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JP2006108121A - Electron spectrometer and transmission electron microscope equipped with the same - Google Patents

Electron spectrometer and transmission electron microscope equipped with the same Download PDF

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JP2006108121A
JP2006108121A JP2006000016A JP2006000016A JP2006108121A JP 2006108121 A JP2006108121 A JP 2006108121A JP 2006000016 A JP2006000016 A JP 2006000016A JP 2006000016 A JP2006000016 A JP 2006000016A JP 2006108121 A JP2006108121 A JP 2006108121A
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JP
Japan
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electron beam
electron
energy
sample
spectrum
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006000016A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Kimoto
浩司 木本
Takashi Aoyama
隆 青山
Toshimichi Taya
俊陸 田谷
Yoshifumi Taniguchi
佳史 谷口
Shigeto Isagozawa
成人 砂子沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】異なる試料位置のエネルギースペクトルを同時に分離して計測する。
【解決手段】透過型電子顕微鏡の試料と前記電子線を結像させるレンズ群との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ分光された該電子線の該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なっていること。
【選択図】図1
An energy spectrum of different sample positions is simultaneously separated and measured.
An electron spectrometer is provided between a sample of a transmission electron microscope and a lens group that forms an image of the electron beam, and the electron beam is dispersed by the amount of energy of the electron beam. The convergence position of the dispersed electron beam in the direction of energy dispersion of the electron spectrometer of the electron beam and the direction orthogonal to the energy dispersion direction are different.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、透過型電子顕微鏡に係わり、特に従来に比べエネルギー分解能が高く、化学変化によるわずかなエネルギーロス量の変化も検知できる電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡に関する。   The present invention relates to a transmission electron microscope, and more particularly to a transmission electron microscope provided with an electron spectrometer that has higher energy resolution than conventional ones and can detect a slight change in energy loss due to a chemical change.

従来、試料上の異なる位置のエネルギースペクトル、例えば電子のエネルギーロス量を計測する場合は、位置毎に別々に測定し、それぞれの測定結果を比較して、成分比較等を行っていた。   Conventionally, when measuring an energy spectrum at different positions on a sample, for example, the amount of energy loss of electrons, it is measured separately for each position, and the respective measurement results are compared to compare components.

例えば、電子線を測定試料を透過するように照射し、透過した電子線像を観察する透過型電子顕微鏡では、透過した電子線のエネルギー損失量から透過してきた試料の成分同定を行う電子分光器を付属させてエネルギースペクトルを測定することができる。その場合、試料上の異なる位置の成分を比較する場合は、測定したい位置のみに電子線が当たるように電子線を細く絞り、透過してきた電子線のエネルギー損失量を測定することにより、成分の同定を行うことができる。   For example, in a transmission electron microscope that irradiates an electron beam to pass through a measurement sample and observes the transmitted electron beam image, an electron spectrometer that identifies the component of the sample that has been transmitted from the amount of energy loss of the transmitted electron beam Can be attached to measure the energy spectrum. In that case, when comparing components at different positions on the sample, the electron beam is narrowed so that the electron beam only hits the position to be measured, and the amount of energy loss of the transmitted electron beam is measured. Identification can be performed.

しかし、このような方法では異なる位置を同時に測定できないので、例えば電子線の加速電圧のドリフト,電子顕微鏡外からの磁場,電場の変化,電子分光器の不安定性などにより、測定したエネルギーロス量が微妙に変動するという問題がある。この場合、金属表面がわずかに酸化しているというような、わずかなケミカルシフト量を比較するような測定は、困難であった。   However, this method cannot measure different positions at the same time, so the amount of energy loss measured may vary depending on, for example, the drift of the acceleration voltage of the electron beam, the magnetic field from outside the electron microscope, the change in the electric field, or the instability of the electron spectrometer. There is a problem of subtle fluctuations. In this case, it was difficult to make a measurement comparing a slight amount of chemical shift such that the metal surface was slightly oxidized.

計測中の外乱(磁場や電場)や電子の加速電圧の変動の影響を避けるためには、一カ所での測定時間をできるだけ短くし、測定に要するトータルの時間を短くすることが必要である。しかし、一カ所での測定時間を短くすると、十分な強度が検出できないために測定誤差が大きくなると言う問題もある。   In order to avoid the influence of disturbance (magnetic field or electric field) during measurement or fluctuations in the acceleration voltage of electrons, it is necessary to shorten the measurement time at one place as much as possible and shorten the total time required for measurement. However, if the measurement time at one place is shortened, there is a problem that the measurement error increases because sufficient intensity cannot be detected.

このような問題を解決するため、透過型電子顕微鏡についての技術ではないが、AES(オージェ電子分光分析)では、電子ビームの走査により発生する2次電子を検出し、この2次電子の量の走査面上の分布を数値化し、さらに計算機を用いて分析開始時の分布と各分析時の分布とを比較し、電子ビーム走査時のドリフトを補正することにより、測定精度を向上する方法が特開平5−172765 号公報(特許文献1)に開示されている。   In order to solve such a problem, although it is not a technique for a transmission electron microscope, AES (Auger Electron Spectroscopy) detects secondary electrons generated by scanning an electron beam, and the amount of the secondary electrons is detected. A method that improves the measurement accuracy by digitizing the distribution on the scanning plane and comparing the distribution at the start of analysis with the distribution at the time of each analysis using a computer and correcting the drift at the time of scanning the electron beam. This is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-172765 (Patent Document 1).

特開平5−172765号公報JP-A-5-172765

特許文献1に開示されているような計算機を併用してドリフトを補正する方法では、装置構成が複雑になり、測定器のコスト上昇を招くことが問題となる。また、補正によるため、微小なエネルギーロスの変化が誤差とされる可能性もある。   In the method of correcting drift by using a computer as disclosed in Patent Document 1, the configuration of the apparatus becomes complicated, and the cost of the measuring instrument increases. Further, because of the correction, a slight change in energy loss may be an error.

本発明の目的は、試料の異なる点のエネルギースペクトルを同時に測定できる電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a transmission electron microscope equipped with an electron spectrometer capable of simultaneously measuring energy spectra at different points of a sample.

上記目的を達成するため、本発明の第1の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された試料像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ分光された該電子線の、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なっていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   In order to achieve the above object, according to the first invention of the present invention, an electron gun, a lens group for converging an electron beam emitted from the electron gun, and a lens group for forming an image of the electron beam transmitted through the sample And an image detector for detecting the imaged sample image, the electron beam is split between the sample and the image detector by the amount of energy of the electron beam. And the convergence position of the dispersed electron beam in the direction of energy dispersion of the electron spectrometer and the direction orthogonal to the energy dispersion direction of the dispersed electron beam is different. A transmission electron microscope is provided.

