(57)【要約】【課題】人的操作に依存することなく自動的に最適な条件の明瞭な電子線の干渉縞を形成し、安定した条件で例えば電子線ホログラフィー法による位相計測を行う。【解決手段】制御部２５は、非点補正レンズ１３に印加する非点補正電流値を変化させ、画像取得部２５で取得された電子線ホログラム像における電子線の干渉縞からコントラストを算出し、非点補正電流値と干渉縞のコントラストとの相関関係を導出し、コントラストが最大となる非点補正電流値を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を発生させる電子源と、
前記電子源から放出された前記電子線を調節する電磁レンズ部と、
前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムと、
前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出する制御部と
を含むことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記干渉縞の画像を取得する画像取得部を更に含み、
前記制御部は、前記画像取得部で取得された前記干渉縞から前記コントラストを算出することを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記制御部は、導出された前記相関関係から、前記コントラストが最大となる前記電流値を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記コントラストを、前記干渉縞の最大強度ＩMAX及び最小強度ＩMINを用いて、
（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）
とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項５】
電子線を発生させる電子源と、
前記電子源から放出された電子線を調節する電磁レンズ部と
前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムと
を含む電子線装置の調節方法であって、
前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出するステップを含むことを特徴とする電子線装置の調節方法。
【請求項６】
前記相関関係を導出するステップの後に、
導出された前記相関関係から、前記コントラストが最大となる前記電流値を決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の電子線装置の調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を試料に対して照射する電子線装置に関し、特に電子線ホログラフィー法による位相計測法に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
電子線ホログラフィー法は、試料による電子線の位相変化を計測し、試料の電場・磁場を高い空間分解能で定量評価する方法である。電子線ホログラフィー法による評価では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に電子線バイプリズムを組み込み、電子線の光路を分割して干渉縞を形成させるオフアクシス電子線ホログラフィー法が一般的である。
【０００３】
オフアクシス電子線ホログラフィー法では、試料により電場・磁場の影響を受けた物体波と真空中を伝播した参照波とを、電子線バイプリズムにより偏向させて干渉させることでホログラムを形成する。形成されたホログラムは、ＣＣＤカメラ或いはフィルムにより記録し、フーリエ変換再生法により位相像を再生する。オフアクシス電子線ホログラフィー法は、電子源として電界放射型電子銃の開発により高い干渉性を有する電子線が得られるようになったことにより著しく発展している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６４８６１号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４０８５号公報
【非特許文献１】Edgar Volkl, Lawrence F. Allard and David C. Joy"Introduction to Electron Holography"（PLENUM, 1999）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オフアクシス電子線ホログラフィー法では、電子線の高い干渉性が期待される反面で、干渉縞の間隔が狭く、コントラスト比の高い干渉縞を得ることは難しいという問題がある。電子線の干渉性は入射電子線の収束角を小さくし、より平行なビームを形成することにより向上するが、電子線の輝度は低下する。一方、電子線の輝度は、入射電子線の収束角を大きくすれば向上するが、干渉性が低下する。このように、電子線の干渉性と輝度とはトレードオフの関係にある。特許文献１のように干渉縞の検出効率を向上させる試みもあるが、十分な成果が得られているとは言えない現況にある。
【０００６】
そこで、電子線バイプリズムに照射する電子線を楕円形状とすることが案出された（特許文献２参照）。
図１により、（ａ）の円形状の電子線との比較に基づいて、（ｂ）の楕円形状の電子線について説明する。
