(57)【要約】【課題】  試料上での電子線照射位置に関係なくＥＥＬＳプロファイルを得ることができる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】  スペクトラム位置補正信号供給回路２３は、スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）をＣＣＤカメラ１３の中央に投影させるためのスペクトラム位置補正信号Ｈを駆動アンプ１８に供給する。このスペクトラム位置補正信号Ｈは、スキャンジェネレータ１９から駆動アンプ１５に供給される電子線偏向信号Ａ’、中間レンズ励磁信号供給回路２１から駆動アンプ１６に供給される励磁信号Ｂ’、および投影レンズ励磁信号供給回路２２から駆動アンプ１７に供給される励磁信号Ｃ’に対応した信号である。投影レンズ１１を通過した電子線はスペクトラム位置移動用偏向コイル１２により偏向され、スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）は常にＣＣＤカメラ１３の中央に投影される。【選択図】  図２
2006040777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子銃と、
電子銃からの電子線を試料上に集束させる集束レンズと、
試料上における電子線照射位置を変えるため、試料を照射する電子線を偏向させる第１の偏向手段と、
前記試料を出射した電子線を所定方向にエネルギー分散させてスペクトラムを形成するエネルギーフィルタと、
エネルギーフィルタにより形成された前記スペクトラムを像検出器上に投影する投影レンズとを備えた電子顕微鏡において、
試料上における電子線照射位置に拘わらず、前記スペクトラムが像検出器上に投影されるように、前記試料を出射した電子線を偏向させる第２の偏向手段
を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
前記第２の偏向手段は、試料上における電子線照射位置に拘わらず、前記スペクトラムが像検出器上の所定位置に投影されるように、前記試料を出射した電子線を偏向させることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記第１の偏向手段は、電子銃と試料間に配置された第１の偏向器と、その第１の偏向器の駆動電源に電子線偏向信号を供給する偏向信号供給回路とを備え、
前記第２の偏向手段は、試料と像検出器間に配置された第２の偏向器と、その第２の偏向器の駆動電源にスペクトラム位置補正信号を供給するスペクトラム位置補正信号供給回路とを備えており、
前記スペクトラム位置補正信号供給回路は、前記電子線偏向信号に対応したスペクトラム位置補正信号を発生する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記スペクトラム位置補正信号供給回路は、前記電子線偏向信号を回転させるための走査方向回転回路と、その走査方向回転回路によって回転された電子線偏向信号の振幅を変えるための走査振幅可変回路とを備えていることを特徴とする請求項３記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記第２の偏向器は、エネルギーフィルタと像検出器間に配置されていることを特徴とする請求項３記載の電子顕微鏡。
【請求項６】
前記試料とエネルギーフィルタ間に配置された多段の電子レンズと、その電子レンズの駆動電源に励磁信号を供給する励磁信号供給回路とを更に備え、
前記スペクトラム位置補正信号供給回路は、前記電子線偏向信号および前記励磁信号に対応したスペクトラム位置補正信号を発生する
ことを特徴とする請求項５記載の電子顕微鏡。
【請求項７】
前記第２の偏向器は投影レンズと像検出器間に配置されており、
前記スペクトラム位置補正信号供給回路は、前記投影レンズの駆動電源に供給される励磁信号に対応したスペクトラム位置補正信号を発生する
ことを特徴とする請求項３または６に記載の電子顕微鏡。
【請求項８】
前記第２の偏向器は、試料とエネルギーフィルタ間に配置されていることを特徴とする請求項３記載の電子顕微鏡。
【請求項９】
前記像検出器で取り込まれたスペクトラム画像に基づいてＥＥＬＳプロファイルを作成する出段を更に備えていることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ:electron energy-loss spectroscopy）による固体試料の電子状態解析を行える電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射電子が固体試料を構成する原子に衝突すると、その入射電子の中には、試料結晶中の電子や結晶格子と相互作用をしてそのエネルギーを一部失って（速度が遅くなる）散乱されるものがある。このエネルギーを一部失って散乱される電子は非弾性散乱電子と呼ばれ、非弾性散乱電子をエネルギー分光して固体試料の電子状態を解析する手法は電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ）と呼ばれている。一方、入射電子が固体試料を構成する原子と衝突して散乱するとき、そのエネルギーを失わずに散乱される電子は弾性散乱電子と呼ばれている。