また、本発明の第2の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器と前記画像検出器の間に、分光された該電子線を、直交する2軸で収束位置を異ならせるレンズを備えることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   According to the second invention of the present invention, the electron gun, the lens group for converging the electron beam emitted from the electron gun, and the lens group for imaging the electron beam transmitted through the sample are imaged. A transmission electron microscope apparatus comprising: an image detector for detecting a captured image; and an electron spectrometer for separating the electron beam between the sample and the image detector based on an energy amount of the electron beam. And a transmission electron microscope comprising: a lens for differentiating the convergence position of the split electron beam along two orthogonal axes between the electron spectrometer and the image detector. .

本発明の第3の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器が、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the electron gun, the lens group for converging the electron beam emitted from the electron gun, the lens group for forming an image of the electron beam transmitted through the sample, and the image formed In a transmission electron microscope apparatus equipped with an image detector for detecting an electron detector, an electron spectrometer is provided between the sample and the image detector to split the electron beam according to an energy amount of the electron beam, In addition, there is provided a transmission electron microscope characterized in that the electron spectrometer is designed such that the convergence position is different between the energy dispersion direction of the electron spectrometer and the direction orthogonal to the energy dispersion direction.

本発明の第1の発明によれば、試料の異なる位置のエネルギースペクトルを同時に観察することにより、電子線加速電圧のドリフト,電場,磁場による外乱等による影響がなくなるので、試料の化学変化に起因する微妙なケミカルシフト分のエネルギースペクトル変動が観察可能になる。   According to the first invention of the present invention, since the influence of the electron beam acceleration voltage drift, the electric field, the magnetic field disturbance, and the like is eliminated by observing simultaneously the energy spectra at different positions of the sample, it is caused by the chemical change of the sample. It is possible to observe the energy spectrum fluctuation corresponding to the subtle chemical shift.

また、本発明の第2の発明によれば、電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置を比較的自由に変化させることができるので、エネルギースペクトルを分析し、その後試料像を観察するために、収束位置を同じにするということが瞬時に行える。   According to the second aspect of the present invention, the energy dispersion direction of the electron spectrometer and the convergence position of the dispersed electron beam in the direction orthogonal to the energy dispersion direction can be changed relatively freely. Therefore, in order to analyze the energy spectrum and then observe the sample image, it is possible to instantaneously make the convergence position the same.

本発明の第3の発明によれば、いままでの透過型電子顕微鏡の電子分光器のみを交換すれば本発明の第1の発明の効果が得られる。すなわち、最も簡便に本発明の効果が得られる。   According to the third aspect of the present invention, the effect of the first aspect of the present invention can be obtained by replacing only the electron spectrometer of the conventional transmission electron microscope. That is, the effect of the present invention can be obtained most simply.

本発明の第1の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された試料像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ分光された該電子線の、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なっていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   According to the first aspect of the present invention, an electron gun, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun, a lens group that forms an image of the electron beam that has passed through the sample, and an imaged sample In a transmission electron microscope equipped with an image detector for detecting an image, an electron spectrometer that separates the electron beam by an energy amount of the electron beam is provided between the sample and the image detector, Transmission electron characterized in that the dispersed position of the dispersed electron beam in the direction of energy dispersion of the electron spectrometer and the direction perpendicular to the energy dispersion direction of the dispersed electron beam is different A microscope is provided.

上記において、レンズとは光学的な凹凸面を有する透明ガラスからなるものを指すのではなく電子線を収束させる電場,磁場から構成される電磁レンズを指す。画像検出器としては、蛍光体が塗布された蛍光板,YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)などの単結晶蛍光体,固体撮像素子(CCD),光電素子等の電子,光子等の数の違いを検出できる素子であれば良い。   In the above, the lens does not indicate a transparent glass having an optical uneven surface, but an electromagnetic lens composed of an electric field and a magnetic field for converging an electron beam. As an image detector, a fluorescent plate coated with phosphor, single crystal phosphor such as YAG (yttrium, aluminum, garnet), solid-state image sensor (CCD), photoelectric device, etc. Any element can be used.

電子分光器とは、電子の有する運動エネルギーの違いにより電子の走行軌跡を変化させ分光する装置である。磁場セクター型,ウイーンフィルター型等いろいろな形式がある。運動量の大きい電子ほど、磁場の影響(ローレンツ力による偏向作用)を受けにくく、従って軌跡が変化しにくいことを利用している。   An electron spectrometer is a device that changes the traveling locus of electrons according to the difference in kinetic energy of electrons and performs spectroscopy. There are various types such as magnetic field sector type and Wien filter type. It is utilized that the electron with the larger momentum is less susceptible to the influence of the magnetic field (deflection effect by Lorentz force), and therefore the trajectory is less likely to change.

電子分光器で分光された電子線は、運動エネルギーの大きい電子と運動エネルギーの小さい電子をある方向を基準に振り分ける。この方向をエネルギー分散方向と称している。通常の透過型電子顕微鏡では、電子の収束位置、すなわち電子の焦点位置はすべて一平面内となっている。図3を用いて説明すると、図3(c)に示すように、従来の透過型電子顕微鏡ではx軸,y軸双方の焦点位置は同じ面(12,15)となっている。こうすることにより試料を透過してきた電子線により形成される試料像は、ゆがみのないものとなるからである。   An electron beam dispersed by an electron spectrometer sorts an electron having a large kinetic energy and an electron having a small kinetic energy based on a certain direction. This direction is called the energy dispersion direction. In a normal transmission electron microscope, the convergence position of electrons, that is, the focal position of electrons is all within one plane. If it demonstrates using FIG. 3, as shown in FIG.3 (c), in the conventional transmission electron microscope, the focal position of both x-axis and y-axis will be the same surface (12,15). This is because the sample image formed by the electron beam transmitted through the sample is not distorted.

本発明では、これに対しx軸とy軸で焦点位置を異ならせることに特徴がある。図3
(a)で示すようにx軸の焦点位置はスペクトル面12であり、y軸の焦点位置は15面となるようにする。このような構成では、試料を透過してきた試料像はx方向とy方向で像の倍率が異なるため、試料の幾何学的な形状を観察するには不向きである。しかし、試料のy軸方向でのエネルギースペクトルを分離して観察することができる。すなわち、試料の異なる位置のエネルギースペクトルを同時に観察することが可能になる。
The present invention is characterized in that the focal position is different between the x-axis and the y-axis. FIG.
As shown in (a), the focal position of the x axis is the spectral plane 12, and the focal position of the y axis is the fifteen plane. In such a configuration, the sample image transmitted through the sample is not suitable for observing the geometric shape of the sample because the magnification of the image is different between the x direction and the y direction. However, the energy spectrum in the y-axis direction of the sample can be separated and observed. That is, it becomes possible to observe simultaneously the energy spectrum of the different position of a sample.

