(57)【要約】【課題】  電子線エネルギー損失スペクトル計測や元素分布観察において、電子線エネルギー分光器のエネルギー分散方向でスペクトルのエネルギー分解能が異なるために、高エネルギー分解能でのスペクトル計測や元素分布観察ができないといった課題があった。【解決手段】  電子線のエネルギーを分散する手段の上流側と下流側にそれぞれ１２重極子レンズを配置し、上流側の１２重極子レンズでは電子線が電子線エネルギー分光器に入射する角度の２乗に比例する収差の補正する。また、下流側の１２重極子レンズでは電子線が電子線エネルギー分光器に入射する角度と入射電子線のエネルギー広がりに関係する値の積に比例する収差を補正する。このような補正手段を有する電子線エネルギー分光器、及びそのような電子線エネルギー分光器を備えた電子顕微鏡。【効果】  高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルを計測したり、元素分布像を観察することが出来る。【選択図】図１
2005302335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の第一の１２重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の第２の１２重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項２】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に１または複数の第一の４重極子レンズと１または複数の第一の６重極子レンズと、エネルギー分散手段より下流側に１または複数の第２の１２重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項３】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の第一の１２重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の第２の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の第２の６重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項４】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも２つ以上の４重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の６重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の６重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項５】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段を出射した電子線を検出する電子線検出器と、前記エネルギー分散手段と前記電子線検出器との間に電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズとを有し、前記エネルギー分散手段と前記エネルギー選択スリットとの間に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項６】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段を出射した電子線を検出する電子線検出器と、前記エネルギー分散手段と前記電子線検出器との間に電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の４重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の６重極子レンズとを有し、前記エネルギー分散手段と前記エネルギー選択スリットとの間に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項７】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段を出射した電子線を検出する電子線検出器と、前記エネルギー分散手段と前記電子線検出器との間に電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズとを有し、前記エネルギー分散手段と前記エネルギー選択スリットとの間に少なくとも１つ以上の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の６重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項８】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段を出射した電子線を検出する電子線検出器と、前記エネルギー分散手段と前記電子線検出器との間に電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも２つ以上の４重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の６重極子レンズとを有し、前記エネルギー分散手段と前記エネルギー選択スリットとの間に少なくとも１つ以上の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の６重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項９】