【０００３】
現在の電子顕微鏡においては上記ＥＥＬＳによる試料分析が行われており、図１（ａ）はそのＥＥＬＳ分析によって得られたＥＥＬＳプロファイルを示したものである。図１（ａ）のＥＥＬＳプロファイルは、図１（ｂ）に示すスペクトラム画像を画像処理して得られたものであり、このスペクトラム画像は、投影レンズ後段に配置されたＣＣＤカメラによって取り込まれた画像である。以下に、図１（ｂ）に示したスペクトラム画像の取得方法について説明する。
このスペクトラム画像を得るには、試料の後段にエネルギーフィルタ（たとえばオメガフィルタ）を備えた電子顕微鏡が用いられる。そして、そのエネルギーフィルタを備えた電子顕微鏡において、細く集束された電子線が試料に照射される。この電子線照射によって試料を出射した電子線は、エネルギーフィルタによって所定方向、すなわち試料への電子線照射方向にほぼ直交する一方向（エネルギー分散方向）にエネルギー分散される。このエネルギー分散された電子線により、図１（ｂ）に示したオタマジャクシ状のスペクトラムがエネルギーフィルタと投影レンズ間に形成され、そのスペクトラムは投影レンズによって前記ＣＣＤカメラ上に投影される。
以上、図１（ｂ）に示したスペクトラム画像の取得方法について説明した。なお、図１（ｂ）のスペクトラム画像中に示した矢印Ｅは前記エネルギー分散方向を示しており、そのエネルギー分散方向Ｅはスペクトラムの長手方向と一致している。
さて、こうして得られたスペクトラム画像は、画像処理装置によって図１（ａ）に示したＥＥＬＳプロファイルに変換される。すなわち画像処理装置は、得られたスペクトラム画像において、エネルギー分散方向Ｅと垂直方向に強度積算を行い、エネルギー分散方向に対する強度変化に変換させることによりＥＥＬＳプロファイルを得る（特開２００１−７６６６４号公報参照）。なお、図１（ａ）のＥＥＬＳプロファイルに現れているシャープなピークＰ０は、エネルギー損失がゼロのゼロ−ロスピーク（zero-loss peak）であり、このゼロ−ロスピークＰ０は上述した弾性散乱電子によるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７６６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、試料上のある面のＥＥＬＳ分析（ＥＥＬＳ面分析とよぶ）が行われる場合には、試料を照射する電子線は偏向器によってｘｙ方向に偏向され、試料面は細く集束された電子線によって２次元的に走査される。そして、試料上の各電子線照射点（分析点）において前記スペクトラム画像が得られ、ひいては試料上の各分析点におけるＥＥＬＳプロファイルが得られる。これらのＥＥＬＳプロファイルから、試料上のある面の電子状態を解析することができる。
【０００６】
しかしながら、このＥＥＬＳ面分析においては以下の問題が発生する。
（１）電子線が試料面上を走査すると、その電子線走査に伴ってＣＣＤカメラ上におけるスペクトラム位置が移動してしまう。このスペクトラムの移動量は試料面上での電子線走査幅に比例し、電子線が大きく偏向されて試料面上での電子線走査領域が広い場合には、スペクトラムはＣＣＤカメラの像検出面から外れてしまう。
（２）上述したようにスペクトラム位置がＣＣＤカメラ上で移動してしまうため、ＣＣＤカメラで取り込まれる複数のスペクトラム画像中におけるスペクトラムの位置は定まらない。このため、分析点毎に得られた全てのスペクトラム画像に対し、画像認識手法などで前記ゼロ−ロスピークＰ０に対応する画像位置検出（図１（ｂ）の位置ｐの検出）などを行わない限り、ＥＥＬＳプロファイルにおけるエネルギー分散方向のキャリブレーションはできない。そして、そのような画像認識処理には時間がかかるため、従来においては高速なＥＥＬＳプロファイル表示は困難であった。
（３）上述したようにスペクトラム位置がＣＣＤカメラ上で移動してしまい、前記ゼロ−ロスピークＰ０を作るスペクトラム部分がＣＣＤカメラ像検出面から外れてしまった場合には、上記（２）の画像認識手法でＥＥＬＳプロファイルのエネルギー位置を決めることは不可能である。
