(57)【要約】【課題】電磁レンズの非点収差を定量的且つ高精度に測定できる電磁レンズの非点収差測定方法、非点収差測定装置、非点収差補正方法、及び非点収差補正機能を備えた電子線装置を提供する。【解決手段】ＳｒＴｉＯ3等の単結晶試料に電子線を入射し、それにより出現するロンチグラムを撮像部により取得して画像データとする。その後、ロンチグラムの中心位置を決定した後、ロンチグラムを２回フーリエ変換して画像のスケールのキャリブレーションを行う。次いで、ロンチグラムを１回フーリエ変換して１回フーリエ変換像を得る。その後、制御部により１回フーリエ変換像における輝点と結晶軸方向とのずれ量を検出し、非点収差係数を算出する。そして、その結果に基づいて非点収差補正用偏向コイルを制御し、電磁レンズの非点収差を補正する。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁レンズを透過した電子線を結晶構造及び格子定数が既知の単結晶試料に入射して、
前記試料の裏面側に配置した撮像部によりロンチグラムの画像データを取得し、
制御部において、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を測定し、その測定結果に基づいて前記電磁レンズの非点収差を算出すること
を特徴とする電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項２】
前記試料への前記電子線の入射半角度を１５０ｍｒａｄ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項３】
前記試料に対する前記電磁レンズの焦点ずれ量を−３００ｎｍ以上に設定することを特徴とする請求項１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項４】
前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データを２回フーリエ変換して得た２回フーリエ変換像を用いて画像のスケールのキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項５】
前記試料として、Ｓｉ単結晶又はＳｒＴｉＯ3単結晶を使用することを特徴とする請求項１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項６】
前記試料の厚さを１００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【請求項７】
電子線を発生する電子線発生部と、
前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、
試料を搭載する試料搭載部と、
前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、
前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、
前記電子線発生部、前記収束レンズ及び前記電磁レンズを制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、
前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出することを特徴とする電磁レンズの非点収差測定装置。
【請求項８】
電磁レンズを透過した電子線を試料に入射し、撮像部によりロンチグラムを撮像する工程と、
前記撮像部で撮像した前記ロンチグラムの画像データを制御部においてフーリエ変換し１回フーリエ変換像を取得する工程と、
前記制御部において、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を検出し、その検出結果から前記電磁レンズの非点収差量を算出する工程と、
前記非点収差量の算出結果に基づいて非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正する工程と
を有することを特徴とする電磁レンズの非点収差補正方法。
【請求項９】
前記非点収差補正部の制御は、前記制御部によって自動的に行うことを特徴する請求項８に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【請求項１０】
電子線を発生する電子線発生部と、
前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、
試料を搭載する試料搭載部と、
前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、
非点収差補正部と、
前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、
前記電子線発生部、前記収束レンズ、前記電磁レンズ及び前記非点収差補正部を制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、
前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出し、その結果に基づいて前記非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正することを特徴とする電子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡や電子線リソグラフ装置等の電子線装置に使用される電磁レンズの非点収差を測定する電磁レンズの非点収差測定方法、非点収差測定装置、電磁レンズの非点収差補正方法、及び電子レンズの非点収差を補正する機能を備えた電子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査透過型電子顕微鏡や電子線リソグラフ装置等の装置（電子線装置）では、電磁レンズにより電子線（電子ビーム）を拡大又は収束して、電子線プローブのサイズと電流密度とを調整している。電子顕微鏡における高空間分解能観察や分析では、極微小な形状であって電流密度が高い電子線プローブを形成することが重要である。
【０００３】
また、電子線リソグラフ装置を用いた電子線リソグラフィーは、半導体素子や量子ドットの製造プロセスにおいてナノメータレベルでの微細加工が可能な方法として知られている。電子線リソグラフィーでは、電子線リソグラフ装置の電磁レンズの性能及び使用時の条件が加工精度に大きく影響を与える。
【０００４】
一般的に、電磁レンズには非点収差が存在する。電磁レンズの非点収差は電子線プローブの形状に関係し、電子顕微鏡の空間分解能や電子線リソグラフィーの加工精度に大きく影響する。従って、電子顕微鏡の空間分解能の向上や電子線リソグラフィーの加工精度の向上には、電磁レンズの非点収差の補正が重要となる。
【０００５】
従来、電磁レンズの非点収差の補正は、電子線装置（電子顕微鏡又は電子線リソグラフ装置等）により得られた画像を見ながら作業者が偏向コイルを操作することにより行っている。また、近年、電磁レンズの球面収差及び非点収差を補正する装置が開発され、一部で使用されている。
