阅读说明：本技术 原子探针检查装置、场离子显微镜及失真修正方法 (Atom probe inspection apparatus, field ion microscope, and distortion correction method ) 是由 池田隆洋 蔵本明 圷晴子 于 2019-08-02 设计创作，主要内容包括：实施方式提供一种能够对进行试样的原子分布再构成后所得的图像,修正因试样的局部倍率而产生的失真的原子探针检查装置、场离子显微镜及失真修正方法。实施方式的原子探针检查装置具备变动部、检测部、特定部、制作部、推定部及再构成部。变动部使从同一位置脱离的离子在由位置敏感型检测器检测所得的位置发生变动。检测部检测位置信息及飞行时间。特定部特定出元素。制作部于在第1条件下检测出的二维位置、及在与第1条件不同的第2条件下检测出的二维位置,根据位置信息及飞行时间制作各再构成图像。推定部根据第1条件及第2条件各自的再构成图像的对应关系,推定与实际位置相关的信息。再构成部基于推定信息,再构成反映出实际原子配置的图像。(An embodiment provides an atom probe inspection apparatus, a field ion microscope, and a distortion correction method capable of correcting distortion caused by a local magnification of a sample with respect to an image obtained by reconstructing an atomic distribution of the sample. The atom probe inspection apparatus of an embodiment includes a variation unit, a detection unit, a specification unit, a production unit, an estimation unit, and a reconfiguration unit. The changing unit changes the position of the ion deviated from the same position, which is detected by the position sensitive detector. The detection unit detects position information and flight time. The specific portion specifies an element. The creation unit creates each reconstructed image based on the position information and the flight time, at the two-dimensional position detected under the 1 st condition and at the two-dimensional position detected under the 2 nd condition different from the 1 st condition. The estimation unit estimates information related to the actual position based on the correspondence relationship between the reconstructed images according to the 1 st condition and the 2 nd condition. The reconstruction unit reconstructs an image reflecting the actual arrangement of atoms based on the estimation information.)

原子探针检查装置、场离子显微镜及失真修正方法

[相关申请]

本申请享有以日本专利申请2019-42986号(申请日：2019年3月8日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种原子探针检查装置、场离子显微镜及失真修正方法。

背景技术

场离子显微镜(Field Ion Microscope：FIM)、以及使用其原理来分析试样内的元素的特定及空间分布的原子探针场离子显微镜装置(Atom Probe Field Ion Microscope：APFIM)是能够进行原子等级的组成分析的装置。该FIM及APFIM被广泛用于具有微细构造的半导体试样的解析等。

在FIM或APFIM中，将利用FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)装置加工成针状的试样在真空中直接施加高电场。于是，因该电场的作用，存在于试样表面的1个原子或多个原子团被发射到真空中，之后，在受到电场影响的同时到达以与试样的前端对向的方式放置的位置敏感型检测器。此处，将利用电场使原子离子化后从试样表面脱离的现象称为电场蒸发。关于像这样发射出的离子是从试样前端的哪个方向飞来的，能够通过解开电场中的该离子的运动方程来解析原子的轨道。由此，能够进行被称为再构成的处理，该再构成是指计算与所检测出的离子对应的试样内的原子的分布。在这种使用了FIM或APFIM的分析中，有因局部倍率的变化而导致再构成的图像产生失真的问题。作为产生失真的原因，可列举：在试样加工时前端未成为球冠形状；及包含多种不同材质的试样在电场蒸发过程中形状发生变化，而引起试样表面的各位置上的局部倍率发生变化。

作为这种APFIM，已知有为了提高呈放射状电场蒸发的离子的产率而使位置敏感型检测器移动的方法。

然而，使位置敏感型检测器移动是为了提高离子的产率，无法对所述经再构成图像的失真进行修正。

另外，已知有将利用多个装置(例如TEM(Transmission Electron Microscope：穿透式电子显微镜)及APFIM)所获得的图像组合而提高图像精度的方法。

然而，在这种方法中，在电场蒸发的中途阶段难以进行两者的比较，而将实施了不同切法的试样彼此进行比较，所以当在试样内部存在微细的器件构造时，根据每个试样的加工位置的差异，局部倍率产生差异。另外，利用该方法所获得的局部倍率的误差信息多数情况下无法在试样中所使用的材料或构造发生改变时进行再利用。进而，因使用了多个不同装置，所以针对装置的成本变高，另外，多个装置间的对位等作业也不简单。