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的の１つは、試料上での電子線照射位置に関係なくＥＥＬＳプロファイルを得ることができる電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の電子顕微鏡は、電子を放出する電子銃と、電子銃からの電子線を試料上に集束させる集束レンズと、試料上における電子線照射位置を変えるため、試料を照射する電子線を偏向させる第１の偏向手段と、前記試料を出射した電子線を所定方向にエネルギー分散させてスペクトラムを形成するエネルギーフィルタと、エネルギーフィルタにより形成された前記スペクトラムを像検出器上に投影する投影レンズとを備えた電子顕微鏡において、試料上における電子線照射位置に拘わらず前記スペクトラムが像検出器上に投影されるように、前記試料を出射した電子線を偏向させる第２の偏向手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
したがって本発明によれば、試料上での電子線照射位置に関係なくＥＥＬＳプロファイルを得ることができる電子顕微鏡を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図２は本発明の透過電子顕微鏡を示した図である。図２において１は電子銃であり、電子銃１の後段には電子銃側から順に、集束レンズ２、２段構成の走査コイル（第１の偏向器）３、対物レンズ４、４段構成の中間レンズ５〜８、オメガフィルタ（エネルギーフィルタ）９、２段構成の投影レンズ１０，１１、スペクトラム位置移動用偏向コイル（第２の偏向器）１２、ＣＣＤカメラ（像検出器）１３が配置されている。１４は試料であり、試料ホルダ（図示せず）にセットされた試料１４は、前記対物レンズ４の前方磁界４ａと後方磁界４ｂ間に配置されている。
【００１１】
また、図２において、１５は前記走査コイル３の駆動アンプ（駆動電源）、１６は前記中間レンズ（５〜８）の駆動アンプ、１７は前記投影レンズ（１０，１１）の駆動アンプ、１８は前記スペクトラム位置移動用偏向コイル１２の駆動アンプである。前記駆動アンプ１５はスキャンジェネレータ（偏向信号供給回路）１９を介して中央制御装置２０に、また前記駆動アンプ１６は中間レンズ励磁信号供給回路２１を介して前記中央制御装置２０に、また前記駆動アンプ１７は投影レンズ励磁信号供給回路２２を介して前記中央制御装置２０に、そして前記駆動アンプ１８はスペクトラム位置補正信号供給回路２３にそれぞれ電気的に接続されている。
このスペクトラム位置補正信号供給回路２３は走査方向回転回路２３ａと走査振幅可変回路２３ｂとを有している。また、スペクトラム位置補正信号供給回路２３は前記中央制御装置２０に電気的に接続されており、そして、前記スキャンジェネレータ１９の出力信号はスペクトラム位置補正信号供給回路２３の走査方向回転回路２３ａに供給されるように構成されている。
さらに図２において２４は画像処理装置であり、画像処理装置２４には前記ＣＣＤカメラ１３の出力信号が供給される。
以上、図２の電子顕微鏡の装置構成について説明した。なお、上述した走査コイル３と駆動アンプ１５とスキャンジェネレータ１９と中央制御装置２０とによって、本発明における「第１の偏向手段」が構成されている。また、上述したスペクトラム位置移動用偏向コイル１２と駆動アンプ１８とスペクトラム位置補正信号供給回路２３と中央制御装置２０とによって、本発明における「第２の偏向手段」が構成されている。
以下、図２の電子顕微鏡の動作説明を行う。
試料１４のＥＥＬＳ面分析を行う場合、電子銃１から放出された電子線は、集束レンズ２と対物レンズの前方磁界４ａによって試料上に細く集束される。
そして、この集束された電子線を試料１４上でｘｙ方向（光軸Ｏに直交するｘｙ方向であり、ｘとｙ方向とは互いに直交している）に走査させるため、中央制御装置２０はスキャンジェネレータ１９に走査信号Ａを供給する。スキャンジェネレータ１９は走査信号Ａに基づいて走査波形信号（電子線偏向信号）Ａ’を作成し、作成した走査波形信号Ａ’を駆動アンプ１５に供給する。駆動アンプ１５は、走査波形信号Ａ’に基づいて走査コイル３に流れる電流を制御する。こうして制御された走査コイル３によって電子線はｘｙ方向に偏向され、試料上の各分析点は細く集束された電子線により順次照射される。
この電子線照射によって試料１４を出射した電子線は対物レンズの後方磁界４ｂによって結像され、対物レンズ４の後焦点面ｈには、各分析点における回折パターンが順次形成される。そして、中間レンズ（５〜８）は、後焦点面ｈに形成された回折パターンを拡大し、オメガフィルタ９の入射像面ｊにその拡大した回折パターンを形成する。この中間レンズ（５〜８）の制御にあたっては、中央制御装置２０は中間レンズ励磁信号供給回路２１に励磁信号Ｂを供給する。すると中間レンズ励磁信号供給回路２１は励磁信号Ｂに対応した励磁信号Ｂ’を駆動アンプ１６に供給し、駆動アンプ１６は励磁信号Ｂ’に基づいて中間レンズ（５〜８）の励磁電流を制御する。