【０００６】
なお、特許文献１には、アモルファス試料のロンチグラムを用いて電磁レンズの非点収差を補正する方法が開示されている。また、特許文献２には、走査透過型電子顕微鏡観察において焦点ずれ量の最適化や虚像の消去を可能にする方法が記載されている。この特許文献２には、位相伝達関数及びロンチグラムを用いて電磁レンズの球面収差係数Ｃｓを導出することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３３１７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、作業者が画像を見ながら偏向コイルを操作して非点収差を補正する方法は、作業者の勘に頼る部分が大きく、操作に熟練を要する。また、前述した電磁レンズの球面収差及び非点収差を補正する装置では、電子線プローブの非点収差係数をシミュレーションにより算出するか、又はアモルファス試料を用いて測定しており、非点収差係数の精度が十分ではない。そのため、電子線プローブの非点収差量を定量的且つ高精度に測定する方法、及び非点収差を簡単且つ高精度に補正する装置が要望されている。
【０００８】
以上から、本発明の目的は、電磁レンズの非点収差を定量的且つ高精度に測定できる電磁レンズの非点収差測定方法及び測定装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、電磁レンズの非点収差を簡単且つ高精度に補正できる非点収差補正方法及び電磁レンズの非点収差を簡単且つ高精度する機能を備えた電子線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、電磁レンズを透過した電子線を結晶構造及び格子定数が既知の単結晶試料に入射して、前記試料の裏面側に配置した撮像部によりロンチグラムの画像データを取得し、制御部において、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を測定し、その測定結果に基づいて前記電磁レンズの非点収差を算出する電磁レンズの非点収差測定方法が提供される。
【００１１】
本発明においては、例えばＳｒＴｉＯ3のように対称性のよい単結晶を試料とし、電子線を照射してロンチグラム（Ronchigram）を取得する。ロンチグラムは、回折することなく試料を透過した電子波と試料により回折された電子波とが干渉して形成される画像であり、このロンチグラムの画像データをフーリエ変換（Fast Fourier Transformation：ＦＦＴ）すると、パワースペクトラムとよばれる星型の画像（１回フーリエ変換像）が得られる。本願発明者等の実験・研究により、このパワースペクトラムの輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量が、電磁レンズの非点収差量に関係することが判明した。従って、パワースペクトラムの輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を検出することにより、電磁レンズの非点収差を評価することができる。
【００１２】
電磁レンズの非点収差を定量的に評価するためには、画像のスケールのキャリブレーションを行う必要がある。前述した１回フーリエ変換像を更にフーリエ変換すると、電子線回折像と同様のパターンの２回フーリエ変換像が得られる。この２回フーリエ変換像の輝点の位置は、電子線回折像における輝点の位置に完全に一致する。従って、この２回フーリエ変換像を用いて、画像のスケールのキャリブレーションを行うことができる。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、電子線を発生する電子線発生部と、前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、試料を搭載する試料搭載部と、前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、前記電子線発生部、前記収束レンズ及び前記電磁レンズを制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出する電磁レンズの非点収差測定装置が提供される。
【００１４】
本発明の非点収差測定装置は、電磁レンズを透過した電子線をＳｒＴｉＯ3等の単結晶試料に入射して、これにより出現するロンチグラムを撮像部で撮像して画像データとする。その後、制御部は、ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、その１回フーリエ変換像における輝点と結晶軸方向とのずれ量を検出する。上述したように、１回フーリエ変換像の輝点と結晶軸方向とのずれ量は電磁レンズの非点収差に関係している。従って、１回フーリエ変換像の輝点と結晶軸方向とのずれ量を定量的に測定することにより、電磁レンズの非点収差を定量的に評価することができる。
【００１５】
本発明の更に他の発明によれば、電磁レンズを透過した電子線を試料に入射し、撮像部によりロンチグラムを撮像する工程と、前記撮像部で撮像した前記ロンチグラムの画像データを制御部においてフーリエ変換し１回フーリエ変換像を取得する工程と、前記制御部において、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を検出し、その検出結果から前記電磁レンズの非点収差量を算出する工程と、前記非点収差量の算出結果に基づいて非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正する工程とを有する電磁レンズの非点収差補正方法が提供される。
【００１６】
本発明の非点収差補正方法は、電磁レンズを透過した電子線をＳｒＴｉＯ3等の単結晶試料に入射して、これにより出現するロンチグラムを撮像部で撮像して画像データとする。その後、制御部は、ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、その１回フーリエ変換像における輝点と結晶軸方向とのずれ量を検出する。そして、制御部は、そのずれ量の検出結果から電磁レンズの非点収差量を算出し、その算出された非点収差量に応じて例えば偏向コイルにより構成される非点収差補正部を制御して、電磁レンズの非点収差を補正する。これにより、電磁レンズの非点収差を簡単且つ高精度に補正することができる。
【００１７】
本発明の更に他の観点によれば、電子線を発生する電子線発生部と、前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、試料を搭載する試料搭載部と、前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、非点収差補正部と、前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、前記電子線発生部、前記収束レンズ、前記電磁レンズ及び前記非点収差補正部を制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出し、その結果に基づいて前記非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正する電子線装置が提供される。
