(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器を備えた電子顕微鏡において、走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を測定する測定方法であって、
デフォーカスに伴う前記走査透過電子顕微鏡像のずれの方向から、前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を測定する工程を含む、測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、同じ前記検出領域で得られたデフォーカス量の異なる複数の前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める、測定方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、デフォーカス状態において異なる複数の前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める、測定方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、デフォーカス状態において異なる２つの前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の前記走査透過電子顕微鏡像から他方の前記走査透過電子顕微鏡像を減算した画像を生成する、測定方法。
【請求項５】
請求項４において、
２つの前記検出領域は、対向する位置に配置されている、測定方法。
【請求項６】
試料を透過した電子を検出して走査透過電子顕微鏡像を得るための電子顕微鏡であって、
前記試料を透過した電子を検出する検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器と、
前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を求める演算部と、
を含み、
前記演算部は、デフォーカスに伴う前記走査透過電子顕微鏡像のずれの方向から、前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を求める処理を行う、電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項６において、
前記演算部は、同じ前記検出領域で得られたデフォーカス量の異なる複数の前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める処理を行う、電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項６において、
前記演算部は、デフォーカス状態において異なる複数の前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める処理を行う、電子顕微鏡。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項において、
前記演算部で求められた前記検出領域の方向に基づいて、前記検出領域の方向を変化させる制御を行う制御部を含む、電子顕微鏡。
【請求項１０】
試料を透過した電子を検出して走査透過電子顕微鏡像を得るための電子顕微鏡であって、
前記試料を透過した電子を検出する検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器と、
前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を示す画像を生成する処理を行う画像処理部と、
を含み、
前記画像処理部は、デフォーカス状態において異なる２つの前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の前記走査透過電子顕微鏡像から他方の前記走査透過電子顕微鏡像を減算した画像を生成する、電子顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１０において、
２つの前記検出領域は、対向する位置に配置されている、電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定方法および電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査透過電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＴＥＭ）は、収束させた電子線を試料上で走査し、この走査と同期させながら試料からの透過電子あるいは散乱電子による検出信号の強度をマッピングすることで走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を得る電子顕微鏡である。走査透過電子顕微鏡は、原子レベルの極めて高い空間分解能が得られる電子顕微鏡として、近年、注目を集めている。
【０００３】
このような走査透過電子顕微鏡に搭載される電子検出器として、検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器が知られている。分割型検出器は、分割された複数の検出領域について独立した検出系を備え、各検出系は検出面上の特定の検出領域に入射した電子のみを検出する。走査透過電子顕微鏡では検出面と回折面を一致させて像を取得する。すなわち、これは試料から特定の立体角領域に透過・散乱した電子を検出することに対応する。したがって、分割型検出器を用いることにより、試料による電子散乱の立体角依存性を同時に取得し、定量的に評価することができるという利点がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４３５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１５は、従来の分割型検出器を備えた走査透過電子顕微鏡１０１の動作を説明するための図である。なお、図１５では、走査透過電子顕微鏡１０１の要部のみを図示している。
【０００６】
走査透過電子顕微鏡１０１では、図１５に示すように、電子線ＥＢは、照射レンズ系１０２によって、試料Ｓの表面に収束される。そして、試料Ｓを透過した電子線ＥＢは結像レンズ系１０４によりカメラ長が調整された後に分割型検出器１０６で検出される。分割型検出器１０６の後方にはＣＣＤカメラ１０８が配置されている。
【０００７】
このような分割型検出器を備えた走査透過電子顕微鏡を用いて、試料の電磁場を可視化する手法として、微分位相コントラスト（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ：ＤＰＣ）法が知られている。これは、電子線が試料を透過する際の偏向量を測定し、そこから電子線偏向の原因となる試料中の電磁場を計算する手法である。
【０００８】
ＤＰＣ法により測定を行う場合、ＳＴＥＭ像に対して分割型検出器の検出領域の方向をあわせる必要がある。ＳＴＥＭ像に対して分割型検出器の検出領域の方向がわからなければ、試料を透過する電子線にどの方向の電磁場が働いて電子線が偏向されたのかを特定することができない。
【０００９】
図１６（Ａ）は、試料Ｓの結晶方位と、分割型検出器１０６の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の相対的な方位と、の関係の一例を示す図である。図１６（Ｂ）は、検出領域
Ｄ２で得られたＳＴＥＭ像と検出領域Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像との差をとった画像Ｉ（Ｄ２−Ｄ４）を模式的に示す図、および検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像と検出領域Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像との差をとった画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を模式的に示す図である。
【００１０】