図２においてｉは入射クロスオーバーポイントであり、入射クロスオーバーポイントｉは、最終段の中間レンズ８と前記オメガフィルタ９の入射像面ｊの間に位置している。この入射クロスオーバーポイントｉには、試料面上に集束された電子線が結像されており、入射クロスオーバーポイントｉは試料面上での電子線走査に伴ってｘｙ方向に移動する。その移動量は試料面上での電子線走査幅に比例する。
また、この電子線走査に伴う入射クロスオーバーポイントｉのｘｙ方向への移動量は、中間レンズ（５〜８）の励磁変化によっても変化する。すなわち、中間レンズ（５〜８）の励磁量を変えて前記入射像面ｊに形成される回折パターンの大きさをそれまでより小さくすると、電子線走査に伴う入射クロスオーバーポイントｉのｘｙ方向への移動量はそれまでより大きくなる。これとは逆に、中間レンズ（５〜８）の励磁量を変えて前記入射像面ｊに形成される回折パターンの大きさをそれまでより大きくすると、電子線走査に伴う入射クロスオーバーポイントｉのｘｙ方向への移動量はそれまでより小さくなる。なお、前記入射像面ｊに形成される回折パターンは、試料面上での電子線走査が行われてもｘｙ方向に移動しない。
【００１２】
さて、中間レンズ（５〜８）を通過した電子線はオメガフィルタ９に入射する。オメガフィルタ９は、入射した電子線をその入射方向（光軸Ｏ方向）にほぼ直交する所定方向（たとえばｘ方向）にエネルギー分散させてエネルギー分散面ｍ（図２参照）に集束させる。この結果、エネルギー分散面ｍには前記スペクトラム（図１（ｂ）参照）が形成される。そして、このエネルギー分散面ｍに形成されたスペクトラムは、上述した入射クロスオーバーポイントｉのｘｙ移動に伴ってｘｙ方向に移動する。すなわち、エネルギー分散面ｍに形成されるスペクトラムは、試料面上での電子線走査に伴ってｘｙ方向に移動する。
なお、通常、エネルギー分散面ｍには特定エネルギーの電子のみを通過させるエネルギー選択スリット（図示せず）が配置されているが、スペクトラムを得る場合にはそのスリットは光軸Ｏ上から退避または開放されている。また、図２においてｋはオメガフィルタ９の出射像面であり、この出射像面ｋには回折パターンが形成されている。
前記オメガフィルタ９の後段に配置された投影レンズ１０，１１は、前記エネルギー分散面ｍに形成されたスペクトラムを拡大してＣＣＤカメラ１３の像検出面上に結像（投影）する。この投影レンズ１０，１１の制御にあたっては、中央制御装置２０は投影レンズ励磁信号供給回路２２に励磁信号Ｃを供給する。すると投影レンズ励磁信号供給回路２２は励磁信号Ｃに対応した励磁信号Ｃ’を駆動アンプ１７に供給し、駆動アンプ１７は励磁信号Ｃ’に基づいて投影レンズ１０，１１の励磁電流を制御する。
【００１３】
さて、スペクトラム位置移動用偏向コイル１２を備えている点が本発明の特徴であるが、ここで図３〜図６を用いて、スペクトラム位置移動用偏向コイル１２を動作させない場合のＣＣＤカメラ１３上でのスペクトラムの動きについて説明する。図３〜図６の各図において、（ａ）は試料１４上での電子線走査を示した図であり、（ｂ）はその電子線走査に伴うＣＣＤカメラ１３上でのスペクトラムの移動を示した図である。
【００１４】
まず図３は、試料１４上における電子線走査領域ＳがＳ１（図３（ａ）参照）、前記中間レンズ（５〜８）の励磁量ＩがＩ１、前記投影レンズ（１０，１１）の励磁量ＰがＰ１のときの、ＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ上でのスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）の移動（図３（ｂ）参照）を示したものである。この場合には図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ１３上での電子線走査領域Ｓ１’は像検出面Ｄ内に完全に収まっているため、全ての分析点におけるスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）はＣＣＤカメラ１３によって撮像可能である。そしてこの場合、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向は像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）と一致している。しかしながら、スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）がＣＣＤカメラ１３上で移動してしまうため、前記「発明が解決しようとする課題」において説明した画像認識処理に時間がかかる。
【００１５】