【００１８】
本発明の電子線装置は、電磁レンズを透過した電子線をＳｒＴｉＯ3等の単結晶試料に入射し、それにより出現するロンチグラムを撮像部で撮像して画像データとする。次に、制御部は、ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、その１回フーリエ変換像における輝点と結晶軸方向とのずれ量を検出する。その後、制御部は、輝点と結晶軸方向とのずれ量の検出結果に基づいて偏向コイルを制御し、電磁レンズの非点収差を補正する。本発明の電子線装置は、このようにして電磁レンズの非点収差を補正するので、電子顕微鏡に適用した場合は従来に比べてより一層の高分解能観察や高感度分析が可能となり、電子線リソグラフ装置に適用した場合は従来に比べてより一層高精度な可能が可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、作業者の熟練度に依存することなく、電磁レンズの非点収差を容易に且つ高精度に補正することができる。また、本発明においては、電子レンズの非点収差量を簡単且つ高精度に補正することができるので、個々の電子線装置又は個々の電磁レンズに容易に対応することができる。更に、従来は電磁レンズの非点収差の補正を作業者が行っていたが、本発明によれば電磁レンズの非点収差の補正の自動化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電磁レンズの非点収差補正機能を備えた電子線装置を示す模式図である。なお、本実施形態は、本発明を走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）に適用した例について説明している。
【００２２】
本実施形態の電子線装置は、制御部１０と、電子銃（ＦＥＧ）１１と、収束レンズ１２ａ，１２ｂと、収束レンズ絞り１３と、偏向コイル１４と、走査コイル１５と、球面収差・非点収差補正部１６と、電子検出器１７と、対物レンズ１８と、試料搭載部２１と、結像レンズ２２と、偏向コイル２３と、撮像部２４と、ＳＴＥＭ検出器２５とにより構成されている。
【００２３】
電子銃１１は、制御部１０からの信号に応じた加速電圧で電子を加速し、電子線として出力する。電子銃１１の下方には、２又は３段（図１では２段）の収束レンズ１２ａ，１２ｂが配置されている。これらの収束レンズ１２ａ，１２ｂは、制御部１０からの信号に応じて、電子銃１１から放出された電子線から所望の大きさ且つ所望の電流の電子線プローブを形成する。
【００２４】
収束レンズ１２ａ，１２ｂの下方には収束レンズ絞り１３が配置されている。収束レンズ１２ａ，１２ｂにより形成された電子線プローブは不要な広がり部分をもつため、この収束レンズ絞り１３により不要な広がり部分をカットする。
【００２５】
収束レンズ絞り１３と試料搭載部２１との間には、偏向コイル１４、走査コイル１５、球面収差・非点収差補正部１６、電子検出器１７及び対物レンズ１８が配置されている。偏向コイル１４は、制御部１０からの信号に応じて、収束レンズ１２ａ，１２ｂにより収束された電子線を偏向する。走査コイル１５は、制御部１０からの信号に応じて、試料搭載部２１に搭載された試料２０の表面上を電子線が走査するように電子線を屈折する。球面収差・非点収差補正部は、制御部１０からの信号に応じて、電磁レンズの球面収差及び非点収差を補正する。
【００２６】
対物レンズ（電磁レンズ）１８は、制御部１０からの信号に応じて、試料２０の表面（又は、その近傍）で焦点が合うように電子線を屈折する。本実施形態では、対物レンズ１８の非点収差量を測定し、その測定結果に応じて球面収差・非点収差補正部１６を制御し、対物レンズ１８の非点収差を補正する。なお、非点収差は電磁レンズだけでなく収束レンズ絞り１３の形状や挿入位置にも影響されるため、収束レンズ絞り１３の形状や挿入位置を変更したときにも、非点収差を補正することが好ましい。
【００２７】
試料２０は、試料搭載部２１の上に載置される。この試料搭載部２１には、試料２０に入射する電子線に対し試料２０の結晶方位を調整するための試料傾斜機構（図示せず）が設けられている。電子検出器１７は試料２０の斜め上方に配置されており、試料２０で反射された反射電子や試料２０から放出された二次電子を検出して、その結果を制御部１０に出力する。
【００２８】
結像系レンズ２２、偏向コイル２３、ＳＴＥＭ検出器２４及び撮像部２５は、試料搭載部２１の下方に配置されている。結像系レンズ２２は複数のレンズを組み合わせて構成されている。この結像系レンズ２２は制御部１０により制御され、試料２０を透過した電子線を屈折してＳＴＥＭ検出器２４又は撮像部２５に像を投影する。偏向コイル２３は、制御部１０からの信号に応じて電子線を偏向する。
【００２９】
撮像部２５は例えばＣＣＤカメラ、ＴＶカメラ又は蛍光板等により構成される。この撮像部２５により、電子回折像やロンチグラム（Ronchigram）が記録される。また、ＳＴＥＭ検出器２４により、ＳＴＥＭ像が記録される。なお、撮像部２５を使用するときには、ＳＴＥＭ検出器２４を撮像部２５の上から退避させる。
【００３０】
図２は電磁レンズ通過時の電子の軌道を示す模式図である。電子が電磁レンズ３０を通る位置によって電子の軌道の屈折位置が変化する。電磁レンズ３０に非点収差があると、例えば図２に示すように、軌道Ａを通る電子は焦点Ａ0の位置に収束し、軌道Ｂを通る電子は焦点Ａ0とは異なる焦点Ｂ0の位置に収束する。そして、軌道Ｂを通る電子は焦点Ａ0の位置で横に伸びた像を形成し、軌道Ａを通る電子は焦点Ｂ0の位置で縦に伸びた像を形成する。つまり、電磁レンズ３０に非点収差があると、電子線プローブの形状が真円にならずに縦や横に伸縮した形状となる。
【００３１】
図３（ａ），（ｂ）に非点収差の補正に用いる偏向コイルの原理を示す。この種の偏向コイルは、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、相互に交差する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に電子線プローブの形状を変化させる２組の４重極子３１ａ，３１ｂにより構成されている。各４重極子３１ａ，３１ｂは、電子線プローブを磁場によりＸ方向又はＹ方向に伸張又は収縮させることができる。電磁レンズに非点収差があると、例えば図３（ａ）に示すように電子線プローブの形状は楕円となる。この場合、図３（ｂ）のようにＸ方向に収縮、Ｙ方向に伸張するように各４重極子３１ａ，３１ｂの磁場を調整することによって、電磁レンズの非点収差が補正され、電子線プローブの形状が真円となる。この図３（ａ），（ｂ）に示すように、偏向コイルとして２組の４重極子を用いた場合は、２回対称の非点収差の補正が可能である。