試料の異なる位置のエネルギースペクトルを同時に観察することにより、電子線加速電圧のドリフト,電場,磁場による外乱等による影響がなくなるので、試料の化学変化に起因する微妙なケミカルシフト分のエネルギースペクトル変動が観察可能になる。   By observing the energy spectrum at different positions of the sample at the same time, the influence of the electron beam acceleration voltage drift, disturbance due to electric field, magnetic field, etc. is eliminated. It becomes observable.

試料の幾何学的形態を観察するには、x軸とy軸の焦点位置を同じにすることが好ましい。また、x軸とy軸での焦点位置の違いを大きくすれば、試料のy軸方向でのエネルギースペクトルの分離の程度を大きくすることができる。このようにx軸とy軸での焦点位置の違いを、目的により自由に調整できるような機構を設けることが好ましい。   In order to observe the geometric form of the sample, it is preferable that the focal positions of the x axis and the y axis are the same. Further, if the difference in the focal position between the x-axis and the y-axis is increased, the degree of separation of the energy spectrum in the y-axis direction of the sample can be increased. In this way, it is preferable to provide a mechanism that can freely adjust the difference in focal position between the x-axis and the y-axis depending on the purpose.

第1の発明において、前記電子銃から放射された電子線を、前記電子分光器のエネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させるレンズ群を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡としても良い。   In the first invention, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun into an electron beam shape having a short energy dispersion direction of the electron spectrometer and a direction perpendicular to the energy dispersion direction being long. It is good also as a transmission electron microscope characterized by having.

第1の発明の構成のみでは、試料の全ての位置でのエネルギースペクトルをy軸位置の違いにより分離して表示することしかできない。図6(a)に示すようなx軸(試料水平方向)で組成に違いのないような層状構造の試料であれば、このような構成でも各層の組成の違いをエネルギースペクトルの差として、同時に測定できる。しかし、母相中に粒状の異相が存在するような試料の、母相と粒状の異相を同時に分析したい場合は、エネルギースペクトルを測定する領域を限定する必要が出てくる。この場合の測定領域の限定方法としては、電子線を絞って、試料の特定部分のみに当たるようにする方法がある。しかし、電子線を点状に絞っただけでは、その部分だけのエネルギースペクトルしか得られない。従って、本発明の第1の発明の構成と組み合わせる場合は、試料のy軸方向(垂直方向)
に延びており、かつx軸方向(水平方向)には小さな電子線となるように、電子線の照射形状を制御すれば良い。上記を表現したのが、「電子線を、前記電子分光器のエネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させる」ということである。上記構成により、比較分析したい部位のみを同時に分析することが可能になる。
With the configuration of the first invention alone, the energy spectrum at all positions of the sample can only be displayed separately by the difference in y-axis position. If the sample has a layered structure with no difference in composition on the x axis (horizontal direction of the sample) as shown in FIG. 6 (a), even in such a configuration, the difference in the composition of each layer is considered as the difference in the energy spectrum. It can be measured. However, when it is desired to simultaneously analyze the matrix and the particulate heterogeneous phase of a sample in which a particulate heterogeneous phase exists in the matrix, it is necessary to limit the region in which the energy spectrum is measured. As a method for limiting the measurement region in this case, there is a method in which the electron beam is focused so as to hit only a specific portion of the sample. However, only by narrowing the electron beam into dots, only the energy spectrum of that portion can be obtained. Therefore, when combined with the configuration of the first invention of the present invention, the y-axis direction (vertical direction) of the sample
The irradiation shape of the electron beam may be controlled so as to be a small electron beam in the x-axis direction (horizontal direction). The above is expressed as “the electron beam is converged to a long electron beam shape in which the energy dispersion direction of the electron spectrometer is short and the direction perpendicular to the energy dispersion direction is long”. With the configuration described above, it is possible to simultaneously analyze only a portion that is desired to be comparatively analyzed.

第1の発明において、前記電子分光器の入射像面に相当する位置に、視野スリットが設けられていることを特徴とする透過型電子顕微鏡としても良い。   In the first invention, a transmission electron microscope may be provided, wherein a field slit is provided at a position corresponding to the incident image plane of the electron spectrometer.

比較分析したい部位のみを同時に分析するための手法として、電子線を絞る方法の他に、視野選択スリットを用いる方法もある。これは、電子分光器の入射像面に相当する位置に、x軸方向に短く,y軸方向に長い開口形状を有するスリットを設けることにより、分析する部位を特定する方法である。この方法は、電子線を絞る方法に比べ構成が簡単であるという特徴がある。試料の分析位置は、観察される像を見ながらスリットの位置を変えることにより、調整が可能である。   As a method for simultaneously analyzing only a portion to be comparatively analyzed, there is a method using a visual field selection slit in addition to a method of focusing an electron beam. This is a method of specifying a site to be analyzed by providing a slit having an opening shape that is short in the x-axis direction and long in the y-axis direction at a position corresponding to the incident image plane of the electron spectrometer. This method has a feature that the configuration is simpler than the method of focusing the electron beam. The analysis position of the sample can be adjusted by changing the position of the slit while viewing the observed image.

上記視野スリットが、スリットの方向、及び幅を変化させ得る機構を備えることが好ましい。観察したい部位のみのエネルギースペクトルのみが得られるようにスリットの幅が変えられれば、目的外の部位のエネルギースペクトルのノイズが入ることはなくなる。   The field slit preferably includes a mechanism capable of changing the direction and width of the slit. If the width of the slit is changed so that only the energy spectrum of the part to be observed is obtained, noise in the energy spectrum of the part other than the target will not be introduced.

上記においては、視野スリットのスリット長手方向が、前記電子分光器のエネルギー分散方向と、ほぼ直交していることが好ましいことは言うまでもない。   In the above description, it goes without saying that the slit longitudinal direction of the field slit is preferably substantially orthogonal to the energy dispersion direction of the electron spectrometer.

第1の発明において、画像検出装置x,yの2軸からなる2次元配置された受光素子群からなり、かつ前記電子分光器のエネルギー分散方向と、前記受光素子群のx軸またはy軸のいずれかがほぼ一致していることが好ましい。   1st invention WHEREIN: It consists of the light receiving element group arranged in two dimensions which consists of two axes | shafts of image detection apparatus x, y, and the energy dispersion | distribution direction of the said electron spectrometer, and the x-axis or y-axis of the said light receiving element group It is preferable that one of them is almost the same.

受光素子群の受けた電子線の強度を定量化し、二次元のグラフとして表示させるような場合には、受光素子群のx軸またはy軸のいずれかとエネルギー分散方向が一致していた方が、表示プロセスが簡単になる。これが一致していないと、グラフ化する場合に何らかの数値計算をして、補正する必要が出てくるからである。   In the case where the intensity of the electron beam received by the light receiving element group is quantified and displayed as a two-dimensional graph, the direction of energy dispersion coincides with either the x axis or the y axis of the light receiving element group. The display process is simplified. If this does not match, it will be necessary to perform some numerical calculation to correct it when graphing.