また図４は、試料１４上における電子線走査領域Ｓが図３の場合よりも大きいＳ２（図４（ａ）参照）、前記中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉが図３の場合と同じＩ１、前記投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐが図３の場合と同じＰ１のときの、ＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ上でのスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）の移動（図４（ｂ）参照）を示したものである。この場合には図４（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ１３上での電子線走査領域Ｓ２’は像検出面Ｄ内に収まらないため、一部のスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２など）はＣＣＤカメラ１３によって撮像されない。なお、この場合にも、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向は像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）と一致している。
【００１６】
また図５は、試料１４上における電子線走査領域Ｓが図３の場合と同じＳ１（図５（ａ）参照）、前記中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉが図３の場合と異なるＩ２、前記投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐが図３の場合と同じＰ１のときの、ＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ上でのスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）の移動（図５（ｂ）参照）を示したものである。このときの励磁量Ｉ２は、図２の入射像面ｊに形成される回折パターンの大きさを図３の場合よりも小さくさせるものである。すなわち、励磁量Ｉ２は、電子線走査に伴う入射クロスオーバーポイントｉ（図２参照）のｘｙ方向への移動量を図３の場合よりも大きくさせるものである。従ってこの場合には、ＣＣＤカメラ１３上での電子線走査領域Ｓ１''は図３の場合よりも広く、その電子線走査領域Ｓ１''は像検出面Ｄ内に収まらなくなる。このため、一部のスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２など）はＣＣＤカメラ１３によって撮像されなくなる。なお、図５（ｂ）の電子線走査領域Ｓ１''が図３（ｂ）の電子線走査領域Ｓ１’に対して回転しているのは、すなわち、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向が像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）と一致しなくなっているのは、中間レンズ（５〜８）の励磁変化によって像回転が生じたためである。
【００１７】
また図６は、試料１４上における電子線走査領域Ｓが図３の場合と同じＳ１（図６（ａ）参照）、前記中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉが図３の場合と同じＩ１、前記投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐが図３〜図５の場合と異なるＰ２のときの、ＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ上でのスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）の移動（図６（ｂ）参照）を示したものである。このときの励磁量Ｐ２は、スペクトラムを図３〜図５の場合よりも拡大してＣＣＤカメラ１３上に投影させるものである。従ってこの場合には、スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）の大きさは図３〜図５の場合よりも大きい。さらに、ＣＣＤカメラ１３上での電子線走査領域Ｓ１'''は図３の場合よりも広く、その電子線走査領域Ｓ１'''は像検出面Ｄ内に収まらなくなる。このため、一部のスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２など）はＣＣＤカメラ１３によって撮像されなくなる。なお、図６（ｂ）の電子線走査領域Ｓ１'''が図３（ｂ）の電子線走査領域Ｓ１’に対して回転しているのは、すなわち、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向が像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）と一致しなくなっているのは、投影レンズ（１０，１１）の励磁変化によって像回転が生じたためである。また、この像回転により、図６（ｂ）のスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）は図３（ｂ）のスペクトラムに対して回転している。