請求項１から８に記載のいずれかの電子線エネルギー分光装置を備え、電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子顕微鏡。
【請求項１０】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも２つの第一の１２重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の第２の１２重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項１１】
電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、前記エネルギー分散手段より上流側に少なくとも２つの第一の１２重極子レンズと、前記エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の第２の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の第２の６重極子レンズを備えた電子線エネルギー分光装置。
【請求項１２】
電子線のエネルギーを分析することによる電子線エネルギー損失スペクトルや、あるいは元素分布の観察における補正方法であって、
電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段より上流側に配置した多重極子レンズにより、電子線エネルギー分析装置に入射する電子線の入射角（α）の２乗に比例する収差を補正する工程と、前記エネルギー分散手段より下流側に配置した多重極子レンズにより、前記入射電子線の入射角（α）とエネルギー（Ｕ）を有する前記入射電子線においてその電子線のエネルギー広がり（ΔＵ）に関与する収差（α×ΔＵ／Ｕ）を補正する工程を有することを特徴とする補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子線エネルギー分光測定装置及び、電子線エネルギー分光装置を備えた電子顕微鏡に係り、特に電子線エネルギー分光装置の収差を補正し、高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルを得られる電子線エネルギー分光装置及びそれを備える電子顕微鏡に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や磁気ヘッド素子の微細化，小型化により、素子はサブミクロン程度の領域に数ｎｍ（ナノメートル）の薄膜を積層した構造となっている。素子開発において、このような微小領域の構造，元素分布，結晶構造，化学結合状態を分析することは重要である。
【０００３】
元素分析や材料を構成する原子の化学結合状態を分析できる手段には、電子線エネルギー分光装置（エネルギーフィルタとも言う）があり、分析対象物質の微小領域を観察し指定するために透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope）もしくは走査透過型電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope) に電子線エネルギー分光装置を装着する。
【０００４】
従来技術による電子線エネルギー分光装置については特開平１１−９５９５５号（特許文献１），特開２００１−３１２９８８号（特許文献２），米国特許４,７４３,７５６号（特許文献３），米国特許４,８５１,６７０号（特許文献４）がある。
【０００５】
従来技術を図６の概念構成図により説明する。
【０００６】
電子線のエネルギー分散部に入射する電子線の入射角（ｘ方向をα、ｙ方向をβ）と、点光源１０から広がる電子線の幅ｘは、２次近似の次式であらわすことができる。
【０００７】
ｘ＝Ａα＋Ｄδ＋ＡＡα2＋ＢＢβ2                                  …（１）
Ａは４重極レンズ５１の作用でエネルギー分散された電子線を電子線検出器５６上でフォーカスさせる条件を示す係数、Ｄは分散係数である。Ｄは、分散距離ｘ１，入射電子のエネルギー広がりΔＵ，入射電子のエネルギーＵを用いて次式であらわされる。
【０００８】
Ｄ＝ｘ１／δ＝ｘ１／（ΔＵ／Ｕ）                                  …（２）
ＡＡとＢＢはそれぞれ電子線の入射角（α，β）の２乗に比例する２次収差係数である。
【０００９】