図１６（Ａ）に示すように検出領域Ｄ２，Ｄ４が［１１０］方向に並び、検出領域Ｄ１，Ｄ３が［−１１０］方向に並ぶように検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を配置する。この状態で撮影を行い、各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとにＳＴＥＭ像を取得する。そして、図１６（Ｂ）に示す画像Ｉ（Ｄ２−Ｄ４）および画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を生成する。なお、撮影されたＳＴＥＭ像のＸ方向が試料Ｓの［１１０］方向であり、ＳＴＥＭ像のＹ方向が試料Ｓの［−１１０］方向である。
【００１１】
図１６（Ｂ）に示す画像Ｉ（Ｄ２−Ｄ４）から、電子線が試料を透過する際の［１１０］方向における偏向の情報を得ることができ、画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）から［−１１０］方向における偏向の情報を得ることができる。この結晶方位と偏向の関係から、例えば、試料における電磁場の分布を知ることができる。
【００１２】
ここで、従来のＳＴＥＭ像に対する分割型検出器１０６の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定する方法について説明する。図１７〜図２２は、従来の測定方法を説明するための図である。
【００１３】
ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器１０６の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を知るためには、まず、結像レンズ系１０４を調整し、図１７のように試料面と検出面１０５が共役になるように設定する。この状態でスキャンを行うと、図１８に示すように、検出面１０５形状の像Ｉ１が取得できる。さらに分割型検出器１０６をリトラクトするなどして、ＣＣＤカメラ１０８によってスキャンしているプローブの像Ｉ２（図１９参照）を取得すると、スキャン領域が確認できる。これらを合わせることにより、図２０に示すように検出面１０５の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とＣＣＤカメラ１０８の方向の関係が分かる。
【００１４】
次に、図１５に示すＳＴＥＭ像を取得する設定に戻す。この条件では、図２１（Ａ）に示すように、照射系の絞り（図示せず）の影の像Ｉ４が観察される。デフォーカスを加えて、検出面１０５を回折面からずらすと、絞りの影がスキャンに伴って動く。例えば、Ｘ方向のみにスキャンして、長い露光時間で撮影すると、図２１（Ｂ）に示すような絞りの影の軌跡を示す像Ｉ５が得られる。この絞りの影の動きの方向αと、図２０に示す像Ｉ３の検出面１０５の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向から、図２２に示すように、ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器１０６の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向がわかる。図２２に示す方向αがＳＴＥＭ像のＸ方向である。
【００１５】
このように、従来のＳＴＥＭ像に対する検出領域の方向を測定する方法では、分割型検出器に対するＣＣＤカメラの向き、スキャン方向とＣＣＤカメラの向きの２段階で、ＳＴＥＭ像（スキャン方向）に対する検出領域の方向を測定していた。そのため、従来の測定方法では、測定に必要な画像Ｉ１〜Ｉ５を取得するだけでも時間がかかってしまう。ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器の検出領域の方向は、スキャン方向を変えることでも変わるため、スキャン方向を変えるたびに、上記の測定を行うことはユーザーにとって大きな負担となる。また、従来の測定方法では、ＣＣＤカメラが必要であった。
【００１６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する分割型検出器の検出領域の方向を測定することができる測定方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する分割型検出器の検出領
域の方向を測定す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】
【００１７】
（１）本発明に係る測定方法は、
検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器を備えた電子顕微鏡において、走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を測定する測定方法であって、
デフォーカスに伴う前記走査透過電子顕微鏡像のずれの方向から、前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を測定する工程を含む。
【００１８】
このような測定方法では、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。また、このような測定方法では、ＣＣＤカメラ等の機材を用いることなく、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【００１９】
（２）本発明に係る測定方法において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、同じ前記検出領域で得られたデフォーカス量の異なる複数の前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求めてもよい。
【００２０】
このような測定方法では、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【００２１】
（３）本発明に係る測定方法において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、デフォーカス状態において異なる複数の前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求めてもよい。
【００２２】
このような測定方法では、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。さらに、このような測定方法では、１回の撮影で測定に用いる走査透過電子顕微鏡像を得ることができる。
【００２３】
（４）本発明に係る測定方法において、
前記検出領域の方向を測定する工程では、デフォーカス状態において異なる２つの前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の前記走査透過電子顕微鏡像から他方の前記走査透過電子顕微鏡像を減算した画像を生成してもよい。
【００２４】
このような測定方法では、デフォーカス状態において異なる２つの検出領域で得られた走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の走査透過電子顕微鏡像から他方の走査透過電子顕微鏡像を減算した画像から、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を知ることができる。
【００２５】
（５）本発明に係る測定方法において、
２つの前記検出領域は、対向する位置に配置されていてもよい。
【００２６】
（６）本発明に係る電子顕微鏡は、
試料を透過した電子を検出して走査透過電子顕微鏡像を得るための電子顕微鏡であって、
前記試料を透過した電子を検出する検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器と、
前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を求める演算部と、
を含み、
前記演算部は、デフォーカスに伴う前記走査透過電子顕微鏡像のずれの方向から、前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を求める処理を行う。
【００２７】