【００１８】
以上、図２の電子顕微鏡においてスペクトラム位置移動用偏向コイル１２を動作させない場合について説明した。この場合には、前記「発明が解決しようとする課題」で挙げた問題が発生してしまう。そこで図２の電子顕微鏡においては、スペクトラムを得るときにはスペクトラム位置移動用偏向コイル１２が動作される。以下、その動作説明を行う。
【００１９】
上述したように、前記スキャンジェネレータ１９で作成された走査波形信号Ａ’は、スペクトラム位置補正信号供給回路２３の走査方向回転回路２３ａに送られる。走査方向回転回路２３ａは、スキャンジェネレータ１９からの走査波形信号Ａ’を回転させるための回路であり、その回転角度は中央制御装置２０によって制御される。すなわち走査方向回転回路２３ａは、試料１４上を電子線が走査したとき、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向を常に像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）とするための電子線偏向信号Ｇを作成する。この信号Ｇの作成にあたり走査方向回転回路２３ａは、前記走査波形信号Ａ’と、中央制御装置２０からの回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）に基づいて電子線偏向信号Ｇを作成する。
前記回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）について説明すると、回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は、試料１４上を電子線が走査したとき、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向を常に像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）とするための補正信号である。この回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は中央制御装置２０のメモリ２０ａに予め記憶されており、回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は、試料上での電子線走査領域Ｓと中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉと投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐの組み合わせ毎に記憶されている。すなわち、回転補正信号Ｅ（Ｓ１，Ｉ１，Ｐ１）、…、Ｅ（Ｓ２，Ｉ１，Ｐ１）、…、Ｅ（Ｓ１，Ｉ２，Ｐ１）、…Ｅ（Ｓ１，Ｉ１，Ｐ２）、……が中央制御装置２０のメモリ２０ａに記憶されている。
そして、それらの回転補正信号に対して中央制御装置２０は、現在の試料上での電子線走査領域Ｓと、現在の中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉと、現在の投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐに対応する１つの回転補正信号Ｅ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）をメモリ２０ａから読み出して走査方向回転回路２３ａに供給している。たとえば、現在の装置状態が前記図５に示した状態（Ｓ＝Ｓ１，Ｉ＝Ｉ２，Ｐ＝Ｐ１）の場合、中央制御装置２０は、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向を像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）とする（図７（ａ）参照）ための回転補正信号Ｅ（Ｓ１，Ｉ２，Ｐ１）をメモリ２０ａから読み出して走査方向回転回路２３ａに供給する。