図６では、電子線のエネルギー分散部５５（扇形磁場プリズムとも言う）の入口（上流側）と出口（下流側）付近にそれぞれ１つの４重極レンズ５１と５２と、４重極レンズの近傍に１つずつ６重極レンズ５３と５４を設置した構成となっている。
【００１０】
特許文献１では、電子線のエネルギー分散部５５の前後に６重極レンズを配置することで、６重極レンズがない場合に比べて、収差係数（ＡＡとＢＢ）の値を１００分の１以下にできることが記載されている。
【００１１】
また、特許文献２には、４重極レンズや６重極レンズの数とその配置が特許文献１と同じであるが、４重極レンズと６重極レンズの磁路を共有した電子線エネルギー分光装置が開示されている。
【００１２】
これらの特許文献において、６重極レンズの働きは電子線の広がり角に関わる２次収差を除去することであることが開示されている。
【００１３】
一方、従来技術の特許文献３では、電子線のエネルギー分散部と電子線検出器との間に、少なくとも２つ以上の４重極レンズと、少なくとも１つ以上の６重極レンズを設置した構成である。６重極レンズの働きについては、単に収差を補正すると記載されている。特許文献１に記載されたような式（１）で具体的な説明は一切ない。
【００１４】
また、従来技術の特許文献４では、電子線のエネルギー分散部と電子線検出器との間に、エネルギー選択スリットがあり、エネルギー選択スリットと電子線検出器との間に、少なくとも２つ以上の４重極レンズと、少なくとも１つ以上の６重極レンズを設置した構成である。
【００１５】
従来技術では、エネルギー選択スリットで選択された電子線を４重極レンズや６重極レンズを用いて、２次元の像に結像する。６重極レンズの働きについては、２次元像内の位置の２乗に依存した収差を補正すると記載されているが、特許文献１に記載されたような式（１）で具体的な説明は一切ない。また、電子線検出器で電子線エネルギー損失スペクトルを計測する場合には、６重極レンズの励磁をオフにし、４重極レンズだけを用いて計測すると記載されている。電子線エネルギー損失スペクトルに現れる収差、及び６重極レンズを用いた収差補正の記載は一切ない。
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−９５９５５号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２９８８号公報
【特許文献３】米国特許４,７４３,７５６号公報
【特許文献４】米国特許４,８５１,６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
点光源５０から出射した電子線が、電子線のエネルギー分散部５５でエネルギー分散された後、電子線検出器５６で上に投射されるときの電子線の広がりｘを、入射電子線の入射角（α，β）の２乗に関係するものだけでなく、ｘ方向の入射角（α）と電子線のエネルギー広がりに関係するδ（＝ΔＵ／Ｕ）の積が関与する広がりも考慮すると、次式の通りとなる。
【００１８】
ｘ＝Ａα＋Ｄδ＋ＡＡα2＋ＢＢβ2＋ＡＤαδ                        …（３）
収差係数ＡＤはエネルギー分散に関係する係数である。従来技術のように収差係数ＡＤを小さい値になるよう補正しない場合には、電子線検出器５６のエネルギー分散方向の位置によって、電子線の広がりが異なる。この広がりの様子を示したのが、図３（ｃ）である。図３は電子線検出器で検出したゼロロスを模式的に示した図である。特に図３（ｃ）は、電子線中央部で電子線がフォーカスした状態である。しかし、収差係数ＡＤが原因で、電子線検出器のエネルギー分散方向の両端では、中央部よりも電子線が広がっている。
【００１９】
その結果、収差係数ＡＤを補正しないで、電子線エネルギー損失スペクトルを取得すると、電子線検出器中央部ではピークが鋭いが、端部ではピークがブロードになる。そのため、計測した電子線エネルギー損失スペクトルのエネルギー分解能が計測した電子線検出器の場所により異なるといった問題がある。
【００２０】
つまり、電子線エネルギー損失スペクトル計測や元素分布観察において、電子線エネルギー分光器のエネルギー分散方向でスペクトルのエネルギー分解能が異なるために、高エネルギー分解能でのスペクトル計測や元素分布観察ができないといった課題があった。
【００２１】
本発明の目的は、以上の課題を解決するため、収差係数ＡＤを小さくするような補正を可能とする電子線エネルギー分光装置及び、それとＴＥＭもしくはＳＴＥＭを組み合わせた装置であって、高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルや元素分布像を測定できる装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、電子線のエネルギーを分析することにより電子線エネルギー損失スペクトルを測定し、あるいは元素の分布を観察する電子線エネルギー分光装置において、電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、エネルギー分散手段より上流側に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズと、エネルギー分散手段より下流側に少なくとも１つ以上の１２重極子レンズを有する電子線エネルギー分光装置、及びそれを備えた電子顕微鏡を提供するものである。