このような電子顕微鏡では、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。また、このような電子顕微鏡では、ＣＣＤカメラ等の機材を用いることなく、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【００２８】
（７）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記演算部は、同じ前記検出領域で得られたデフォーカス量の異なる複数の前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める処理を行ってもよい。
【００２９】
（８）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記演算部は、デフォーカス状態において異なる複数の前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像の相対的な位置ずれの方向から前記検出領域の方向を求める処理を行ってもよい。
【００３０】
（９）本発明に係る電子顕微鏡において、
前記演算部で求められた前記検出領域の方向に基づいて、前記検出領域の方向を変化させる制御を行う制御部を含んでもよい。
【００３１】
（１０）本発明に係る電子顕微鏡は、
試料を透過した電子を検出して走査透過電子顕微鏡像を得るための電子顕微鏡であって、
前記試料を透過した電子を検出する検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器と、
前記走査透過電子顕微鏡像に対する前記検出領域の方向を示す画像を生成する処理を行う画像処理部と、
を含み、
前記画像処理部は、デフォーカス状態において異なる２つの前記検出領域で得られた前記走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の前記走査透過電子顕微鏡像から他方の前記走査透過電子顕微鏡像を減算した画像を生成する。
【００３２】
このような電子顕微鏡では、画像処理部が、デフォーカス状態において異なる２つの検出領域で得られた走査透過電子顕微鏡像のうちの一方の走査透過電子顕微鏡像から他方の走査透過電子顕微鏡像を減算した画像を生成するため、当該画像から、容易に、走査透過電子顕微鏡像に対する検出領域の方向を知ることができる。
【００３３】
（１１）本発明に係る電子顕微鏡において、
２つの前記検出領域は、対向する位置に配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る電子顕微鏡の分割型検出器の構成を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態に係る電子顕微鏡の分割型検出器の検出面を模式的に示す図。
【図４】分割型検出器の検出領域の方向を求める手法を説明するための図。
【図５】分割型検出器の検出領域の方向を求める手法を説明するための図。
【図６】分割型検出器の検出領域の方向を求める手法を説明するための図。
【図７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）はデフォーカス量の異なる２枚のＳＴＥＭ像を模式的に示す図であり、図７（Ｃ）は検出面の状態を模式的に示す図である。
【図８】、第１実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャート。
【図９】図９（Ａ）はデフォーカス状態において検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像を模式的に示す図であり、図９（Ｂ）はデフォーカス状態において検出領域Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像を模式的に示す図であり、図９（Ｃ）は検出面の状態を模式的に示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャート。
【図１１】第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。
【図１２】図１２（Ａ）はデフォーカス状態において検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像を模式的に示す図であり、図１２（Ｂ）はデフォーカス状態において検出領域Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像を模式的に示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）は第３実施形態に係る電子顕微鏡の画像処理部で生成された画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を模式的に示す図であり、図１３（Ｂ）は検出面の状態を模式的に示す図である。
【図１４】第３実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャート。
【図１５】従来の分割型検出器を備えた電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。
【図１６】図１６（Ａ）は試料の結晶方位と分割型検出器の各検出領域の相対的な方位の関係の一例を表す図であり、図１６（Ｂ）は画像Ｉ（Ｄ２−Ｄ４）と画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ４）を模式的に示す図である。
【図１７】従来の測定方法を説明するための図。
【図１８】従来の測定方法を説明するための図。
【図１９】従来の測定方法を説明するための図。
【図２０】従来の測定方法を説明するための図。
【図２１】従来の測定方法を説明するための図。
【図２２】従来の測定方法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
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の構成を模式的に示す図である。
【００３７】
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子線源１０と、照射レンズ系１１と、偏向器１２と、対物レンズ１３と、試料ステージ１４と、中間レンズ１５と、投影レンズ１６と、分割型検出器２０と、電源３０と、処理部４０と、操作部５０と、表示部５２と、記憶部５４と、を含む。
【００３８】
電子線源１０は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１０としては、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。
【００３９】
照射レンズ系１１は、電子線源１０で発生した電子線ＥＢを収束させる。偏向器１２は、電子線ＥＢを偏向させる。電源３０から供給される走査信号を偏向器１２に供給することにより、収束した電子線ＥＢで試料Ｓ上を走査することができる。これにより、電子顕微鏡１００を、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）として機能させることができる。
【００４０】
対物レンズ１３は、電子線ＥＢを試料Ｓ上に収束させ、試料Ｓを透過した電子を結像する。
【００４１】
試料ステージ１４は、試料Ｓを保持する。また、試料ステージ１４は、試料Ｓを水平方向や鉛直方向に移動させたり試料Ｓを傾斜させたりすることができる。
【００４２】
中間レンズ１５は、対物レンズ１３の後方焦点面（回折面）を投影レンズ１６の物面に結像する。投影レンズ１６は、中間レンズ１５の像面を分割型検出器２０の検出面２３上に結像する。電子顕微鏡１００では、分割型検出器２０の検出面２３と回折面とを一致させて走査電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を取得する。
【００４３】
分割型検出器２０は、投影レンズ１６の後方（電子線ＥＢの下流側）に設けられている。図２は、分割型検出器２０の構成を模式的に示す図である。図３は、分割型検出器２０の検出面２３を模式的に示す図である。