また、本発明の第2の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器と前記画像検出器の間に、分光された該電子線を、直交する2軸で収束位置を異ならせるレンズを備えることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   According to the second invention of the present invention, the electron gun, the lens group for converging the electron beam emitted from the electron gun, and the lens group for imaging the electron beam transmitted through the sample are imaged. A transmission electron microscope apparatus comprising: an image detector for detecting a captured image; and an electron spectrometer for separating the electron beam between the sample and the image detector based on an energy amount of the electron beam. And a transmission electron microscope comprising: a lens for differentiating the convergence position of the split electron beam along two orthogonal axes between the electron spectrometer and the image detector. .

本発明の第1の発明を実現する具体的手段の一つがこれである。   This is one of the concrete means for realizing the first invention of the present invention.

電子分光器は、通常のものを用い、電子分光器の後に電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なるように、例えば図4に示したような円筒レンズを設けることによって、第一の発明に示す構成が得られる。第2の発明のポイントは電子分光器の後に、電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なるような機構を設けることにある。従って、レンズという用語を用いてはいるが、この用語が持つ意味に限定されるわけではない。   The electron spectrometer is a normal one, so that the energy dispersion direction of the electron spectrometer after the electron spectrometer is different from the convergence position of the dispersed electron beam in the direction perpendicular to the energy dispersion direction, for example, By providing the cylindrical lens as shown in FIG. 4, the configuration shown in the first invention can be obtained. The point of the second aspect of the invention is to provide, after the electron spectrometer, a mechanism in which the energy dispersion direction of the electron spectrometer is different from the convergence position of the dispersed electron beam in the direction orthogonal to the energy dispersion direction. is there. Therefore, although the term lens is used, it is not limited to the meaning of this term.

第2の発明において、レンズが多極子レンズであることが好ましい。多極子レンズとは、磁場または電場を発生させる極子が4個,6個,8個というように偶数個対向して置かれた電子線収束機構である。図8に4極子レンズの例を示す。多極子レンズは、各極子にかける磁場あるいは電場の大きさにより電子の収束のされかた、すなわち焦点位置を変えることができるので、電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向での、分光された電子線の収束位置が異なるようにして、エネルギースペクトルを分析し、その後試料像を観察するために、収束位置を同じにするということが瞬時に行える。   In the second invention, the lens is preferably a multipole lens. The multipole lens is an electron beam converging mechanism in which an even number of poles for generating a magnetic field or an electric field are arranged to face each other, such as four, six, and eight. FIG. 8 shows an example of a quadrupole lens. The multipole lens can change the focus of the electron by the magnitude of the magnetic field or electric field applied to each pole, that is, the focal position can be changed. Therefore, the energy dispersion direction of the electron spectrometer is orthogonal to the energy dispersion direction. It is possible to instantaneously make the convergence position the same in order to analyze the energy spectrum and then observe the sample image by making the convergence position of the dispersed electron beam in the direction different.

また、本発明の第3の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡装置において、前記試料と前記画像検出器との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備え、かつ該電子分光器が、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the electron gun, the lens group that converges the electron beam emitted from the electron gun, and the lens group that forms an image of the electron beam transmitted through the sample are imaged. A transmission electron microscope apparatus comprising: an image detector for detecting a captured image; and an electron spectrometer for separating the electron beam between the sample and the image detector based on an energy amount of the electron beam. And a transmission electron microscope characterized in that the electron spectrometer is designed so that a convergence position is different between an energy dispersion direction of the electron spectrometer and a direction orthogonal to the energy dispersion direction. The

第1の発明を実現するための具体的な方法の例を示したのが第3の発明である。この場合は、第2の発明と異なり、電子分光器自体がエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることに特徴がある。この構成の場合は、いままでの透過型電子顕微鏡の電子分光器のみを交換すれば本発明の第1の発明の効果が得られる。すなわち、最も簡便に本発明の効果が得られるという特徴がある。   The third invention shows an example of a specific method for realizing the first invention. In this case, unlike the second invention, the electron spectrometer itself is characterized in that the convergence position is designed to be different in the energy dispersion direction and in the direction orthogonal to the energy dispersion direction. In the case of this configuration, the effect of the first invention of the present invention can be obtained by replacing only the electron spectrometer of the conventional transmission electron microscope. That is, there is a feature that the effect of the present invention can be obtained most simply.

本発明の第4の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器とを、備えた透過型電子顕微鏡用の電子分光器において、前記電子分光器が該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることを特徴とする電子分光器が提供される。   According to the fourth aspect of the present invention, the electron gun, the lens group for converging the electron beam emitted from the electron gun, the lens group for forming an image of the electron beam transmitted through the sample, and the image formed In the electron spectrometer for a transmission electron microscope provided with an image detector for detecting the convergence of the electron spectrometer, the convergence position of the electron spectrometer differs between the direction of energy dispersion of the electron spectrometer and the direction orthogonal to the direction of energy dispersion An electron spectrometer is provided that is designed as follows.

本発明の第5の発明によれば、電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させるレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、結像された画像を検出する画像検出器と、前記試料と前記電子線を結像させるレンズ群との間に、電子線の有するエネルギー量により、該電子線を分光する電子分光器を備えた透過型電子顕微鏡用のエネルギースペクトル分析装置において、前記分析装置が、前記試料と前記画像検出器の間に、分光された該電子線を、直交する2軸で収束位置を異ならせるレンズを備えることを特徴とするエネルギースペクトル分析装置が提供される。   According to the fifth aspect of the present invention, the electron gun, the lens group for converging the electron beam emitted from the electron gun, the lens group for forming an image of the electron beam transmitted through the sample, and the image formed For a transmission electron microscope provided with an electron spectrometer that separates the electron beam by an energy amount of the electron beam between an image detector that detects the electron beam and a lens group that images the sample and the electron beam In this energy spectrum analyzer, the analyzer comprises a lens for differentiating the convergence position of the split electron beam between two orthogonal axes between the sample and the image detector. A spectrum analyzer is provided.

本発明において、電子分光器は試料から出射した電子を、その電子が持つエネルギーにより異なる位置に結像し、エネルギースペクトルを形成する。視野スリットは、観察している像をスリット状に選択する。この際、当該視野スリットはエネルギー分散方向と垂直になっていることから、エネルギースペクトル面上では、x軸がエネルギー軸,y軸がスリットで選択された像の軸からなる2次元のエネルギースペクトルが得られる。2次元の画像検出器によりその2次元のエネルギースペクトルが検出される。   In the present invention, an electron spectrometer forms an energy spectrum by imaging electrons emitted from a sample at different positions depending on the energy of the electrons. The field slit selects the image being observed in a slit shape. At this time, since the field slit is perpendicular to the energy dispersion direction, on the energy spectrum surface, a two-dimensional energy spectrum having an x-axis as an energy axis and a y-axis as an image axis selected by the slit is obtained. can get. The two-dimensional image detector detects the two-dimensional energy spectrum.

