心のずれ量を算出する。電流軸の中心のずれ量を算出する処理は、上述したステップＳ３１４の処理と同様に行われる。
【０１６８】
（９）偏向器の制御（Ｓ４１６）
制御部３２は、求めた電圧軸の中心のずれ量に基づいて、偏向器１４を制御する。偏向器１４を制御する処理は、上述したステップＳ３１６と同様に行われる。
【０１６９】
以上の処理により、電流軸の調整を行うことができる。
【０１７０】
３．３．  特徴
第３実施形態に係る電子顕微鏡は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１７１】
第３実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部３２は、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像である第１の像と同じ撮影位置で、加速電圧を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像である第２の像を取得する処理を行う。また、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理では、第１の像と、第２の像と、を比較して、電圧軸の中心を特定する。そのため、第３実施形態に係る電子顕微鏡では、ＴＥＭ像から、容易に、電圧軸の中心を特定することができる。
【０１７２】
また、第３実施形態に係る電子顕微鏡では、加速電圧を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電圧軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理は、第１の像を分割して複数の第１分割画像を生成する処理と、第２の像を分割して複数の第２分割画像を生成する処理と、対応する第１分割画像と第２分割画像との類似度を求め、類似度に基づいて、電圧軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、第１の像および第２の像から、容易に、電圧軸の中心を特定することができる。
【０１７３】
第３実施形態に係る電子顕微鏡では、制御部３２は、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像である第１の像と同じ撮影位置で、対物レンズ１６の励磁電流を変動させない状態で撮影されたＴＥＭ像である第２の像を取得する処理を行う。また、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理では、第１の像と、第２の像と、を比較して、電流軸の中心を特定する。そのため、第３実施形態に係る電子顕微鏡では、ＴＥＭ像から、容易に、電流軸の中心を特定することができる。
【０１７４】
また、第３実施形態に係る電子顕微鏡では、対物レンズ１６の励磁電流を変動させた状態で撮影されたＴＥＭ像に基づいて、電流軸の中心が視野の中心に位置するように偏向器１４を制御する処理は、第１の像を分割して複数の第１分割画像を生成する処理と、第２の像を分割して複数の第２分割画像を生成する処理と、対応する第１分割画像と第２分割画像との類似度を求め、類似度に基づいて、電流軸の中心を特定する処理と、を含む。そのため、第１の像および第２の像から、容易に、電流軸の中心を特定することができる。
【０１７５】
なお、上述した「１．４．  変形例」に記載した第１実施形態の変形例は、第３実施形態にも適用可能である。
【０１７６】
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。
【０１７７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１７８】
１０…電子銃、１２…照射レンズ、１４…偏向器、１４ａ…第１偏向コイル、１４ｂ…第２偏向コイル、１６…対物レンズ、１８…試料ステージ、１９…試料ホルダー、２０…撮像装置、２２…加速電圧電源、２４…励磁電流電源、２６…偏向器電源、２８…撮像制御装置、３０…試料ステージ制御装置、３２…制御部、３４…表示部、１００…電子顕微鏡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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