【００４４】
分割型検出器２０は、図２および図３に示すように、電子線を光に変換する電子−光変換素子２２と、電子−光変換素子２２を４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割するとともに各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からの光を伝送する光伝送路２４と、光伝送路２４から伝送された検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとの光を電気信号に変換する４つの光検出器２８と、を備えている。
【００４５】
電子−光変換素子２２は、例えば、シンチレーターや蛍光板であり、入射した電子を後段の光検出器２８で検出可能な強度を持つ光に変換する。
【００４６】
光伝送路２４は、多数の光ファイバーが束ねられたバンドル光ファイバーであり、電子−光変換素子２２側の端部は電子-光変換素子２２全面からの光を受光するように一体に纏められ、その反対側の端部は受光した光をその受光位置に応じて各光検出器２８に伝送するように分岐している。すなわち、光伝送路２４は、電子−光変換素子２２の発光面を検出面２３とし、検出面２３が４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割されるように構成されている。
【００４７】
また、光伝送路２４は、光の伝送経路を変更することで電子−光変換素子２２の電子線入射面内で４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を回転させる回転部２６を有している。光伝送路２４は、真空側に配置される光伝送路２４ａと、大気側に配置される光伝送路２４ｂと、で構成され、光伝送路２４ａと光伝送路２４ｂとは、回転部２６によって相互に回転可能に接続されている。回転部２６は、光伝送路２４全体の中心軸を維持しつつ、当該中心軸周りで光伝送路２４ｂを回転させることができる。この回転によって検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を回転させることができる。
【００４８】
駆動部２７は、回転部２６を動作させて、光伝送路２４ｂを回転させることができる。
【００４９】
光検出器２８は、例えば光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）と前置増幅器の複合装置であり、分岐した光伝送路２４から出射した光を電気信号に変換し、増幅する。この信号は、各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に入射した電子線の検出信号として、処理部４０に入力される。
【００５０】
なお、検出面２３の分割数、すなわち検出領域の数は特に限定されず、分割型検出器２０は、２つ以上の検出領域を有することができる。分割型検出器２０は、検出面２３がその動径方向および偏角方向（円周方向）に区画されることにより、複数の検出領域を有していてもよい。例えば、分割型検出器２０は、検出面２３が動径方向に４つ、偏角方向に４つに分割されることにより、１６個の検出領域を有してもよい。
【００５１】
電源３０は、図１に示すように、電子線源１０や、光学系１１，１２，１３，１５，１６、分割型検出器２０の駆動部２７（図２参照）に電圧又は電流を印加する。電源３０は、制御部４２からの制御信号に基づいて、電子線源１０や、光学系１１，１２，１３，１５，１６、駆動部２７に電圧又は電流を印加する。
【００５２】
操作部５０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部４０に送る処理を行う。操作部５０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。操作部５０は、例えば、ユーザーからの観察倍率や観察領域などの入力値を受け付ける。
【００５３】
表示部５２は、処理部４０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、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部５２は、例えば、画像処理部４４で生成されたＳＴＥＭ像を表示する。また、表示部５２は、例えば、演算部４６で算出されたＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報を表示する。
【００５４】
記憶部５４は、処理部４０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。記憶部５４は、処理部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５４は、処理部４０の作業領域として用いられ、処理部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。
【００５５】
処理部４０は、記憶部５４に記憶されているプログラムに従って、各種の制御処理や計算処理を行う。処理部４０は、記憶部５４に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、制御部４２、画像処理部４４、演算部４６として機能する。処理部４０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部４０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。
【００５６】
処理部４０は、制御部４２と、画像処理部４４と、演算部４６と、を含む。
【００５７】
制御部４２は、電子線源１０や、電子顕微鏡１００を構成する光学系１１，１２，１３，１５，１６、分割型検出器２０の駆動部２７に電圧又は電流を印加するための電源３０の出力電圧または出力電流を制御するための処理を行う。
【００５８】
画像処理部４４は、分割型検出器２０の出力信号を用いてＳＴＥＭ像を生成する処理を行う。画像処理部４４は、例えば、分割型検出器２０の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとに明視野ＳＴＥＭ像を生成する処理や、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の検出信号を加減算等して画像を生成する処理を行うことができる。
【００５９】
演算部４６は、ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器２０の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める処理を行う。演算部４６は、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向から、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定する。
【００６０】
以下、ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器２０の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める手法について説明する。
【００６１】
図４および図５は、ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器２０の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める手法について説明するための図である。なお、図４は、ジャストフォーカスの状態を示し、図５は、オーバーフォーカスの状態を示している。
【００６２】
図４に示すように、ジャストフォーカスの状態では、各検出領域が検出する電子線ＥＢは試料Ｓの一点を通っている。これに対して、図５に示すように、オーバーフォーカスにすると、像がぼけるのと同時に、試料面において電子線ＥＢが通る位置は、検出される検出領域の方向に移動する。この状態で、試料Ｓ上をスキャンすると、得られた明視野ＳＴＥＭ像では、像が検出領域の方向とは逆向きに動く。この移動を検出することで、検出領域の方向とＳＴＥＭ像（スキャン方向）との関係、すなわち、ＳＴＥＭ像に対する検出領域の方向がわかる。このように、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれ（移動）の方向から、ＳＴＥＭ像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【００６３】