【００３２】
本発明においては、ロンチグラムを用いて電磁レンズの非点収差量を測定する。図４にロンチグラムの原理を示す。例えば厚さが１００ｎｍ以下の単結晶試料２０に収束半角度αが１５０ｍｒａｄ以上の電子線を任意の結晶方位の晶帯軸に入射させると、試料２０を回折せずに透過した電子波と試料２０で回折した電子波とが干渉して、ロンチグラムが観測される。なお、本願発明者等の実験により、電子線の収束半角度αが１５０ｍｒａｄ未満の場合は、良好なロンチグラムを取得することが困難になることが判明している。また、良好なロンチグラムを取得するためには、単結晶試料２０の厚さを１００ｎｍ以下とし、焦点ずれ量を−３００ｎｍ以上とすることが好ましいことも判明している。
【００３３】
図５（ａ）は試料２０としてＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶を用いたときのロンチグラムを示し、図５（ｂ）は試料２０としてアモルファスを用いたときのロンチグラムを示している。ＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶では０００透過ディスクと低次反射の０−２２、０２２、０２−２、０−２−２の回折ディスクとが重なり、図５（ａ）に示すように干渉模様（ロンチグラム）が観察される。一方、アモルファス試料のロンチグラムでは、図５（ｂ）に示すように、中心に円形のフリンジが観測される。
【００３４】
図６（ａ）はＸ方向の非点収差を有する電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラムを示し、図６（ｂ）は非点収差がない電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラムを示し、図６（ｃ）はＹ方向の非点収差を有する電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラムを示している。前述の特許文献１に記載された方法では、このようなロンチグラムを使用して電磁レンズの非点収差を補正する。すなわち、アモルファス試料を用いてロンチグラムを取得し、電磁レンズの非点収差の有無を判定する。そして、非点収差があると判定したときは、図６（ｂ）のような画像が得られるように作業者が非点収差補正用の偏向コイルを操作する。
【００３５】
簡易的には上記の方法で電磁レンズの非点収差を補正することが可能である。しかし、原子オーダーでの分解能を得るためには、上記の方法では不十分である。また、アモルファス試料のロンチグラムでは、非点収差を定量的に測定することはできない。
【００３６】
これに対し、本発明では、対称性が高い単結晶試料、例えばＳｉ単結晶又はＳｒＴｉＯ3単結晶などの正方晶又は立方晶の単結晶を用いてロンチグラムを取得する。ロンチグラムは逆格子空間(エネルギー空間)の像であるので、非点収差量を測定する場合、計算に使用するパラメータを逆格子空間のベクトル成分で表すためには画像のスケールのキャリブレーションを行う必要がある。
【００３７】
図７（ａ）〜（ｃ），図８（ａ）〜（ｃ）を参照して、ロンチグラムのスケールのキャリブレーションについて説明する。なお、図７（ａ）は非点収差がない電磁レンズを用いて取得したＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶のロンチグラムを示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のロンチグラムの画像データ（以下、単に「ロンチグラム」ともいう）をフーリエ変換（Fast Fourier Transformation：ＦＦＴ）して得た画像（１回フーリエ変換像）を示し、図７（ｃ）は図７（ｂ）の画像（画像データ）を更にフーリエ変換して得た画像（２回フーリエ変換像）を示している。また、図８（ａ）は非点収差がある電磁レンズを用いて取得したＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶のロンチグラムを示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換して得た画像（１回フーリエ変換像）を示し、図８（ｃ）は図８（ｂ）の画像を更にフーリエ変換して得た画像（２回フーリエ変換像）を示している。
【００３８】
試料としてＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶等を用いた場合、取得されたロンチグラム（図７（ａ），図８（ａ）参照）を１回フーリエ変換すると、星型のパワースペクトラム（図７（ｂ），図８（ｂ）参照）が現れる。このパワースペクトラムを更にフーリエ変換すると、電子線回折像に相当する画像（図７（ｃ），図８（ｃ）参照）が得られる。
【００３９】
図７（ｃ），図８（ｃ）から、２回フーリエ変換像では、電磁レンズが非点収差を有しているか否かにかかわらず、輝点の位置が同じであることがわかる。この２回フーリエ変換像における輝点のパターンは、平面波入射の場合の電子線回折パターンと完全に一致する。これらの結果から、ロンチグラムを２回フーリエ変換して得られる画像の輝点の位置は、電磁レンズの非点収差に影響されず、結晶情報のみに依存していることがわかる。ＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶の格子定数は既知であるので、この２回フーリエ変換像を用いて画像（ロンチグラム及び１回フーリエ変換像）のスケールのキャリブレーションを行うことができる。
【００４０】
一方、１回フーリエ変換像では、非点収差がないときと非点収差があるときとで、輝点の現れる位置が異なっている（図７（ｂ），図８（ｂ）参照）。この１回フーリエ変換像を用いてロンチグラムの非対称性を定量的に把握することにより、電磁レンズの非点収差量を求めることができる。
【００４１】
次に、非点収差量の定量を行うための計算手順について説明する。２回対称の非点収差に関するレンズ収差関数Ｗ（Ｋｘ，Ｋｙ）は、下記（１）式で示される。
【００４２】
【数１】
2008091125.tif 000003
【００４３】
ここで、λは電磁波の波長、Δfは焦点ずれ量（デフォーカス）、Ｃｓは球面収差係数、Ｃ1,2a及びＣ1,2bは２回対称の非点収差係数である。
【００４４】
球面収差係数Ｃｓについては、例えば本願出願人により先に出願された特願２００５−２９８７９９号に記載されている方法で測定できる。但し、それ以外の方法で球面収差係数Ｃｓを測定してもよい。ここでは、球面収差係数Ｃｓは既知であるとする。
【００４５】