【００２３】
また、本発明は、電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、エネルギー分散手段より上流側には少なくとも１つ以上の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の６重極子レンズを、エネルギー分散手段より下流側には少なくとも１つ以上の１２重極子レンズを有する電子線エネルギー分光装置、及びそれを備えた電子顕微鏡を提供するものである。
【００２４】
また、本発明は、電子線のエネルギーを分散させるエネルギー分散手段と、エネルギー分散した電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットを有する電子線エネルギー分光装置により電子線のエネルギーを分析することで、電子線エネルギー損失スペクトルを計測したり、元素分布像を観察したりすることができる電子顕微鏡である。特に、高エネルギー分解能のスペクトル計測や元素分布観察をするために、エネルギー分散手段とエネルギー選択スリットの間に１２重極子レンズを設置する。また、エネルギー分散手段の上流側には、少なくとも１つ以上の１２重極子レンズ、もしくは、少なくとも１つ以上の４重極子レンズと少なくとも１つ以上の６重極子レンズを有する電子線エネルギー分光装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、エネルギー分解能の場所による誤差が少ない電子顕微鏡を提供することができる。その結果、高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルを計測可能で、また高エネルギー精度の元素分布像を観察可能な装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、上記の本発明を、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の実施例の、電子線エネルギー分光装置の主要部分の概略構成図である。点光源１０から出射した電子線１１は、電子線のエネルギー分散部１５によって、エネルギー分散作用を受けた後、エネルギー分散部１５のエネルギー分散面１７上に、電子線エネルギー損失スペクトルが形成される。電子線検出器１６は、例えば１０２４チャンネルで構成される。各チャンネルに入射する電子線強度を検出することで、電子線エネルギー損失スペクトルを得ることが出来る。しかし、電子線検出器１６は１次元の検出器に限るものではなく、例えば２次元ＣＣＤのような２次元の電子線検出器を用いても、エネルギー分散方向に垂直方向の画素を積算することで、電子線エネルギー損失スペクトルを計測することができる。エネルギー分散部１５の上流側には、２つの１２重極レンズ１２と１３、下流側には１つの１２重極レンズ１４を配置している。
【００２８】
１２重極レンズの概略図を図２に示す。円筒形の磁路４１，磁極４２，励磁コイル４３を備え、１２個の磁極の中心と同一円上に、耐真空チューブ４４を配置した構造である。１２重極レンズの各磁極をＤ１，Ｄ２，…，Ｄ１２と図２のように印す。１２重極レンズは、それぞれの磁極の励磁コイルによって磁場強度を調整することで、４重極レンズの作用や６重極レンズの作用を１つのレンズで実現できる。
【００２９】
例えば、磁極Ｄ１，Ｄ４，Ｄ７，Ｄ１０の励磁コイルのみを使って各磁極を励磁すると、４重極レンズと同じ磁場を１２重極レンズの中心付近に形成することが出来る。また、磁極Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０，Ｄ１２の励磁コイルを使って、図２（ｃ）に示すように各磁極を励磁すると、６重極レンズと同じ作用を及ぼす磁場を形成することが出来る。さらに、全ての磁極を励磁すると、４重極レンズと６重極レンズの２つのレンズを重畳した磁場を形成することも可能である。２つのレンズ作用を１つのレンズで実現する場合には次のような問題が発生しない。もし、１つの４重極レンズと１つの６重極レンズを個々に使った場合には、２つのレンズの機械的位置ずれが発生しやすく、それが原因となった新たな収差が発生する場合がある。しかし、本発明の１２重極子レンズを用いれば、位置ずれの問題が発生せず、容易に高エネルギー分解能を実現できる。また、位置ずれの補正調整が不要で、調整の効率化やコンパクト化に有効である。
【００３０】
次に、各１２重極レンズの作用と、それらを使って高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルを取得する方法を説明する。
【００３１】
（点光源の形成）
まず、点光源１０の電子線は、電子線のエネルギーの広がりが小さい状態を実現させる。具体的には、２００ｋｅＶのエネルギーを有する電子線において、エネルギーの広がりは高々１ｅＶ程度である。このような状態は、電子顕微鏡において、電子線を試料に照射せずに、点光源１０を形成すればよい。