なお、ここでは、オーバーフォーカスの状態にして検出領域の方向を測定する例について説明したが、アンダーフォーカスの状態にしても同様に、検出領域の方向を測定することができる。
【００６４】
図６は、ＳＴＥＭ像に対する分割型検出器２０の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める手法について説明するための図であり、アンダーフォーカスの状態を示している。
【００６５】
アンダーフォーカスにすると、図６に示すように、試料面において電子線ＥＢが通り位置は、検出される検出領域とは逆の方向に移動する。この状態で、試料Ｓ上をスキャンすると、明視野ＳＴＥＭ像では、像が検出領域の方向に動き、検出領域の方向とＳＴＥＭ像との関係がわかる。すなわち、図６に示すアンダーフォーカスの場合、図５に示すオーバーフォーカスの場合と検出領域に対する像の移動方向が逆になるが、同様にＳＴＥＭ像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【００６６】
次に、演算部４６の処理について説明する。
【００６７】
演算部４６は、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向を求めるために、同じ検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたデフォーカス量の異なる複数のＳＴＥＭ像の相対的な位置ずれの方向を求め、当該位置ずれの方向から検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める。
【００６８】
演算部４６は、まず、同じ検出領域（例えば、検出領域Ｄ１）で得られたデフォーカス量の異なる２枚のＳＴＥＭ像を取得する。
【００６９】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、検出領域Ｄ１で得られたデフォーカス量の異なる２枚のＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）を模式的に示す図である。なお、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）は、ともにオーバーフォーカスで撮影され、ＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）は、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）よりもデフォーカス量が大きい。また、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ２）とは、デフォーカス量以外の撮影条件（視野、倍率等）は同じである。図７（Ｃ）は、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）を撮影したときの検出面２３の状態を模式的に示す図である。
【００７０】
演算部４６は、取得したＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）の相互相関を取り、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）との間の位置ずれの方向を求める。上述したように、オーバーフォーカス側へと変化させたときの位置ずれの方向、すなわち、ＳＴＥＭ像Ｉ１（Ｄ１）からＳＴＥＭ像Ｉ２（Ｄ１）へと変化させたときの位置ずれの方向（図７（Ｂ）に示す矢印の方向）と逆方向が光軸Ｚに対する検出領域Ｄ１の方向（図７（Ｃ）に示す矢印の方向）となる。なお、光軸Ｚは、電子顕微鏡１００を構成している光学系の中心を通る軸である。このようにして演算部４６は、検出領域Ｄ１の方向
を求めることができる。
【００７１】
演算部４６は、検出領域Ｄ１で得られたデフォーカス量の異なる３つ以上のＳＴＥＭ像を用いて上述した処理を行なった後、最小二乗法等により検出領域Ｄ１の方向を求める処理を行ってもよい。これにより、より測定精度を高めることができる。
【００７２】
演算部４６は、他の検出領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像に対しても同様の処理を行い、各検出領域Ｄ２、Ｄ３，Ｄ４の方向を求める。この結果、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向、すなわち、ＳＴＥＭ像と検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の回転関係を求めることができる。
【００７３】
演算部４６で求められたＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報は、例えば、表示部５２に表示される。
【００７４】
また、制御部４２は、演算部４６が求めたＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報に基づいて、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を変化させる制御を行う。例えば、制御部４２は、演算部４６が求めた検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報に基づいて、予め設定されていた検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向となるように光伝送路２４ｂを回転させる制御を行う。これにより、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を所望の方向に位置させることができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態では、分割型検出器２０が４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有し、演算部４６が４つの検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める例について説明したが、分割型検出器２０が５つ以上（または３つ以下）の複数の検出領域を有する場合でも、演算部４６は、同様の手法で、検出領域の方向を求めることができる。
【００７６】
電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７７】
電子顕微鏡１００では、演算部４６は、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向から、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める処理を行う。具体的には、演算部４６は、同じ検出領域で得られたデフォーカス量の異なる複数のＳＴＥＭ像の相対的な位置ずれの方向から検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める処理を行う。そのため、電子顕微鏡１００では、容易に、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定することができる。また、電子顕微鏡１００では、例えば、ユーザーが実際のＳＴＥＭ像を観察しながら、表示部５２にリアルタイムに表示される検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報を確認して、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を変える作業を行うことができる。
【００７８】
さらに、電子顕微鏡１００では、分割型検出器２０で得られたＳＴＥＭ像から検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求めることができるため、ＣＣＤカメラ等の機材が不要となる。