焦点ずれ量Δｆ及び球面収差係数Ｃｓはレンズ収差関数Ｗ（Ｋｘ，Ｋｙ）を等方的に歪ませるのに対し、非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bはレンズ収差関数Ｗ（Ｋｘ，Ｋｙ）を非等方的に変化させる。これらの係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bに対する変化の方向は４５度異なる。この方向はＫｘ及びＫｙの座標方向に依存しているが、Ｋｘ及びＫｙを直交系で選択すれば、Ｋｘ，Ｋｙをどのような方向にとっても、非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bの値を適切に変更することによって、２回対称の非点収差係数を決定することができる。ここでは、Ｋｘの方向を［１−１０］方向とし、Ｋｙの方向を［１１０］方向とする。
【００４６】
このように座標軸を設定することによって、Ｃ1,2aはレンズ収差関数Ｗ（Ｋｘ，Ｋｙ）を［１００］方向に対して楕円になるように歪ませる変数、Ｃ1,2bは［１１０］方向に対して楕円となるように歪ませる変数と考えることができる。
【００４７】
各非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bの影響を独立に測定するために、 各非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bが影響を及ぼす系統的反射のみを用いてロンチグラムのシミュレーション計算を行い、非点収差シミュレーション像を得た。
【００４８】
図９（ａ）はＣ1,2a＝０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図９（ｂ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図９（ｃ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝２０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）である。また、図９（ｄ）は図９（ａ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図９（ｅ）は図９（ｂ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図９（ｆ）は図９（ｃ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像を示している。但し、ここでは１００軸を垂直方向とし、０１０軸を水平方向としている。
【００４９】
図９（ｄ）〜（ｆ）に示す１回フーリエ変換像から、［１００］反射の方向に幾つかの輝点が現れていることがわかる。本シミュレーション計算では、１００軸を垂直方向とし、０１０軸を水平方向としているので、１００軸方向に実線を引いて基準線とし、この基準線からの輝点のずれを調べた。その結果、非点収差がある場合は、図９（ｂ），（ｃ）のように、いずれも輝点が［１００］反射の方向（基準線）から同じ方向にずれていることが判明した。図９（ｂ）では図９（ａ）に対しＣ1,2aの値のみを変化させているため, この輝点のずれは非点収差の影響によるものであることが明らかである。
【００５０】
次に、図９（ｅ）及び図９（ｆ）に示す１回フーリエ変換像の輝点の系統的反射方向からのずれ量を計算した。その結果、両者のずれ量はほぼ等しいことが判明した。また、非点収差係数Ｃ1,2aは真円を［１００］方向へ楕円状に変形させる効果があり、非点収差係数Ｃ1,2bの値に依存しないことも判明した。そこで、非点収差係数Ｃ1,2bを０，２０，４０ｎｍとし、非点収差係数Ｃ1,2aを変化させたときの基準線（系統的反射の方向）からのずれをプロットした。その結果を図１０に示す。
【００５１】
この図１０から、基準線からの輝点のずれ量は非点収差係数Ｃ1、2bに対して線形依存しており、非点収差係数Ｃ1,2aを０，２０，４０ｎｍと変化させても線形関係は殆ど変化しないことがわかる。
【００５２】
同様な解析を、［１１０］方向の非点収差に対して行った。図１１（ａ）はＣ1,2a＝０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図１１（ｂ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図１１（ｃ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝２０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）である。また，図１１（ｄ）は図１１（ａ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図１１（ｅ）は図１１（ｂ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図１１（ｆ）は図１１（ｃ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像を示している。
【００５３】
図１１（ｄ）〜（ｆ）に示す１回フーリエ変換像では、［１１０］反射の方向に幾つかの輝点が現れている。ここでは、［１１０］方向に基準線を引いて、この基準線からの輝点のずれを調べた。その結果、図１１（ｂ），（ｃ）のように、非点収差がある場合はいずれも、輝点が基準線から同じ方向にずれていることが判明した。
【００５４】
次に、図１１（ｅ）及び図１１（ｆ）に示す１回フーリエ変換像の輝点の基準線からのずれ量を計算した。その結果、両者のずれ量は等しいことが判明した。また、非点収差係数Ｃ1,2bは真円を［１１０］方向へ楕円状に変形させる効果があり、Ｃ1,2aの値に依存しないことも判明した。そこで、Ｃ1,2bを０，２０，４０ｎｍとし、非点収差係数Ｃ1,2aを変化させたときの基準線（系統的反射の方向）からのずれをプロットした。その結果を図１２に示す。
【００５５】
この図１２から、基準線からの輝点のずれは非点収差係数Ｃ1,2aに対して線形依存しており、非点収差係数Ｃ1,2bを０，２０，４０ｎｍと変化させても線形関係は殆ど変化しないことがわかる。
【００５６】
実際に電磁レンズの非点収差を定量化するためには、対応する結晶軸方向からのずれと非点収差係数との線形関係を計算像から求め、その後単結晶試料を用いて実際に取得したロンチグラムの１回フーリエ変換像の輝点の位置から非点収差係数を計算する。
【００５７】
次に、シミュレーション計算による結果を基に、実験により取得したロンチグラムに含まれる非点収差係数の測定を行った結果について説明する。ここでは、図７のロンチグラム（非点収差なし）と図８のロンチグラム（非点収差あり）とを用いて、非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bを計算した。また、ここでは、それぞれの系統的反射方向の１番目の輝点を用いて、結晶軸方向からのずれ量を測定した。その結果、下記表１に示すように、非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bを算出することができた。このように、非点収差のパラメータとして非点収差係数Ｃ1,2a及びＣ1,2bを定義することにより、低指数入射ロンチグラムを用いて非点収差量を定量化することができる。