（ｂ）では、電子線バイプリズム１０１に対して、楕円形状の電子線を照射する。この場合、電子線の楕円の長軸方向の収束角を小さくして干渉性を向上させ、短軸方向の収束角を大きくして輝度を高める手法が提案されている。この方法では、集束レンズの非点を調整することで、電子線の干渉縞が最も明瞭になるように調整する。
（ａ），（ｂ）の下図にそれぞれ記録された電子線の干渉縞の透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）による画像を示す。
【０００７】
しかしながら、上記の集束レンズの非点調整の操作は、ユーザが目視によって確認しており、得られた電子線の干渉縞が最適な条件であるか否かの判断は難しく、ユーザにより異なった条件におけるホログラフィー評価となる場合がある。また、電子線の干渉縞の条件を容易に定量的に把握することも困難であり、常に同一条件の干渉縞を作製することも難しい。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、人的操作に依存することなく自動的に最適な条件の明瞭な電子線の干渉縞を形成し、安定した条件で例えば電子線ホログラフィー法による位相計測を行うことを可能とする電子線装置及びその調節方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電子線装置の一態様は、電子線を発生させる電子源と、前記電子源から放出された前記電子線を調節する電磁レンズ部と、前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムと、前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出する制御部とを含む。
【００１０】
電子線装置の調節方法の一態様は、電子線を発生させる電子源と、前記電子源から放出された電子線を調節する電磁レンズ部と前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムとを含む電子線装置の調節方法であって、前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出するステップを含む。
【発明の効果】
【００１１】
上記の各態様によれば、人的操作に依存することなく自動的に最適な条件の明瞭な電子線の干渉縞を形成し、安定した条件で例えば電子線ホログラフィー法による位相計測を行うことを可能とする電子線装置及びその調節方法が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
―本実施形態の基本骨子―
本実施形態では、電子線バイプリズムに適当な電圧を印加し、電子線バイプリズムに電子源から例えば楕円形状の電子線を照射して、電子線の干渉縞を形成する。電磁レンズ部に印加する電流値（コンデンサレンズの非点補正電流値）を変化させ、電流値と干渉縞のコントラストとの相関関係を導出する。
【００１３】
詳細には、形成された電子線の干渉縞の画像をＣＣＤカメラ等に記録し、当該画像から干渉縞の強度分布を測定する。干渉縞の最大強度をＩMAX、最小強度をＩMINとして、以下のように定義されたコントラストμを算出し、非点補正電流値とコントラストμとの相関関係を導出する。
μ＝（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）
そして、この相関関係から、μが最大になる非点補正電流値を求め、最適な干渉縞の形成条件とする。当該相関関係は、非点補正電流値を自動的に変化させ、非点補正電流値とμの関係で自動取得される。
【００１４】
―好適な実施形態―
図２は、本実施形態による電子線ホログラフィー装置の概略構成を示す模式図である。
この電子線ホログラフィー装置において、１１は電子線を発生させる電子源、１２は照射された電子線のコンデンサレンズ、１３はコンデンサレンズ１２の非点補正を行う非点補正レンズ、１４はコンデンサレンズ１２の絞りである。１５は試料１０が設置される試料ホルダ、１６は試料１０を透過した電子線による試料像を結像するための対物レンズ、１７は対物レンズ１６の絞りである。１８は電子線ホログラムを形成するための電子線バイプリズム、１９は中間レンズ、２１は電子線バイプリズム１８により形成された電子線ホログラムを投影するための投影レンズ、２２は蛍光板、２３は電子線ホログラム像を記録するＣＣＤカメラである。ここで、コンデンサレンズ１２、非点補正レンズ１３、対物レンズ１６、中間レンズ１９及び投影レンズ２１は、各々電子線の電磁レンズとして電磁レンズ部を構成している。
【００１５】
本実施形態の電子線ホログラフィー装置は、ＣＣＤカメラ２３により撮像された電子線ホログラム像の画像を取得する画像取得部２４と、電子線ホログラフィー装置を制御する、例えばＣＰＵ等を有してなる制御部２５とを備えている。
制御部２５は、非点補正レンズ１３に印加する非点補正電流値を変化させ、画像取得部で２５で取得された電子線ホログラム像における電子線の干渉縞からコントラストを算出し、非点補正電流値と干渉縞のコントラストとの相関関係を導出し、コントラストが最大となる非点補正電流値を決定する。
【００１６】
次に、本実施形態の電子線ホログラフィー装置の調節方法について説明する。
図３は、本実施形態による電子線ホログラフィー装置の調節方法をステップ順に示すフロー図である。
先ず、試料１０を試料ホルダ１５に設置し（ステップＳ１）、制御部２５は、電子線バイプリズム１８に適当な電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００１７】