【００７９】
１．２．  測定方法
次に、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００を用いた、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定するための測定方法について説明する。図８は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００を用いた、測定方法の一例を示すフローチャートである。
【００８０】
例えば、ユーザーが操作部５０を介して、処理部４０にＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定するための処理の開始を要求すると、処理部４０は操
作部５０からの操作信号を受け付けて処理を開始する。
【００８１】
まず、演算部４６は、同じ検出領域で得られたデフォーカス量の異なるＳＴＥＭ像を取得する（ステップＳ１０）。
【００８２】
具体的には、まず、電子顕微鏡１００において、ＳＴＥＭ像の撮影を行う。電子顕微鏡１００では、電子線源１０から放出された電子線ＥＢを、照射レンズ系１１によりオーバーフォーカスにし、対物レンズ１３で試料Ｓ上に収束する。この収束された電子線ＥＢを、偏向器１２によって試料Ｓ上で走査しながら、処理部４０が分割型検出器２０の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の検出信号を取り込む。そして、画像処理部４４が試料Ｓ上の各点の検出信号の強度を画像上のピクセル強度として、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとにＳＴＥＭ像（明視野ＳＴＥＭ像）を生成する。生成された各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとのＳＴＥＭ像は、記憶部５４に記憶される。
【００８３】
次に、照射レンズ系１１によりデフォーカス量を変えて、同様に撮影を行い各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとのＳＴＥＭ像を記憶部５４に記憶させる。そして、演算部４６は、記憶部５４からこれらのＳＴＥＭ像の情報を読み出してデフォーカス量の異なる２つのＳＴＥＭ像を各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとに取得する。
【００８４】
なお、制御部４２が、電源３０を介して、光学系１１，１２，１３，１５，１６を制御することにより、デフォーカス量の異なるＳＴＥＭ像の撮影を自動で行うことができる。
【００８５】
次に、演算部４６は、同じ検出領域で得られたデフォーカス量の異なるＳＴＥＭ像間の位置ずれの方向を求める（ステップＳ１１）。
【００８６】
演算部４６は、上述したように、同じ検出領域で得られたデフォーカス量の異なるＳＴＥＭ像間の相互相関をとり、ＳＴＥＭ像間の位置ずれの方向を求める。これにより、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求めることができる。
【００８７】
そして、処理部４０は、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報を、表示部５２に表示させる。また、制御部４２は、演算部４６が求めたＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向の情報に基づいて、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を変化させる制御を行う。そして、処理部４０は処理を終了する。
【００８８】
本実施形態に係る測定方法では、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向から、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定する工程を含む。具体的には、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定する工程では、同じ検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたデフォーカス量の異なる複数のＳＴＥＭ像の相対的な位置ずれの方向から検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める。したがって、本実施形態に係る測定方法では、容易に、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定することができる。また、ＣＣＤカメラ等の機材を用いることなく、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定することができる。
【００８９】
２．  第２実施形態
２．１．  電子顕微鏡
次に、第２実施形態に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、上述した図１に示す電子顕微鏡１００の構成と同様であり、その図示を省略する。以下、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００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。
【００９０】
上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００では、演算部４６は、同じ検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたデフォーカス量の異なる複数のＳＴＥＭ像の相対的な位置ずれの方向を求めることにより、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向を求めて、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定していた。
【００９１】
これに対して、第２実施形態に係る電子顕微鏡では、演算部４６は、デフォーカス状態において異なる複数の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像の相対的な位置ずれの方向から検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求めることにより、デフォーカスに伴うＳＴＥＭ像のずれの方向を求めて、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定する。
【００９２】
以下、演算部４６の処理について説明する。
【００９３】
演算部４６は、まず、デフォーカス状態において異なる検出領域で得られたＳＴＥＭ像を取得する。
【００９４】
図９（Ａ）は、デフォーカス状態において検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）を模式的に示す図であり、図９（Ｂ）は、デフォーカス状態において検出領域Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）を模式的に示す図である。なお、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）は、オーバーフォーカス状態において同時に撮影された像である。すなわち、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）とは、検出領域が異なる以外の撮影条件（視野、倍率等）は同じである。図９（Ｃ）は、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）を撮影したときの検出面２３の状態を模式的に示す図である。
【００９５】