【００５８】
【表１】
2008091125.tif 000004
【００５９】
ところで、非点収差を補正するためには、ロンチグラムの中心位置を正確に決定することが必要である。ロンチグラムの中心位置の決定方法を以下に説明する。
【００６０】
図１３，図１４は、ロンチグラムの中心位置決定方法を示す図である。図１３に示すように、ロンチグラムの外周部には結晶構造に起因する特徴的なフリンジが現れる。このフリンジが鏡面対称となる位置に直線を外挿することによって、大まかな中心位置を把握することができる。
【００６１】
中心位置の精密な補正は、ロンチグラムが中心位置からずれることによってパターンに歪みが出ることを利用する。図１４（ａ）〜（ｅ）は、図１３中にａ〜ｅで示す部分の１回フーリエ変換像を示している。図１４（ａ）はロンチグラムの中心部分の１回フーリエ変換像であり、この１回フーリエ変換像では縦中心線及び横中心線に対しパターンが対称となっている。一方、図１４（ｂ）〜（ｅ）の１回フーリエ変換像では、縦中心線又は横中心線に対しパターン（特に、輝点の周囲の輝度分布）が対称となっていない。この歪みを補正するように中心位置を決定する。この中心位置合わせは作業者が手動で行ってもよく、１回フーリエ変換像を図１の制御部１０で画像認識処理して、その結果を結像系レンズ２２の偏向コイルにフィードバックすることにより自動的に行ってもよい。収束レンズ絞り１３を挿入するときには、収束レンズ絞り１３の中心とロンチグラムの中心とが整合するように配置する。
【００６２】
以下、本実施形態に係る非点収差の補正方法について、図１５のフローチャート及び図１のブロック図を参照して説明する。
【００６３】
まず、ステップＳ１１において、電子線の入射電子条件を設定する。電子線の入射電子条件は、電子銃１１による加速電圧、収束レンズ１２ａ，１２ｂのレンズ条件及び収束レンズ絞り１３によって行う。ここでは、例えば加速電圧を２００ｋＶとし、収束半角度αが１５０ｍｒａｄ以上となるように、収束レンズ１２ａ，１２ｂのレンズ条件及び収束レンズ絞り１３の絞り径を調整する。
【００６４】
次に、ステップＳ１２に移行し、結晶構造及び格子定数が既知の単結晶試料２０を電子線の軌道内に挿入する。単結晶試料２０としては、前述したように、正方晶又は立方晶の単結晶（例えば、ＳｒＴｉＯ3単結晶又はＳｉ単結晶など）を使用することが好ましい。また、単結晶試料２０の厚さは、１００ｎｍ以下とする。
【００６５】
次に、ステップＳ１３に移行し、電子線の入射方位の調整を行う。すなわち、収束させた電子線を単結晶試料２０に対して任意の結晶晶帯軸で入射するように、試料２０の傾斜角度を調整する。
【００６６】
その後、ステップＳ１４において、対物レンズ１８のフォーカスを調整する。ここでは、焦点ずれ量を−３００ｎｍに設定するものとする。対物レンズ１８のフォーカスは、励磁値の調整により行ってもよく、試料２０の位置の調整により行ってもよい。
【００６７】
このようにして電子線装置の各部を調整した後、試料２０に電子線を照射すると、試料２０を回折せずに透過した電子波と試料２０により回折した電子波との干渉によりロンチグラムが出現する。その後、ステップＳ１５において、このロンチグラムを撮像部２５により撮像し、画像データとして取り込む。
【００６８】
次に、ステップＳ１６において、制御部１０によりロンチグラムを画像処理し、ロンチグラムの中心位置を決定する。その後、ステップＳ１７に移行し、制御部１０によりロンチグラムを２回フーリエ変換して、２回フーリエ変換像（パワースペクトラム）を取得する。次いで、ステップＳ１８に移行し、２回フーリエ変換像を用いて画像のスケールのキャリブレーションを行う。
【００６９】
次に、ステップＳ１９に移行し、制御部１０によりロンチグラムを１回フーリエ変換して、１回フーリエ変換像を取得する。その後、ステップＳ２０に移行し、制御部１０において１回フーリエ変換像の画像認識処理を実行し、基準線（結晶軸方向）と輝点とのずれ量を算出する。そして、ステップＳ２１において、基準線と輝点とのずれ量から非点収差係数を算出する。
【００７０】
次に、ステップＳ２２に移行し、ステップＳ２１で算出した非点収差係数に基づき、球面収差・非点収差補正部１６の非点収差補正用偏向コイルの磁場を調整する。その後、ステップＳ２３に移行して、電子線プローブの形状を確認し、非点収差の有無を判定する。ステップＳ２３で非点収差が残っていると判定した場合は、ステップＳ２１に戻り、非点収差係数を補正する。このようにして、ステップＳ２３において非点収差がないと判定されるまで、ステップＳ２１〜Ｓ２３を繰り返す。ステップＳ２３において非点収差がないと判定されると、電磁レンズの非点収差の補正が完了する。なお、ステップＳ２２の偏向コイルの調整及びステップＳ２３の電子線プローブの形状の確認は作業者が行ってもよく、制御部１０により自動的に行うようにしてもよい。
【００７１】
図１６（ａ）はＳｒＴｉＯ3単結晶の［０２２］方向のロンチグラム、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換（ＦＦＴ）して得た１回フーリエ変換像、図１６（ｃ）は非点収差補正後の１回フーリエ変換像を示している。また、図１７（ａ）はＳｒＴｉＯ3単結晶の［００２］方向のロンチグラム、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換（ＦＦＴ）して得た１回フーリエ変換像、図１７（ｃ）は非点収差補正後の１回フーリエ変換像を示している。なお、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）において、白の破線は輝点が並ぶ方向を示している。また、図１６（ｂ），（ｃ）及び図１７（ｂ），（ｃ）において、黒の実線は結晶軸の方向を示している。
【００７２】
これらの図１６，図１７に示すように、１回フーリエ変換像における輝点の並ぶ方向と結晶軸の方向とのずれ量を検出して非点収差係数を算出し、その結果に応じて非点収差補正用の偏向コイルを制御することにより、電磁レンズの非点収差が補正される。
【００７３】
図１８（ａ）は非点収差補正前のＳｒＴｉＯ3単結晶の高分解能暗視野ＳＴＥＭ像を示し、図１８（ｂ）は非点収差補正後のＳｒＴｉＯ3単結晶の高分解能暗視野ＳＴＥＭ像を示している。これらの図１８（ａ），（ｂ）に示すように、電磁レンズ（対物レンズ）の非点収差を補正する前は原子が横に伸びた像として観察されるが、非点収差補正後は原子が点となって観察される。このことから、電磁レンズの非点収差を高精度に補正することにより、電子顕微鏡の場合はより一層の高空間分解能観察や高感度分析が可能になり、電子線リソグラフ装置の場合はより一層高精度な加工が可能になることがわかる。
【００７４】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００７５】