続いて、制御部２５は、非点補正レンズ１３に印加する非点補正電流値を調節し、電子源１１から出射した電子線を楕円形状とする（ステップＳ３）。この楕円形状の電子線は、対物レンズ１６を通過して電子線バイプリズム１８を照射する。電子線バイプリズム１８は、試料１０により電場・磁場の影響を受けた物体波と真空中を伝播した参照波とを偏向させて干渉させ、電子線の干渉縞を形成するものである。
【００１８】
電子線バイプリズム１８を経た電子線の干渉縞像（電子線ホログラム像）は、中間レンズ１９、投影レンズ２１及び蛍光板２２を通過して、ＣＣＤカメラ２３に記録される（ステップＳ４）。
続いて、制御部２５は、ＣＣＤカメラ２３に記録された干渉縞像から干渉縞の強度分布を測定する。干渉縞の最大強度をＩMAX、最小強度をＩMINとして、以下のように定義されたコントラストμを、当該非点補正電流値との関係で算出する（ステップＳ５）。
μ＝（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）
【００１９】
続いて、制御部２５は、非点補正電流値の変更回数が規定値に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、後記の図６に対応させた場合、制御部２５は、非点補正電流値が２０．８％〜２３．０％の範囲内の１２点について、コントラストμを算出し終えたか否か（上記の範囲内で変更回数が１１回に達したか）を判定する。
【００２０】
ステップＳ６において、非点補正電流値の変更回数が規定値に達していないと判定された場合、制御部２５は、非点補正レンズ１３に印加する非点補正電流値を変更し（ステップＳ７）、再びステップＳ４〜Ｓ６を順次実行する。
一方、ステップＳ６において、非点補正電流値の変更回数が規定値に達したと判定された場合、制御部２５は、非点補正電流値とコントラストμとの相関関係を導出する（ステップＳ８）。
【００２１】
図４は、ＣＣＤカメラ２３に記録された、電子線の干渉縞の各々変更された非点補正電流値に依存する様子を示す干渉縞像である。ここで、各非点補正電流値は、最大電流値を１００としてパーセンテージで表示している。
図５は、ＣＣＤカメラ２３に記録された電子線の干渉縞の強度分布を示す特性図である。
図６は、制御部２５により導出された非点補正電流値とコントラストμとの相関関係を示す特性図である。図６では、横軸が非点補正電流値、縦軸がコントラストμとされている。
制御部２５は、図６のように、コントラスト比μが最大となる非点補正電流値を決定する（ステップＳ９）。
【００２２】
そして、試料１０を電子線ホログラフィー装置の干渉領域に挿入し（ステップＳ１０）、ＣＣＤカメラ２３は、電子線ホログラム像を記録する（ステップＳ１１）。
【００２３】
本実施形態による電子線ホログラフィー装置を、磁性体の磁区構造評価に適用した例について説明する。
ここでは、図７（ａ）のＴＥＭによる画像に示すように、１ｎｍ程度の厚みの非磁性層を介して隣接する、２４ｎｍ程度の厚みのナノ構造磁性体を対象として、当該ナノ構造磁性体の磁区構造評価に応用した。本実施形態による電子線ホログラフィー装置を用いて得られた位相再生像（μ＝１６．４％の最大値に相当する。）を図７（ｂ）に示す。本実施形態による電子線ホログラフィー装置を用いることにより、図７（ｂ）のように、極めて明瞭な電子線の干渉縞の位相再生像が得られることが確認された。
【００２４】
図８に、本実施形態による電子線ホログラフィー装置を用いて得られた位相再生像における干渉縞のコントラストの依存性を示す。ここで、（ａ）はμ＝１６．４％（最大値）の場合、（ｂ）はμ＝１１．６％の場合、（ｃ）はμ＝５．３％の場合をそれぞれ表している。このように、コントラストμの低下と共に位相再生像のＳ／Ｎが低下し、磁区構造の判断が困難になることが判る。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、人的操作に依存することなく自動的に最適な条件の明瞭な電子線の干渉縞を形成し、安定した条件で例えば電子線ホログラフィー法による位相計測を行うことが可能となる。
【００２６】
（その他の実施形態）
上述した本実施形態による電子線ホログラフィー装置の各構成要素（図２の画像取得部２４、制御部２５等）の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、電子線ホログラフィー装置の調節方法の各ステップ（図３のステップＳ２〜Ｓ９，Ｓ１１等）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本実施形態に含まれる。
【００２７】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００２８】
また、本実施形態に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。
【００２９】
例えば、図９は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図９において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００３０】
ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、本実施形態の図３におけるステップＳ２〜Ｓ９，Ｓ１１の手順等が実現される。
【００３１】
１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
【００３２】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム：パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラムである。