本発明では、異なる位置のエネルギースペクトルを一度に2次元の画像検出器で計測できることから、計測時間を大幅に短縮できる。かつ計測が短時間で終了することから、電子の加速電圧等のドリフトの影響や計測中の外乱の影響の少ない計測が可能となり、実効的にエネルギー分解能が向上する。   In the present invention, since the energy spectra at different positions can be measured at a time with a two-dimensional image detector, the measurement time can be greatly shortened. In addition, since the measurement is completed in a short time, it is possible to perform measurement with little influence of drift such as electron acceleration voltage and disturbance during measurement, and the energy resolution is effectively improved.

(実施例1)
図1は本発明の全体図を示したものである。
Example 1
FIG. 1 shows an overall view of the present invention.

電子銃1より出射した電子線2は、収束レンズ系3により収束された後、試料4の観察したい領域に入射する。試料4を透過した電子線は、対物レンズ5および中間レンズ系6により拡大される。その結果、電子分光器10の物点7の位置に中間レンズ系のクロスオーバーが形成され、同電子分光器の入射像面8に電子顕微鏡像もしくは電子回折図形が形成される。ここで入射像面8の位置に挿入された視野スリット9により入射像面の任意の場所をスリット状に選択する。視野スリット9により選択された領域の長手方向をy軸とする。選択された領域は、電子分光器10によりx軸方向にエネルギーの差により異なる偏向作用を受ける。その結果スペクトル面12においては、x軸方向にエネルギースペクトル(透過した電子線のエネルギー量に対する電子線量のスペクトル)が形成される。その際y軸方向には入射像面8で視野スリット9によりy軸方向に短冊状に選択されたおのおのの位置が相当するため、2次元的なエネルギースペクトルとなっている。投影レンズ系13により、スペクトル面12の位置に形成された2次元のエネルギースペクトルは画像検出器14に投影され、前記2次元のエネルギースペクトルは2次元的に検出される。   The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is converged by the converging lens system 3 and then enters the region of the sample 4 to be observed. The electron beam transmitted through the sample 4 is magnified by the objective lens 5 and the intermediate lens system 6. As a result, a crossover of the intermediate lens system is formed at the position of the object point 7 of the electron spectrometer 10, and an electron microscope image or an electron diffraction pattern is formed on the incident image plane 8 of the electron spectrometer. Here, an arbitrary position on the incident image plane is selected in a slit shape by the field slit 9 inserted at the position of the incident image plane 8. The longitudinal direction of the area selected by the field slit 9 is taken as the y-axis. The selected region is subjected to a different deflection action due to the energy difference in the x-axis direction by the electron spectrometer 10. As a result, on the spectrum surface 12, an energy spectrum (a spectrum of electron dose with respect to the amount of energy of the transmitted electron beam) is formed in the x-axis direction. At this time, each position selected in a strip shape in the y-axis direction by the field slit 9 on the incident image plane 8 in the y-axis direction corresponds to a two-dimensional energy spectrum. The projection lens system 13 projects a two-dimensional energy spectrum formed at the position of the spectrum surface 12 onto the image detector 14, and the two-dimensional energy spectrum is detected two-dimensionally.

ここで、視野スリット9の位置や幅を変化させることにより、観察視野内の任意の場所や、幅のスペクトルを観察することができる。また、画像検出器14のxy軸を電子分光器のxy軸と一致させることにより、データ解析が容易になる。また、本発明において、電子分光器10は特にその方式には制限がなく、従来良く用いられている磁場セクター型をはじめとして、ウイーンフィルター型などを用いても良い。   Here, by changing the position and width of the visual field slit 9, it is possible to observe a spectrum of an arbitrary place and width within the observation visual field. Further, data analysis is facilitated by matching the xy axis of the image detector 14 with the xy axis of the electron spectrometer. In the present invention, the electron spectroscope 10 is not particularly limited in its system, and a Wien filter type or the like including a magnetic field sector type that is often used conventionally may be used.

図2は、本発明による計測の手順を示した図である。まず観察する領域の電子顕微鏡像(a)より目的とする部分を視野選択スリット9を用いて選択する(b)。この時視野選択スリット9によって選択された領域を上から領域a,b,…,iとする。次に電子分光器10によって、位置x方向がエネルギー量に相当する2次元的なスペクトルを取得する(c)。この時、領域a,b,…,iのスペクトルは図で示した様に異なる位置に形成される。さらに、取得した2次元的なスペクトルを図に示すように短冊状の領域毎に強度を検出することにより、領域a,b,…,iのスペクトルを分離して計測できる。   FIG. 2 is a diagram showing a measurement procedure according to the present invention. First, a target portion is selected using the visual field selection slit 9 from the electron microscope image (a) of the region to be observed (b). At this time, the regions selected by the visual field selection slit 9 are defined as regions a, b,. Next, a two-dimensional spectrum whose position x direction corresponds to the amount of energy is acquired by the electron spectrometer 10 (c). At this time, the spectra of the regions a, b,..., I are formed at different positions as shown in the figure. Further, by detecting the intensity for each strip-shaped region of the acquired two-dimensional spectrum as shown in the figure, the spectra of the regions a, b,..., I can be separated and measured.

本発明により、異なる位置からのエネルギースペクトルを、同時に2次元的なエネルギースペクトルとして計測することができる。これにより次の利点がある。   According to the present invention, energy spectra from different positions can be simultaneously measured as a two-dimensional energy spectrum. This has the following advantages.

まず、異なる位置の多点計測が同時に済むことから、計測時間が大きく短縮される。例えば、100点の計測点のスペクトルを取得する場合、微細に収束した電子線の場合には、一点の計測に数十秒以上必要な場合も多く、100点以上の計測は計測時間が長くなってしまい困難であった。一方本発明では計測点は画像検出器の画素サイズで決まることから、計測点を増やすことに関する問題点は少ない。加えて、電子線を1ナノメートルオーダーの極微小径に収束する場合には、入射する電子量は輝度の高い電界放出型電子銃を用いても1nA程度であるが、本発明の場合には電子線を微細に収束する必要がないため、入射電流量をその数倍以上にすることができる。   First, since multipoint measurement at different positions is completed at the same time, the measurement time is greatly reduced. For example, when acquiring a spectrum of 100 measurement points, in the case of a finely converged electron beam, it is often necessary to measure several points for several tens of seconds. It was difficult. On the other hand, in the present invention, since the measurement points are determined by the pixel size of the image detector, there are few problems with increasing the measurement points. In addition, when the electron beam is converged to a very small diameter on the order of 1 nanometer, the amount of incident electrons is about 1 nA even when a field emission electron gun having high luminance is used. Since it is not necessary to finely converge the line, the amount of incident current can be increased several times.