（付記１）電磁レンズを透過した電子線を結晶構造及び格子定数が既知の単結晶試料に入射して、
前記試料の裏面側に配置した撮像部によりロンチグラムの画像データを取得し、
制御部において、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して１回フーリエ変換像を作成し、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を測定し、その測定結果に基づいて前記電磁レンズの非点収差を算出すること
を特徴とする電磁レンズの非点収差測定方法。
【００７６】
（付記２）前記試料への前記電子線の入射半角度を１５０ｍｒａｄ以上とすることを特徴とする付記１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【００７７】
（付記３）前記試料に対する前記電磁レンズの焦点ずれ量を−３００ｎｍ以上に設定することを特徴とする付記１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【００７８】
（付記４）前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データを２回フーリエ変換して得た２回フーリエ変換像を用いて画像のスケールのキャリブレーションを行うことを特徴とする付記１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【００７９】
（付記５）前記試料として、Ｓｉ単結晶又はＳｒＴｉＯ3単結晶を使用することを特徴とする付記１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【００８０】
（付記６）前記試料の厚さを１００ｎｍ以下とすることを特徴とする付記１に記載の電磁レンズの非点収差測定方法。
【００８１】
（付記７）電子線を発生する電子線発生部と、
前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、
試料を搭載する試料搭載部と、
前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、
前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、
前記電子線発生部、前記収束レンズ及び前記電磁レンズを制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、
前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出することを特徴とする電磁レンズの非点収差測定装置。
【００８２】
（付記８）前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データを２回フーリエ変換して得た２回フーリエ変換像を用いて画像のスケールのキャリブレーションを行うことを特徴とする付記７に記載の電磁レンズの非点収差測定装置。
【００８３】
（付記９）前記試料搭載部と前記撮像部との間に偏向コイルを有し、
前記制御部は前記ロンチグラムを画像処理して中心位置を検出し、その検出結果に応じて前記偏向コイルを制御することを特徴とする付記７に記載の電磁レンズの非点収差測定装置。
【００８４】
（付記１０）前記ロンチグラムの中心位置は、ロンチグラムの１回フーリエ変換像の対称性により判断することを特徴とする付記９に記載の電磁レンズの非点収差測定装置。
【００８５】
（付記１１）電磁レンズを透過した電子線を試料に入射し、撮像部によりロンチグラムを撮像する工程と、
前記撮像部で撮像した前記ロンチグラムの画像データを制御部においてフーリエ変換し１回フーリエ変換像を取得する工程と、
前記制御部において、前記１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量を検出し、その検出結果から前記電磁レンズの非点収差量を算出する工程と、
前記非点収差量の算出結果に基づいて非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正する工程と
を有することを特徴とする電磁レンズの非点収差補正方法。
【００８６】
（付記１２）前記非点収差補正部の制御は、前記制御部によって自動的に行うことを特徴する付記１１に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【００８７】
（付記１３）前記非点収差補正部の制御は、作業者によって行うことを特徴とする付記１１に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【００８８】
（付記１４）前記１回フーリエ変換像を取得する工程の前に、前記ロンチグラムの画像データを用いて画像のスケールのキャリブレーションを行う工程を有することを特徴とする付記１１に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【００８９】
（付記１５）前記画像のスケールのキャリブレーションは、前記ロンチグラムの画像データを２回フーリエ変換して得た２回フーリエ変換像を用いて行うことを特徴とする付記１４に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【００９０】
（付記１６）前記試料として、Ｓｉ単結晶又はＳｒＴｉＯ3単結晶を使用することを特徴とする付記１１に記載の電磁レンズの非点収差補正方法。
【００９１】
（付記１７）電子線を発生する電子線発生部と、
前記電子線発生部で発生した電子線を収束する収束レンズと、
試料を搭載する試料搭載部と、
前記収束レンズと前記試料搭載部との間に配置された電磁レンズと、
非点収差補正部と、
前記試料搭載部に搭載された試料に前記電磁レンズを透過した電子線を入射して得られるロンチグラムを撮像する撮像部と、
前記電子線発生部、前記収束レンズ、前記電磁レンズ及び前記非点収差補正部を制御するとともに、前記撮像部から前記ロンチグラムの画像データを取得する制御部とを有し、
前記制御部は、前記ロンチグラムの画像データをフーリエ変換して得られる１回フーリエ変換像の輝点の位置と結晶軸方向とのずれ量から前記電磁レンズの非点収差量を算出し、その結果に基づいて前記非点収差補正部を制御し、前記電磁レンズの非点収差を補正することを特徴とする電子線装置。
【００９２】
（付記１８）物質の高空間分解能観察又は高感度分析に使用することを特徴とする付記１７に記載の電子線装置。
【００９３】
（付記１９）電子線リソグラフィーに使用することを特徴とする付記１７に記載の電子線装置。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電磁レンズの非点収差補正機能を備えた電子線装置を示す模式図である。
【図２】図２は、電磁レンズ通過時の電子の軌道を示す模式図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、非点収差の補正に用いる偏向コイルの原理を示す図である。