【００３２】
（エネルギー分散の調整）
点光源１０を出射した電子線１１は、エネルギー分散部１５で分散作用を受け、電子線検出器１６上に電子線エネルギー損失スペクトルを形成する。試料を透過していないため、電子線エネルギー損失スペクトルはゼロロスピークのみが観測される。エネルギー分散部１５の下流側に設置した１２重極レンズ１４を使って、４重極レンズの磁場を形成する。４重極レンズの磁場強度が強いほど、エネルギーの分散は大きくなる。エネルギー分散部１５だけではエネルギー分散が１μｍ／ｅＶであったものが、１２重極レンズ１４を使うと、エネルギー分散を任意の大きさ（例えば、５００μｍ／ｅＶ）に変えることが出来る。電子線エネルギー損失スペクトルを使って、詳細な化学結合状態を計測するためには、エネルギー分散を大きくして、スペクトルの微細構造を観察できるようにする。このときのゼロロスピークの形状を模式的に示したのが、図３（ａ）である。このような１２重極レンズ１４の磁場強度の調整は、式（３）の分散係数Ｄの値を調整することに相当する。但し、これはあらかじめ設定される場合が多く、測定の度に調整する必要はない。
【００３３】
（スペクトルのフォーカス調整）
このようにしてエネルギー分散を調整した後、スペクトルのフォーカスを調整する。フォーカスの調整は、エネルギー分散部１５の上流側に設置した１２重極レンズ１２を使って、４重極レンズと同じ磁場を形成し、電子線検出器１６上に形成された電子線幅を小さくするように調整する。この調整を行うと、ゼロロスピークは図３（ｂ）に示すように、幅が狭くなる。しかしこれだけでは、式（３）の収差係数ＡＡ，ＢＢ，ＡＤは補正することができず、電子線の広がりを更に小さくする必要がある。
【００３４】
（収差係数ＡＡとＢＢの補正）
次に、１２重極レンズ１３を使って、４重極レンズの磁場と６重極レンズの磁場を形成し、電子線検出器１６上に形成された電子線幅が更に小さくなるように、４重極と６重極の磁場強度をそれぞれ調整する。この調整操作は、式（３）の収差係数ＡＡとＢＢを小さくすることになる。この操作によって、電子線検出器１６上の電子線の広がりは、図３
（ｃ）に示すように、更に狭くなる。
【００３５】
しかし、この調整を行った後でも、収差係数ＡＤによる収差が残る。収差係数ＡＤが大きい値の場合、電子線検出器１６のエネルギー分散方向の場所によって、ゼロロスの幅が異なる。その様子を図３（ｃ）に示す。これまでの調整は電子線検出器１６の中央部で行っており、中央部でのゼロロスの幅は狭い。しかし、電子線検出器１６の両端部のゼロロスピークの幅は、中央部に比べると広い。
【００３６】
（収差係数ＡＤの補正）
そこで、まず、ドリフトチューブ１８を使って、電子線検出器１６上のゼロロスを検出器の端部に移動させる。そして、エネルギー分散部１５の下流側に設置した１２重極レンズ１４を使って、４重極レンズの磁場に、６重極レンズの磁場を重畳させる。６重極レンズの磁場強度は、電子線検出器１６上のゼロロスピーク幅が小さくなるように調整する。
このような調整をした後の様子を図３（ｄ）に示す。
【００３７】
以上記載した手順に従い調整することで、収差を補正した高エネルギー分解能の電子線エネルギー損失スペクトルを計測することができる。
【００３８】
電子線検出器１６は、電子線エネルギー損失スペクトルの測定に限定するものではない。例えば、２チャンネル以上で構成された電子線検出器であれば、それぞれのチャンネルに入射したエネルギーの異なる電子線を同時に計測し、検出器の補正（例えば、検出器の感度補正や暗電流補正等）を実施後、各チャンネルで検出した電子線強度を使って演算を行えば元素分布像を観察することが出来る。演算法については、既に文献（Egerton著、「Electron Energy Loss Spectroscopy in the Electron Microscope」に記されているような、２ウインドウ法や３ウインドウ法を用いれば良い。
【００３９】
さらに、エネルギー分散部１５のエネルギー分散面上にエネルギー選択スリット１９を配置した電子線エネルギー分光装置の一実施例について、構成概略図４を用いて説明する。
【００４０】
エネルギー分散部１５の上流側に２つの１２重極レンズ１２，１３と、エネルギー分散部１５とエネルギー選択スリット１９の間に１つの１２重極レンズ１４を配置した構成である。エネルギー選択スリット１９上には、エネルギー分散部１５でエネルギー分散され、１２重極レンズ１４の４重極レンズ作用によって、電子線エネルギー損失スペクトルが形成されている。エネルギー選択スリット１９は、所望のエネルギー幅の電子線だけを選択し、エネルギー選択スリット１９より下流側に設置された結像レンズ系２０に、電子線を透過させる役割である。したがって、エネルギー選択スリット１９を使って、高いエネルギー精度で電子線を選択するためには、収差係数ＡＡ，ＢＢは１２重極レンズ１２と
１３を使い、収差係数ＡＤは１２重極レンズ１４を使って、収差の影響の無いスペクトルを形成する。
【００４１】