また、従来は異なる時間に計測したエネルギースペクトル同志を比較する際には、エネルギーのドリフトや外乱磁場(電場),電子分光器の不安定性などにより発生したエネルギースペクトルのエネルギーのズレが問題になっていた。本発明によりそれらの影響がなくなることから、異なる位置のエネルギースペクトルの微細構造の変化や僅かなエネルギーシフトを詳細に議論することが可能となり、実効的なエネルギー分解能が向上する。   Conventionally, when comparing energy spectra measured at different times, there is a problem of energy spectrum energy shift caused by energy drift, disturbance magnetic field (electric field), instability of electron spectrometer, etc. It was. Since these effects are eliminated by the present invention, it becomes possible to discuss in detail the change in the fine structure of the energy spectrum at different positions and a slight energy shift, thereby improving the effective energy resolution.

図3に(a)本発明の概念を詳細に説明する図および計測される情報(b)と従来方式の概念図(c)および計測される情報(d)を示した。図3(a)では視野スリットを色消し像面に入れている。スリットにより選択された領域のスペクトルが、xフォーカスに形成される。ここにおいてy収束面が異なっていることから、x収束面すなわちスペクトル面上でのy方向は、y位置の情報を持っている。したがって、図3(b)に示すようにスペクトル面上では、y方向は位置で、x方向にはエネルギースペクトルとなる、2次元スペクトルが得られる。   FIG. 3 shows (a) a diagram for explaining the concept of the present invention in detail and information (b) to be measured, a conceptual diagram (c) of the conventional method, and information (d) to be measured. In FIG. 3A, the field slit is placed in the achromatic image plane. The spectrum of the region selected by the slit is formed in the x focus. Here, since the y convergence plane is different, the y direction on the x convergence plane, that is, the spectrum plane, has information on the y position. Therefore, as shown in FIG. 3B, on the spectrum surface, a two-dimensional spectrum is obtained in which the y direction is a position and the x direction is an energy spectrum.

図2(c)は従来法を示したものである。従来は色消し像面もしくは入射像面に視野スリットを入射することは無かったことから、観察領域全体のエネルギースペクトルが一つのスペクトルとして計測されていた。また、従来法の構成に視野スリットのみを加えても、スペクトル面上ではy方向も収束されていることから、y方向に位置の情報は伝達されることが無いため、図3(b)で示したような2次元的なエネルギースペクトルは得られない。   FIG. 2C shows a conventional method. Conventionally, since the field slit is not incident on the achromatic image surface or the incident image surface, the energy spectrum of the entire observation region is measured as one spectrum. Further, even if only the field slit is added to the configuration of the conventional method, since the y direction is also converged on the spectrum surface, position information is not transmitted in the y direction. A two-dimensional energy spectrum as shown cannot be obtained.

図4は他の実施例を示したものである。ここでは従来法(例えば図3(c))と同じ特性を持つ、電子分光器を用いている。したがって、そのままではx収束面とy収束面との位置が一致しているため、目的とする2次元エネルギースペクトルは得られない。しかし、従来法に加え、色消し像面11に円筒型レンズ16を組み合わせている。円筒型レンズはx方向とy方向に異なる収束作用を起こすことから、x方向とy方向の焦点距離が異なることになり、実効的に図3(a)記載の電子顕微鏡のように、x収束面とy収束面がことなる位置に形成される。その結果、画像検出器では2次元のエネルギースペクトルを計測できる。ここにおいて、円筒レンズの位置を色消し像面にすることによりエネルギーフィルター像の像の歪を大きく変えることなく、xフォーカスおよびyフォーカスの位置を調整することができる。   FIG. 4 shows another embodiment. Here, an electron spectrometer having the same characteristics as the conventional method (for example, FIG. 3C) is used. Therefore, since the positions of the x convergence plane and the y convergence plane coincide with each other as they are, the target two-dimensional energy spectrum cannot be obtained. However, in addition to the conventional method, a cylindrical lens 16 is combined with the achromatic image surface 11. Since the cylindrical lens causes different convergence effects in the x direction and the y direction, the focal lengths in the x direction and the y direction are different, so that the x convergence is effectively as in the electron microscope shown in FIG. The surface and the y convergence surface are formed at different positions. As a result, the image detector can measure a two-dimensional energy spectrum. Here, by setting the position of the cylindrical lens to an achromatic image plane, the positions of the x focus and the y focus can be adjusted without largely changing the distortion of the image of the energy filter image.

図5は他の実施例を示したものである。図1記載の構成に、新たに偏向手段および当該偏向手段と前記画像検出器を制御する制御装置とが付加されている。偏向手段は電子分光器の物点の位置を変化させないようにしながら、入射像面の位置をシフトするように動作する。その動作と画像検出器による2次元スペクトルとを同期させて検出するように、前記制御装置により制御する。その結果、2次元スペクトルを観察領域内すべてで得ることができる。   FIG. 5 shows another embodiment. In the configuration shown in FIG. 1, a deflection unit and a control unit for controlling the deflection unit and the image detector are newly added. The deflecting means operates to shift the position of the incident image plane while keeping the position of the object point of the electron spectrometer from changing. Control is performed by the control device so that the operation and the two-dimensional spectrum by the image detector are detected in synchronization. As a result, a two-dimensional spectrum can be obtained in the entire observation region.

(実施例2)
シリコン単結晶基板上に、二酸化珪素膜(SiO2),窒化珪素膜(Si34),酸窒化珪素膜(SiOxy)をスパッタリング法により積層した試料の断面を透過型電子顕微鏡で観察した。
(Example 2)
A cross section of a sample in which a silicon dioxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (Si 3 N 4 ), and a silicon oxynitride film (SiO x N y ) are stacked on a silicon single crystal substrate by a sputtering method is observed with a transmission electron microscope. Observed.

図6(a)はTEM像を示している。試料の材質の違いによりTEM像の濃淡が異なるため、各層が認識できる。また図には視野制限スリットにより選択した領域をも示している。この場合は、試料の深さ方向を同時に分析しようとしている。   FIG. 6A shows a TEM image. Since the density of the TEM image varies depending on the material of the sample, each layer can be recognized. The figure also shows the region selected by the field limiting slit. In this case, the depth direction of the sample is being analyzed simultaneously.