演算部４６は、取得したＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）の相互相関を取り、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）との間の位置ずれの方向を求める。ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）に対するＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）の位置ずれの方向（図９（Ｂ）に示す矢印の方向）と逆方向が、検出領域Ｄ１から検出領域Ｄ３へ向かう方向（図９（Ｃ）に示す矢印の方向）となる。このようにして演算部４６は、検出領域Ｄ１と検出領域Ｄ３の方向を求めることができる。
【００９６】
演算部４６は、例えば、検出領域Ｄ１と検出領域Ｄ３との組み合わせだけではなく、他の検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の組み合わせについてもそれぞれ上述した処理を行なった後、最小二乗法等により各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める処理を行ってもよい。これにより、より測定精度を高めることができる。
【００９７】
第２実施形態に係る電子顕微鏡では、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第２実施形態に係る電子顕微鏡によれば、１回の撮影で測定に用いるＳＴＥＭ像を得ることができるため、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００（デフォーカス量を変えて２回の撮影を行う）と比べて、ＳＴＥＭ像の撮影の回数を減らすことができる。
【００９８】
２．２．  測定方法
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡を用いた、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定するための測定方法について説明する。図１０は、第２実施形態に係る電子顕微鏡を用いた、測定方法の一例を示すフローチャートである。以下、第１実施形態に係る測定方法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。
【００９９】
まず、演算部４６は、デフォーカス状態において異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４で得られたＳＴＥＭ像を取得する（ステップＳ２０）。
【０１００】
具体的には、まず、電子顕微鏡において、ＳＴＥＭ像の撮影を行う。電子顕微鏡１００では、電子線源１０から放出された電子線ＥＢを、照射レンズ系１１によりオーバーフォーカスにし、対物レンズ１３で試料Ｓ上に収束する。この収束された電子線ＥＢを、偏向器１２によって試料Ｓ上で走査しながら、処理部４０が分割型検出器２０の各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の検出信号を取り込む。そして、画像処理部４４が試料Ｓ上の各点の検出信号の強度を画像上のピクセル強度として、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとにＳＴＥＭ像を生成する。生成された各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ごとのＳＴＥＭ像は、記憶部５４に記憶される。
【０１０１】
演算部４６は、記憶部５４からこれらのＳＴＥＭ像の情報を読み出して異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像を取得する。
【０１０２】
次に、演算部４６は、異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像間の位置ずれの方向を求める。（ステップＳ２１）。
【０１０３】
演算部４６は、上述したように、異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像間の相互相関をとり、各検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求める。これにより、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を求めることができる。
【０１０４】
第２実施形態に係る測定方法によれば、上述した第１実施形態に係る測定方法と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第２実施形態に係る測定方法によれば、１回の撮影で測定に用いるＳＴＥＭ像を得ることができるため、上述した第１実施形態に係る測定方法と比べて、ＳＴＥＭ像の撮影の回数を減らすことができる。
【０１０５】
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１１は、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の構成を模式的に示す図である。以下、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００において、上述した第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。
【０１０６】
第３実施形態に係る電子顕微鏡３００では、画像処理部４４が、デフォーカス状態において異なる２つの検出領域で得られたＳＴＥＭ像のうちの一方のＳＴＥＭ像から他方のＳＴＥＭ像を減算した画像を生成する点で、上述した第１実施形態に係る電子顕微鏡１００と異なる。
【０１０７】
以下、画像処理部４４の処理について説明する。
【０１０８】
画像処理部４４は、まず、デフォーカス状態において異なる位置に配置された検出領域で得られたＳＴＥＭ像を取得する。
【０１０９】
図１２（Ａ）は、デフォーカス状態において検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）を示す図であり、図１２（Ｂ）は、デフォーカス状態において検出領域Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）を示す図である。なお、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）は、オーバーフォーカス状態で同時に撮影された像である。すなわち、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）とＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）とは、検出領域が異なる以外の撮影条件（視野、
倍率等）は同じである。
【０１１０】
次に、画像処理部４４は、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）からＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）を減算した画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を生成する処理を行う。画像処理部４４は、各ピクセルごとに、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）の強度からＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）の強度を引き算して、画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を生成する。そして、画像処理部４４は、生成された画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を表示部５２に表示させる処理を行う。
【０１１１】
図１３（Ａ）は、画像処理部４４で生成された画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を模式的に示す図である。図１３（Ｂ）は、ＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ１）およびＳＴＥＭ像Ｉ（Ｄ３）を撮影したときの検出面２３の状態を模式的に示す図である。