さて、走査方向回転回路２３ａで作成された前記電子線偏向信号Ｇ、すなわち、ＣＣＤカメラ１３上における電子線走査方向を常に像検出面Ｄの水平方向（ｘ方向）とするための電子線偏向信号Ｇは、走査振幅可変回路２３ｂに送られる。走査振幅可変回路２３ｂは、走査方向回転回路２３ａからの電子線偏向信号Ｇの振幅を任意の値に可変するための回路であり、その振幅は中央制御装置２０によって制御される。すなわち走査振幅可変回路２３ｂは、試料１４上を電子線が走査したとき、前記スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）を常にＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄの所定位置（たとえば像検出面Ｄの中央）に投影させるためのスペクトラム位置補正信号Ｈ（電子線偏向信号Ｈ）を作成する。この信号Ｈの作成にあたり走査振幅可変回路２３ｂは、前記電子線偏向信号Ｇと、中央制御装置２０からの振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）に基づいてスペクトラム位置補正信号Ｈを作成する。
前記振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）について説明すると、振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は、試料１４上を電子線が走査したとき、前記スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）を常にＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄの所定位置に投影させるための補正信号である。たとえば、この振幅補正信号は、スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）に対し、前記ゼロ−ロスピークＰ０に対応するスペクトラム位置ｐ（図１（ｂ）参照）を常に像検出面Ｄの中央に投影させるための補正信号である。振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は中央制御装置２０のメモリ２０ｂに予め記憶されており、振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）は、試料上での電子線走査領域Ｓと中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉと投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐの組み合わせ毎に記憶されている。すなわち、振幅補正信号Ｆ（Ｓ１，Ｉ１，Ｐ１）、…、Ｆ（Ｓ２，Ｉ１，Ｐ１）、…、Ｆ（Ｓ１，Ｉ２，Ｐ１）、…Ｆ（Ｓ１，Ｉ１，Ｐ２）、……が中央制御装置２０のメモリ２０ｂに記憶されている。
そして、それらの振幅補正信号に対して中央制御装置２０は、現在の試料上での電子線走査領域Ｓと、現在の中間レンズ（５〜８）の励磁量Ｉと、現在の投影レンズ（１０，１１）の励磁量Ｐに対応する１つの振幅補正信号Ｆ（Ｓ，Ｉ，Ｐ）をメモリ２０ｂから読み出して走査振幅可変回路２３ｂに供給している。たとえば、現在の装置状態が前記図５に示した状態（Ｓ＝Ｓ１，Ｉ＝Ｉ２，Ｐ＝Ｐ１）であり、さらに走査方向回転回路２３ａにおいて図７（ａ）に示したような回転補正の電子線偏向信号が作られた場合、中央制御装置２０は、図７（ａ）の位置にあるスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）をＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄの中央に投影させる（図７（ｂ）参照）ための振幅補正信号Ｆ（Ｓ１，Ｉ２，Ｐ１）をメモリ２０ｂから読み出して走査振幅可変回路２３ｂに供給する。
さて、走査振幅可変回路２３ｂで作成された前記スペクトラム位置補正信号Ｈ、すなわち、前記スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）をＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ中央に投影させるためのスペクトラム位置補正信号Ｈは駆動アンプ１８に供給される。このスペクトラム位置補正信号Ｈは、上記説明から明らかなように、前記スキャンジェネレータ１９から駆動アンプ１５に供給される電子線偏向信号Ａ’、前記中間レンズ励磁信号供給回路２１から駆動アンプ１６に供給される励磁信号Ｂ’、および前記投影レンズ励磁信号供給回路２２から駆動アンプ１７に供給される励磁信号Ｃ’に対応した信号である。