図6(b)は、このように選択された視野の2次元のエネルギースペクトルを示す。横軸は電子の持つエネルギー(エネルギーロス量)を示し、縦軸は試料の深さ方向の分布を示す。なお、縦軸の分布の幅は、電子分光器あるいは円筒型レンズを調整することにより任意の幅に調整が可能である。   FIG. 6 (b) shows the two-dimensional energy spectrum of the field of view thus selected. The horizontal axis indicates the energy (energy loss amount) of electrons, and the vertical axis indicates the distribution in the depth direction of the sample. Note that the distribution width of the vertical axis can be adjusted to an arbitrary width by adjusting an electron spectrometer or a cylindrical lens.

2次元のエネルギースペクトルで明るい部分は電子が多く観察されているところである。2次元のエネルギースペクトルを詳細に観察すると、位置が変わるにつれて2次元のスペクトルのバンド状に光っている位置がわずかに左右に変化していることがわかる。この変化が化学結合状態の変化を意味するケミカルシフトである。   The bright part of the two-dimensional energy spectrum is where many electrons are observed. When the two-dimensional energy spectrum is observed in detail, it can be seen that the position of the two-dimensional spectrum shining in a band shape slightly changes from side to side as the position changes. This change is a chemical shift that means a change in the chemical bonding state.

図7は図6の試料の2次元スペクトルから電子の強度をグラフ化したスペクトルを示している。図7(a)に示す各層に対応するエネルギースペクトルを図7(b)に示している。このようにグラフ化するために、CCDにより明るさの違いを定量化し、それをコンピュータ処理したものである。このようにすると2次元のスペクトルで見られたケミカルシフトの量を正確に評価できる。一般に観察の対象になるケミカルシフトは数電子ボルト(eV)しかなく、入射電子の加速電圧(200kV)の1/100,000 と極わずかである。そのため従来手法では、ケミカルシフト量の絶対値を計測することは困難であったのに対し、本発明によればその値を極めて正確に(例えば0.1V の単位まで)計測することができる。   FIG. 7 shows a spectrum obtained by graphing the electron intensity from the two-dimensional spectrum of the sample of FIG. The energy spectrum corresponding to each layer shown in FIG. 7A is shown in FIG. In order to make a graph in this way, the difference in brightness is quantified by a CCD, and this is computer processed. In this way, the amount of chemical shift observed in the two-dimensional spectrum can be accurately evaluated. In general, the chemical shift to be observed is only a few electron volts (eV), which is as small as 1 / 100,000 of the acceleration voltage (200 kV) of incident electrons. For this reason, it is difficult to measure the absolute value of the chemical shift amount with the conventional method, but according to the present invention, the value can be measured very accurately (for example, to a unit of 0.1 V).

本発明の全体図。1 is an overall view of the present invention. 本発明による計測の手順を示した図。The figure which showed the procedure of the measurement by this invention. 本発明の詳細な説明と従来例との比較を示した図。The figure which showed the detailed description of this invention and the comparison with a prior art example. 本発明の他の実施例。Another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例。Another embodiment of the present invention. 本発明で得られるエネルギースペクトルの2次元表示。2D display of energy spectrum obtained by the present invention. 本発明で得られるエネルギースペクトルのグラフ表示。The graph display of the energy spectrum obtained by this invention. 多極子レンズの一例である4極子レンズの構成。A configuration of a quadrupole lens which is an example of a multipole lens.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子銃、2…電子線、3…収束レンズ系、4…試料、5…対物レンズ、6…中間レンズ系、7…電子分光器の物点、8…電子分光器に対する入射像面、9…視野スリット、10…電子分光器、11…色消し像面、12…スペクトル面、13…投影レンズ系、14…画像検出器、15…電子分光器のy方向の収束面、16…円筒レンズ、17,18…偏向手段、19…偏向手段および画像検出器の制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Electron beam, 3 ... Converging lens system, 4 ... Sample, 5 ... Objective lens, 6 ... Intermediate lens system, 7 ... Object point of an electron spectrometer, 8 ... Incident image plane with respect to an electron spectrometer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Field slit, 10 ... Electron spectrometer, 11 ... Achromatic image surface, 12 ... Spectral surface, 13 ... Projection lens system, 14 ... Image detector, 15 ... Converging surface of y direction of an electron spectrometer, 16 ... Cylindrical Lens, 17, 18... Deflecting means, 19... Deflecting means and image detector control device.

Claims (12)