図５は、本発明の実施例の電子線エネルギー分光器を備えた走査透過型電子顕微鏡
（ＳＴＥＭ）の主要部分の概略構成図である。電子線発生源１で発生した電子線２は、対物レンズ４でプローブを形成し、試料５に照射される。試料５に照射される電子線の位置は、電子線走査コイル３で偏向される。試料５を透過した電子線は、投影レンズ７によって、電子線エネルギー分光器２２の物点１０が形成される。その後、電子線エネルギー分光器２２に入射され、電子線エネルギー分光器２２によって電子線のエネルギーが分析され、電子線エネルギー損失スペクトルを計測したり、元素分布像を観察したりする。電子線エネルギー分光器２２は、エネルギー分散部１５，エネルギー分散部１５の上流側に設置された１２重極レンズ１２と１３，下流側に設置された１２重極レンズ１４，エネルギー分散された電子線を検出する電子線検出器１６，電子線のエネルギーを調整するドリフトチューブ１８で構成される。
【００４２】
制御装置２１は、ＳＴＥＭ制御部３０と電子線エネルギー分光器制御部２８と中央制御部２９で構成される。ＳＴＥＭ制御部３０は、試料上の電子線位置を制御し、電子線を走査，移動させる。電子線エネルギー分光器制御部２８は、電子線エネルギー分光器２２の電子線エネルギー分析条件、例えばエネルギー分散部１５の励磁条件や、電子線エネルギー損失スペクトルのフォーカス条件，拡大条件，収差補正条件や、ドリフトチューブ１８の印加電圧条件を制御する。中央制御部２９は、測定する元素のデータベースを保有するデータベース部２４と、エネルギー分散部１５や１２重極レンズ１２と１３や１４の制御パラメータを保存するメモリー部２７と、電子線検出器１６で検出した電子線エネルギー損失スペクトルを演算する演算部２３を有し、ＳＴＥＭ制御部３０や電子線エネルギー分光器制御部２８を制御する。また、操作者が測定する元素等を入力する入力装置３１や電子線エネルギー損失スペクトルや元素分布像を表示する表示装置２５は、中央制御装部
２９に接続されている。
【００４３】
（電子線エネルギー損失スペクトル測定，元素分布観察）
以下に、スペクトル測定時の制御装置２１内の動作について説明する。
【００４４】
操作者が入力装置３１を使って、観測したい元素を入力すると、中央制御部２９はデータベース部２４から該当する元素情報を引き出し、元素情報に含まれる各元素固有の測定条件を電子線エネルギー分光器制御部２８に出力する。電子線エネルギー分光器制御部
２８では、測定条件に基づき１２重極レンズ１２と１３や１４，ドリフトチューブ１８，エネルギー分散部１５を制御し、元素固有のエネルギーを含むエネルギー範囲の電子線を電子線検出器１６に入射させる。電子線検出器１６の各チャンネルの電子線強度信号は、電子線エネルギー損失スペクトルとなる。電子線検出器１６からの電子線強度信号は、演算部２３でスペクトルのバックグランド補正や電子線検出器のゲイン補正等を行う。演算後のスペクトルはメモリー部２７に記憶され、かつ表示装置２５で表示される。このような一連の処理によって操作者はスペクトルや元素分布像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一の実施例の主要部分を示す概略構成図。
【図２】１２重極レンズの構成を示す概略図。（ａ）はその構造、（ｂ）は４重極レンズと同じ磁場を発生させる時の様子、（ｃ）は６重極レンズと同じ磁場を発生させる時の様子をそれぞれ示す。
【図３】本発明の実施例を用いて調整したゼロロスピークの形状の概略図。（ａ）エネルギー分散を調整したゼロロスピーク、（ｂ）は（ａ）の後にスペクトルのフォーカスを調整したゼロロスピーク、（ｃ）は（ｂ）の後に収差係数ＡＡとＢＢを補正したゼロロスピーク、（ｄ）は（ｃ）の後に収差係数ＡＤを補正したゼロロスピーク。
【図４】本発明の第二の実施例の主要部分を示す概略構成図。
【図５】本発明の第三の実施例の主要部分を示す概略構成図。
【図６】従来技術の電子線エネルギー分光器の概略を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１…電子線源、２…電子線、３…電子線走査コイル、４…対物レンズ、５…試料、７…投影レンズまたは投影レンズ系、８…前段偏向コイル、９…Ｚコントラスト検出器、１０…点光源、１１…電子線、１２，１３，１４…１２重極レンズ、１５…エネルギー分散部、１６…電子線検出器、１７…エネルギー分散面、１８…ドリフトチューブ、１９…エネルギー選択スリット、２０…結像レンズ系、２１…制御装置、２２…電子線エネルギー分光装置、２３…演算部、２４…データベース部、２５…画像／スペクトル表示部、２７…メモリー部、２８…エネルギーフィルタ制御部、２９…中央制御部、３０…ＳＴＥＭ制御部、３１…入力装置、３２…撮像システム、４１…磁路、４２…磁極、４３…励磁コイル、４４…耐真空チューブ、５１，５２…４重極子レンズ、５３，５４…６重極子レンズ、５５…磁場セクタ、５６…電子線検出器。
【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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