【図４】図４は、ロンチグラムの原理を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）は試料としてＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶を用いたときのロンチグラム、図５（ｂ）は試料としてアモルファスを用いたときのロンチグラムである。
【図６】図６（ａ）はＸ方向の非点収差を有する電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラム、図６（ｂ）は非点収差がない電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラム、図６（ｃ）はＹ方向の非点収差を有する電磁レンズを用いた場合のアモルファス試料のロンチグラムである。
【図７】図７（ａ）は非点収差がない電磁レンズを用いて取得したＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶のロンチグラム、図７（ｂ）は図７（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換して得た画像（１回フーリエ変換像）、図７（ｃ）は図７（ｂ）の画像を更にフーリエ変換して得た画像（２回フーリエ変換像）である。
【図８】図８（ａ）は非点収差がある電磁レンズを用いて取得したＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶のロンチグラム、図８（ｂ）は図８（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換して得た画像（１回フーリエ変換像）、図８（ｃ）は図８（ｂ）の画像を更にフーリエ変換して得た画像（２回フーリエ変換像）である。
【図９】図９（ａ）はＣ1,2a＝０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図９（ｂ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図９（ｃ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝２０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１００］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図９（ｄ）は図９（ａ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図９（ｅ）は図９（ｂ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図９（ｆ）は図９（ｃ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像である。
【図１０】図１０は、非点収差係数Ｃ1,2bを０，２０，４０ｎｍとし、非点収差係数Ｃ1,2aを変化させたときの基準線からのずれをプロットした結果を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）はＣ1,2a＝０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図１１（ｂ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像）、図１１（ｃ）はＣ1,2a＝２０ｎｍ、Ｃ1,2b＝２０ｎｍの電磁レンズを用いたときのＳｒＴｉＯ3単結晶の［１１０］方向ロンチグラム（非点収差シミュレーション像），図１１（ｄ）は図１１（ａ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図１１（ｅ）は図１１（ｂ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像、図１１（ｆ）は図１１（ｃ）のロンチグラムの１回フーリエ変換像である。
【図１２】図１２は、非点収差係数Ｃ1,2bを０，２０，４０ｎｍとし、非点収差係数Ｃ1,2aを変化させたときの基準線からのずれをプロットした結果を示す図である。
【図１３】図１３は、ロンチグラムの中心位置決定方法を示す図（その１）である。
【図１４】図１４は、ロンチグラムの中心位置決定方法を示す図（その２）である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に係る非点収差の補正方法を示すフローチャートである。
【図１６】図１６（ａ）はＳｒＴｉＯ3単結晶の［０２２］方向のロンチグラム、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換（ＦＦＴ）して得た１回フーリエ変換像、図１６（ｃ）は非点収差補正後の１回フーリエ変換像である。
【図１７】図１７（ａ）はＳｒＴｉＯ3単結晶の［００２］方向のロンチグラム、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のロンチグラムをフーリエ変換（ＦＦＴ）して得た１回フーリエ変換像、図１７（ｃ）は非点収差補正後の１回フーリエ変換像である。
【図１８】図１８（ａ）は非点収差補正前のＳｒＴｉＯ3単結晶の高分解能暗視野ＳＴＥＭ像、図１８（ｂ）は非点収差補正後のＳｒＴｉＯ3単結晶の高分解能暗視野ＳＴＥＭ像である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…制御部、
１１…電子銃、
１２ａ，１２ｂ…収束レンズ、
１３…収束レンズ絞り、
１４，２３…偏向コイル、
１５…走査コイル、
１６…球面収差・非点収差補正部、
１７…電子検出器、
１８…対物レンズ、
２０…試料、
２１…試料搭載部、
２２…結像系レンズ、
２４…ＳＴＥＭ検出部、
２５…撮像部、
３０…電磁レンズ、
３１ａ，３１ｂ…４重極子。
【図１】
2008091125.tif 000005
【図２】
2008091125.tif 000006
【図３】
2008091125.tif 000007
【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】
2008091125.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2008091125.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008091125.tif 000017
【図１４】
2008091125.tif 000018
【図１５】
2008091125.tif 000019
【図１６】
2008091125.tif 000020
【図１７】
2008091125.tif 000021
【図１８】
2008091125.tif 000022