電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させ試料に照射するレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、前記試料を透過した電子線の有するエネルギー量により該電子線を分光する電子分光器と、前記分光された該電子線を、直交する2軸で収束位置を異ならせるレンズと、
エネルギー分散方向の電子線が収束し、該電子線に直交する電子線が収束しないスペクトルを投影レンズを通し検出する位置に設置され、前記試料の位置情報とエネルギースペクトルとの二次元スペクトルを検出する画像検出器を有し、
前記電子線を収束させ試料に照射するレンズ群は、前記電子分光器のエネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させ試料に照射するレンズ群であることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
An electron gun, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun and irradiates the sample, a lens group that forms an image of the electron beam transmitted through the sample, and an energy amount of the electron beam transmitted through the sample An electron spectrometer that splits the electron beam, and a lens that varies the convergence position of the split electron beam along two orthogonal axes;
An electron beam in the direction of energy dispersion converges, and a spectrum in which an electron beam orthogonal to the electron beam does not converge is installed at a position where the spectrum is detected through a projection lens, and a two-dimensional spectrum of the sample position information and energy spectrum is detected Having an image detector,
The lens group that converges the electron beam and irradiates the sample has a short energy dispersion direction of the electron spectrometer, and the lens group that irradiates the sample with a direction perpendicular to the energy dispersion direction converged to a long electron beam shape A transmission electron microscope.
電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させ試料に照射するレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、前記試料を透過した電子線の有するエネルギー量により該電子線を分光する電子分光器と、エネルギー分散方向の電子線が収束し、該電子線に直交する電子線が収束しないスペクトルを投影レンズを通し検出する位置に設置され、前記試料の位置情報とエネルギースペクトルとの二次元スペクトルを検出する画像検出器を有し、
前記電子線を収束させ試料に照射するレンズ群は、前記電子分光器のエネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させ試料に照射するレンズ群であり、
前記電子分光器は、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
An electron gun, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun and irradiates the sample, a lens group that forms an image of the electron beam transmitted through the sample, and an energy amount of the electron beam transmitted through the sample An electron spectrometer that divides the electron beam, and an electron beam in an energy dispersion direction are converged, and a spectrum in which an electron beam orthogonal to the electron beam does not converge is detected at a position through a projection lens, and the position information of the sample And an image detector for detecting a two-dimensional spectrum of energy spectrum,
The lens group that converges the electron beam and irradiates the sample has a short energy dispersion direction of the electron spectrometer, and the lens group that irradiates the sample with a direction perpendicular to the energy dispersion direction converged to a long electron beam shape And
The transmission electron microscope, wherein the electron spectrometer is designed so that a convergence position is different between an energy dispersion direction of the electron spectrometer and a direction orthogonal to the energy dispersion direction.
電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させ試料に照射するレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、前記試料を透過した電子線の有するエネルギー量により該電子線を分光する電子分光器と、前記電子分光器の入射像面に相当する位置に設けられた視野スリットとを有し、
前記分光された該電子線を、直交する2軸で収束位置を異ならせるレンズと、
前記エネルギー分散方向の電子線が収束し、該電子線に直交する電子線が収束しないスペクトルを投影レンズを通し検出する位置に設置され、前記試料の位置情報とエネルギースペクトルとの二次元スペクトルを検出する画像検出器と、を有することを特徴とする透過型電子顕微鏡。
An electron gun, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun and irradiates the sample, a lens group that forms an image of the electron beam transmitted through the sample, and an energy amount of the electron beam transmitted through the sample An electron spectrometer that divides the electron beam, and a field slit provided at a position corresponding to the incident image plane of the electron spectrometer,
A lens that varies the convergence position of the split electron beam along two orthogonal axes;
Installed at a position where the electron beam in the energy dispersion direction converges and a spectrum where the electron beam orthogonal to the electron beam does not converge is detected through a projection lens, and detects a two-dimensional spectrum of the sample position information and energy spectrum And a transmission electron microscope characterized by comprising:
電子銃と、電子銃から放射された電子線を収束させ試料に照射するレンズ群と、試料を透過した該電子線を結像させるレンズ群と、前記試料を透過した電子線の有するエネルギー量により該電子線を分光する電子分光器と、エネルギー分散方向の電子線が収束し、該電子線に直交する電子線が収束しないスペクトルを投影レンズを通し検出する位置に設置され、前記試料の位置情報とエネルギースペクトルとの二次元スペクトルを検出する画像検出器と、前記電子分光器の入射像面に相当する位置に設けられた視野スリットとを有し、
前記電子分光器は、該電子分光器のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直交する方向で収束位置が異なるように設計されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
An electron gun, a lens group that converges an electron beam emitted from the electron gun and irradiates the sample, a lens group that forms an image of the electron beam transmitted through the sample, and an energy amount of the electron beam transmitted through the sample An electron spectrometer that divides the electron beam, and an electron beam in an energy dispersion direction are converged, and a spectrum in which an electron beam orthogonal to the electron beam does not converge is detected at a position through a projection lens, and the position information of the sample And an image detector for detecting a two-dimensional spectrum of the energy spectrum, and a field slit provided at a position corresponding to the incident image plane of the electron spectrometer,
The transmission electron microscope, wherein the electron spectrometer is designed so that a convergence position is different between an energy dispersion direction of the electron spectrometer and a direction orthogonal to the energy dispersion direction.
請求項3または4に記載された透過型電子顕微鏡において、
前記視野スリットは、スリットの方向、及び幅を変化させ得る機構を備えることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
The transmission electron microscope according to claim 3 or 4,
A transmission electron microscope, wherein the field slit includes a mechanism capable of changing a direction and a width of the slit.
請求項3または4に記載された透過型電子顕微鏡において、
前記視野スリットは、スリット長手方向が前記電子分光器のエネルギー分散方向と、ほぼ直交するように配置されていることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
The transmission electron microscope according to claim 3 or 4,
The transmission electron microscope characterized in that the field slit is arranged so that the longitudinal direction of the slit is substantially perpendicular to the energy dispersion direction of the electron spectrometer.
請求項1または2に記載された透過型電子顕微鏡において、
前記画像検出器はx,yの2軸からなる2次元配置された受光素子群からなり、かつ前記電子分光器のエネルギー分散方向と、前記受光素子群のx軸またはy軸のいずれかがほぼ一致していることを特徴とする透過型電子顕微鏡。
The transmission electron microscope according to claim 1 or 2,
The image detector includes a two-dimensionally arranged light receiving element group composed of two axes of x and y, and the energy dispersion direction of the electron spectrometer and either the x axis or the y axis of the light receiving element group are approximately. A transmission electron microscope characterized by matching.
電子銃より電子線を放射し、前記放射された電子線を試料に透過させ、
前記透過した電子線の有するエネルギー量により電子線を分光し、
前記分光された電子線のエネルギー分散方向と、該エネルギー分散方向と直行する方向での電子線の収束位置を変えて電子線を収束させ、該エネルギー分散方向の電子線が収束し、該エネルギー分散方向と直交する方向の電子線が収束しないスペクトルを検出し、前記試料の位置情報とエネルギースペクトルの二次元スペクトルを検出することを特徴とするエネルギースペクトル計測方法。
An electron beam is emitted from an electron gun, the emitted electron beam is transmitted through a sample,
Spectroscopy the electron beam by the amount of energy of the transmitted electron beam,
The electron beam is converged by changing the energy dispersion direction of the dispersed electron beam and the convergence position of the electron beam in a direction orthogonal to the energy dispersion direction, and the electron beam in the energy dispersion direction converges, and the energy dispersion A method for measuring an energy spectrum, comprising: detecting a spectrum in which an electron beam in a direction orthogonal to the direction does not converge, and detecting a two-dimensional spectrum of the position information of the sample and the energy spectrum.
請求項8記載のエネルギースペクトル計測方法において、
前記電子銃から放射された電子線を、前記電子分光器のエネルギー分散方向が短く、該エネルギー分散方向と直交する方向が、長い形状の電子線形状に収束させることを特徴とするエネルギースペクトル計測方法。
The energy spectrum measurement method according to claim 8, wherein
An energy spectrum measuring method characterized in that an electron beam emitted from the electron gun is converged to an electron beam shape having a short energy dispersion direction of the electron spectrometer and a long shape perpendicular to the energy dispersion direction. .
請求項8記載のエネルギースペクトル計測方法において、
前記電子線を資料に透過させた後であって、電子線の分光をする前に、前記電子線を視野スリットに透過させることを特徴とするエネルギースペクトル測定方法。
The energy spectrum measurement method according to claim 8, wherein
An energy spectrum measuring method, comprising: transmitting the electron beam through a field slit after transmitting the electron beam through a material and before analyzing the electron beam.
請求項10に記載されたエネルギースペクトル測定方法において、前記視野スリットの方向または幅を変化させることを特徴とするエネルギースペクトル測定方法。   The energy spectrum measuring method according to claim 10, wherein the direction or width of the field slit is changed. 請求項10に記載されたエネルギースペクトル測定方法において、前記視野スリットの長手方向を前記電子線の分光方向とほぼ直交させて配置することを特徴とするエネルギースペクトル測定方法。
11. The energy spectrum measuring method according to claim 10, wherein the longitudinal direction of the field slit is arranged so as to be substantially orthogonal to the spectral direction of the electron beam.
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