【００３３】
１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
【００３４】
以下、諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００３５】
（付記１）電子線を発生させる電子源と、
前記電子源から放出された前記電子線を調節する電磁レンズ部と、
前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムと、
前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出する制御部と
を含むことを特徴とする電子線装置。
【００３６】
（付記２）前記電磁レンズ部は、前記電子線のコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズの非点補正を行う非点補正レンズとを有しており、
前記制御部は、前記非点補正レンズに印加する電流値を変化させ、前記相関関係を導出することを特徴とする付記１に記載の電子線装置。
【００３７】
（付記３）前記干渉縞の画像を取得する画像取得部を更に含み、
前記制御部は、前記画像取得部で取得された前記干渉縞から前記コントラストを算出することを特徴とする付記１又は２に記載の電子線装置。
【００３８】
（付記４）前記制御部は、導出された前記相関関係から、前記コントラストが最大となる前記電流値を決定することを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の電子線装置。
【００３９】
（付記５）前記コントラストを、前記干渉縞の最大強度ＩMAX及び最小強度ＩMINを用いて、
（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）
とすることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の電子線装置。
【００４０】
（付記６）電子線を発生させる電子源と、
前記電子源から放出された電子線を調節する電磁レンズ部と
前記電子線の光路を分割して干渉縞を形成する電子線バイプリズムと
を含む電子線装置の調節方法であって、
前記電磁レンズ部に印加する電流値を変化させ、前記電流値と前記干渉縞のコントラストとの相関関係を導出するステップを含むことを特徴とする電子線装置の調節方法。
【００４１】
（付記７）前記相関関係を導出するステップの前に、
前記干渉縞の画像を取得するステップを更に含み、
前記相関関係を導出するステップでは、前記画像取得部で取得された前記干渉縞から前記コントラストを算出することを特徴とする付記６に記載の電子線装置の調節方法。
【００４２】
（付記８）前記相関関係を導出するステップの後に、
導出された前記相関関係から、前記コントラストが最大となる前記電流値を決定するステップを更に含むことを特徴とする付記６又は７に記載の電子線装置の調節方法。
【００４３】
（付記９）前記コントラストを、前記干渉縞の最大強度ＩMAX及び最小強度ＩMINを用いて、
（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）
とすることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の電子線装置の調節方法。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】楕円形状の電子線を示す模式図である。
【図２】本実施形態による電子線ホログラフィー装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】本実施形態による電子線ホログラフィー装置の調節方法をステップ順に示すフロー図である。
【図４】ＣＣＤカメラに記録された、電子線の干渉縞の各々変更された非点補正電流値に依存する様子を示す干渉縞像である。
【図５】ＣＣＤカメラに記録された電子線の干渉縞の強度分布を示す特性図である。
【図６】制御部により導出された非点補正電流値とコントラストμとの相関関係を示す特性図である。
【図７】本実施形態による電子線ホログラフィー装置を用いて得られた位相再生像を示す図である。
【図８】本実施形態による電子線ホログラフィー装置を用いて得られた位相再生像における干渉縞のコントラストの依存性を示す図である。
【図９】パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  電子源
１２  コンデンサレンズ
１３  非点補正レンズ
１４，１７  絞り
１５  試料ホルダ
１６  対物レンズ
１８  電子線バイプリズム
１９  中間レンズ
２１  投影レンズ
２２  蛍光板
２３  ＣＣＤカメラ
２４  画像取得部
２５  制御部
【図１】
2010086882.tif 000003
【図２】
2010086882.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010086882.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010086882.tif 000008
【図７】
2010086882.tif 000009
【図８】
2010086882.tif 000010
【図９】
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