【０１１２】
図１３（Ａ）に示すように、画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）には、検出領域Ｄ１から検出領域Ｄ３へ向かう方向（図１３（Ｂ）に示す矢印の方向）に明暗のコントラストがつく。したがって、画像Ｉ（Ｄ１−Ｄ３）を確認することで、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ３の方向を知ることができる。
【０１１３】
なお、ここでは、画像処理部４４が対向する位置に配置された検出領域Ｄ１，Ｄ３で得られたＳＴＥＭ像間で減算した画像を生成する例について説明したが、これに限定されずに、画像処理部４４が異なる検出領域で得られたＳＴＥＭ像のうちの一方のＳＴＥＭ像から他方のＳＴＥＭ像を減算した画像を生成する処理を行うことによって、生成された画像から同様に、検出領域の方向を知ることができる。
【０１１４】
第３実施形態に係る電子顕微鏡３００では、画像処理部４４が、デフォーカス状態において異なる２つの検出領域で得られたＳＴＥＭ像のうちの一方のＳＴＥＭ像から他方のＳＴＥＭ像を減算した画像を生成するため、当該画像から、容易に、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を知ることができる。したがって、電子顕微鏡３００では、例えば、リアルタイムに、表示部５２に表示される当該画像を見ながら、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を所望の方向に回転させることができる。
【０１１５】
３．２．  測定方法
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００を用いた、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を測定するための測定方法について説明する。図１４は、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００を用いた、測定方法の一例を示すフローチャートである。以下、第１実施形態および第２実施形態に係る測定方法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。
【０１１６】
まず、画像処理部４４は、デフォーカス状態において異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像を取得する（ステップＳ３０）。
【０１１７】
具体的には、まず、電子顕微鏡３００において、ＳＴＥＭ像の撮影を行う。そして、画像処理部４４は、記憶部５４から撮影されたＳＴＥＭ像の情報を読み出して異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像を取得する。
【０１１８】
次に、画像処理部４４は、異なる検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で得られたＳＴＥＭ像のうちの検出領域Ｄ１で得られたＳＴＥＭ像から、検出領域Ｄ１に対向する位置にある検出領域Ｄ３を減算した画像を生成する（ステップＳ３１）。
【０１１９】
そして、画像処理部４４は、生成した画像を表示部５２に表示させる。これにより、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ３の方向を求めることができる。
【０１２０】
第３実施形態に係る測定方法によれば、デフォーカス状態において異なる２つの検出領域で得られたＳＴＥＭ像のうちの一方のＳＴＥＭ像から他方のＳＴＥＭ像を減算した画像から、容易に、ＳＴＥＭ像に対する検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の方向を知ることができる。したがって、例えば、リアルタイムに、表示部５２に表示される当該画像を見ながら、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を所望の方向に回転させることができる。
【０１２１】
４．  変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１２２】
例えば、上述した実施形態では、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を回転させる方法として、分割型検出器２０の光伝送路２４ｂ（図２参照）を回転させる例について説明したが、検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を回転させる方法はこれに限定されない。例えば、図１に示す電子顕微鏡１００において、試料Ｓと分割型検出器２０の電子−光変換素子２２（検出面２３）との間に試料Ｓを透過した電子線を回転させる回転レンズ（図示せず）を設けてもよい。回転レンズは、例えば、軸対称レンズであり、中間レンズ１５と投影レンズ１６との間に配置される。回転レンズで像を回転させることにより、ＳＴＥＭ像に対して検出領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を回転させることができる。
【０１２３】
また、上述した実施形態では、検出面が複数の検出領域に分割された分割型検出器２０として、図２に示すように、電子−光変換素子２２と、光伝送路２４と、光検出器２８と、を含んで構成された装置を挙げて説明したが、分割型検出器は透過電子の移動を検出することができればこの構成に限定されない。例えば、本発明に係る電子顕微鏡の分割型検出器としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを用いてもよい。
【０１２４】
例えば、ＣＣＤカメラの二次元的に配列された複数の画素からなる検出面を分割して複数の検出領域として用いる場合に、上述した実施形態を適用して、ＳＴＥＭ像に対する検出領域の方向を測定することができる。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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】
【０１２７】
１０…電子線源、１１…照射レンズ系、１３…対物レンズ、１４…試料ステージ、１５…中間レンズ、１６…投影レンズ、２０…分割型検出器、２２…光変換素子、２３…検出面、２４，２４ａ，２４ｂ…光伝送路、２６…回転部、２７…駆動部、２８…光検出器、３０…電源、４０…処理部、４２…制御部、４４…画像処理部、４６…演算部、５０…操作部、５２…表示部、５４…記憶部、１００，１０１…走査透過電子顕微鏡、１０２…照射レンズ系、１０４…結像レンズ系、１０５…検出面、１０６…分割型検出器、１０８…ＣＣＤカメラ、３００…電子顕微鏡
【図１】
0006429677.tif 000002
【図２】
0006429677.tif 000003
【図３】
0006429677.tif 000004
【図４】
0006429677.tif 000005
【図５】
0006429677.tif 000006
【図６】
0006429677.tif 000007
【図７】
0006429677.tif 000008
【図８】
0006429677.tif 000009
【図９】
0006429677.tif 000010
【図１０】
0006429677.tif 000011
【図１１】
0006429677.tif 000012
【図１２】
0006429677.tif 000013
【図１３】
0006429677.tif 000014
【図１４】
0006429677.tif 000015
【図１５】
0006429677.tif 000016
【図１６】
0006429677.tif 000017
【図１７】
0006429677.tif 000018
【図１８】
0006429677.tif 000019
【図１９】
0006429677.tif 000020
【図２０】
0006429677.tif 000021
【図２１】
0006429677.tif 000022
【図２２】
0006429677.tif 000023