前記駆動アンプ１８は、スペクトラム位置補正信号Ｈに基づいてスペクトラム位置移動用偏向コイル１２に流れる電流を制御する。この結果、投影レンズ１１を通過した電子線はスペクトラム位置移動用偏向コイル１２により偏向され、前記スペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）はＣＣＤカメラ１３の像検出面Ｄ中央に投影される。
こうして像検出面Ｄ中央に投影されたスペクトラム（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）は、順次ＣＣＤカメラ１３で取り込まれて画像処理装置２４に送られる。画像処理装置２４は、送られてくるスペクトラム画像（Ｓｐ１，Ｓｐ２，…Ｓｐｎ）に対して画像処理を行い、各スペクトラム画像を図１（ａ）に示したようなＥＥＬＳプロファイルに変換する。そして、画像処理装置２４は、それらのＥＥＬＳプロファイルをＣＲＴ（図示せず）上に表示させる。
【００２０】
以上、図２の電子顕微鏡の動作を説明した。上述したように図２の電子顕微鏡においては、試料上における電子線走査に拘わらず、スペクトラムはＣＣＤカメラ上の所定位置（上記例では中央）に常に投影される。さらに、電子線走査を行ったときに中間レンズ（５〜８）や投影レンズ（１０，１１）の励磁量を変化させても、スペクトラムはＣＣＤカメラ上の所定位置に常に投影される。このため、試料上での電子線照射位置およびレンズの励磁変化に関係なく、ＥＥＬＳプロファイルを確実に得ることができる。
【００２１】
また、図２の電子顕微鏡においては、スペクトラムはＣＣＤカメラ上の所定位置（中央）に常に投影されるので、ＣＣＤカメラで取り込まれる複数のスペクトラム画像中におけるスペクトラムの位置は一定である。このため、画像認識手法などで前記ゼロ−ロスピークＰ０に対応する画像位置検出（図１（ｂ）の位置ｐの検出）などを行うにしても、スペクトラム画像の中央部分だけをサーチすればその位置を検出することができ、短時間でＥＥＬＳプロファイルにおけるエネルギー分散方向のキャリブレーションを行うことができる。したがって、本発明においてはＥＥＬＳプロファイルを高速に得ることができる。
【００２２】
なお、本発明は上記例に限定されるものではない。たとえば、前記スキャンジェネレータ１９は中央制御装置２０によって制御されているため、中央制御装置２０は試料上での現在の電子線照射位置（水平、垂直方向の座標位置）が分かる。そこで、中央制御装置２０が、前記走査方向回転回路２３ａおよび前記走査振幅可変回路２３ｂの出力信号に相当する信号を演算により求め、最終的に求めた信号（前記スペクトラム位置補正信号Ｈ）を前記駆動アンプ１８に供給するようにしても良い。
【００２３】
また、上記例では、スペクトラム位置移動用偏向コイル１２に前記スペクトラム位置補正信号Ｈが供給されたが、これに代えて、投影レンズ１０，１１間に通常配置されている投影レンズ偏向コイルに前記スペクトラム位置補正信号Ｈを供給するようにしても良い。
【００２４】
また、スペクトラム位置移動用偏向コイル１２を配置する代わりに、２段の電子線偏向コイル（第２の偏向器）をたとえば前記後焦点面ｈと中間レンズ５の間に配置し、試料１４上での電子線走査によって光軸Ｏから外れた電子線をその２段の電子線偏向コイルで光軸Ｏ上に振り戻すようにしても良い。このようにすれば、試料上で電子線走査が行われても、前記入射クロスオーバーポイントｉがｘｙ方向に移動することはない。このため、試料上における電子線走査に拘わらず、スペクトラムはＣＣＤカメラ上に常に投影される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＥＥＬＳプロファイルを説明するために示した図。
【図２】本発明の一例を示した図。
【図３】ＣＣＤカメラ上でのスペクトラムの動きを説明するために示した図。
【図４】ＣＣＤカメラ上でのスペクトラムの動きを説明するために示した図。
【図５】ＣＣＤカメラ上でのスペクトラムの動きを説明するために示した図。
【図６】ＣＣＤカメラ上でのスペクトラムの動きを説明するために示した図。
【図７】本発明におけるスペクトラムの位置補正を説明するために示した図。
【符号の説明】
【００２６】
１…電子銃、２…集束レンズ、３…走査コイル、４…対物レンズ、５〜８…中間レンズ、９…オメガフィルタ、１０，１１…投影レンズ、１２…スペクトラム位置移動用偏向コイル、１３…ＣＣＤカメラ、１４…試料、１５〜１８…駆動アンプ、１９…スキャンジェネレータ、２０…中央制御装置、２１…中間レンズ励磁信号供給回路、２２…投影レンズ励磁信号供給回路、２３…スペクトラム位置補正信号供給回路、２３ａ…走査方向回転回路、２３ｂ…走査振幅可変回路、２４…画像処理装置
【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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