发明内容

实施方式提供一种能够对关于试样的原子分布进行再构成后所得的图像修正伴随试样的局部倍率而产生的失真的原子探针检查装置、场离子显微镜及失真修正方法。

[解决问题的技术手段]

实施方式的原子探针检查装置具备变动部、检测部、特定部、制作部、推定部及再构成部。变动部使从试样表面的同一位置脱离的离子的、利用位置敏感型检测器的检测面检测出的二维位置发生变动。检测部对由检测面检测出的离子的二维位置信息、及离子从试样到达检测面为止的飞行时间进行检测。特定部根据由检测部检测出的飞行时间，特定出由检测面检测出的离子的元素。制作部至少在利用检测面在第1条件下检测出的离子的二维位置、及以于与利用检测面在第1条件下检测出的位置不同的位置检测出的方式由变动部变动后的在第2条件下检测出的离子的二维位置，根据由检测部检测出的离子的二维位置信息及离子的飞行时间来制作各再构成图像。推定部基于第1条件及第2条件各自与再构成图像的对应关系，推定与脱离后的离子的试样表面的实际位置相关的信息。再构成部基于由推定部推定出的信息，再构成反映出试样表面的实际原子配置的图像。

附图说明

图1是表示第1实施方式的原子探针检查装置的构成例的图。

图2是说明第1实施方式的原子探针检查装置的动作概要的图。

图3是表示第1实施方式的控制器的硬件的构成例的图。

图4是表示第1实施方式的控制器的功能区块的构成例的图。

图5是说明试样形状为球冠形状的情况下的检测动作的图。

图6是说明试样形状并非球冠形状的情况的图。

图7是将试样的实际形状与再构成的图像加以比较的图。

图8是说明局部倍率变化的影响的图。

图9是说明第1实施方式中使位置敏感型检测器移动的动作的图。

图10(a)～(c)是将在2个位置检测出的图像加以比较的图。

图11是第1实施方式的原子探针检查装置的动作的流程图。

图12是表示第1实施方式的变化例1的原子探针检查装置的构成例的图。

图13是表示第1实施方式的变化例1的控制器的功能区块的构成例的图。

图14是说明第1实施方式的变化例1中使反射透镜移动的动作的图。

图15是表示利用FIM所获得的图像的一例的图。

图16是表示第2实施方式的原子探针检查装置的构成例的图。

图17是表示第2实施方式的控制器的功能区块的构成例的图。

图18是说明第2实施方式中利用电磁透镜使轨道发生变化的动作的图。

图19是表示第2实施方式的变化例1的原子探针检查装置的构成例的图。

图20是表示第2实施方式的变化例2的原子探针检查装置的构成例的图。

图21是表示第2实施方式的变化例2的控制器的功能区块的构成例的图。

图22是说明第2实施方式的变化例2中利用电场使轨道发生变化的动作的图。

图23是表示第2实施方式的变化例3的原子探针检查装置的构成例的图。

图24是表示第2实施方式的变化例3的控制器的功能区块的构成例的图。

图25是说明第2实施方式的变化例3中利用反射透镜使轨道发生变化的动作的图。

具体实施方式

以下参照附图详细地说明实施方式的原子探针检查装置。此外，这些实施方式为一例，本发明并不限定于该实施方式。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的原子探针检查装置的构成例的图。一边参照图1，一边对本实施方式的原子探针检查装置1的整体构成进行说明。

如图1所示，本实施方式的原子探针检查装置1具有位置敏感型检测器12、控制器31、高电压电源32、激光装置33、位置驱动电路34、检测装置35及存储装置36。

位置敏感型检测器12为如下检测器：在内部为真空的真空槽10内，利用检测面12a二维地检测通过电场蒸发从试样11的前端脱离的离子。此处，试样11是将包含某种元素(例如Si或SiO₂等)的材料如上所述利用FIB装置等加工成针状所得者。此外，在图1中，为方便说明，对试样11的大小、位置敏感型检测器12的大小及试样11与位置敏感型检测器12的距离将以同等程度的大小示出，但在实际装置中，试样11的长度为数[μm]，前端的球冠形状的直径为数[nm]～10[nm]，试样11与位置敏感型检测器12的距离及位置敏感型检测器12的检测面12a的半径为10[cm]左右。

控制器31是负责原子探针检查装置1整体的控制的控制器。具体来说，控制器31控制高电压电源32、激光装置33及位置驱动电路34的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31通过将试样11表面的原子分布的图像按时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。

高电压电源32为如下电源装置：对真空槽10内的试样11施加高电压，在试样11与位置敏感型检测器12之间施加高电场。高电压电源32例如恒定地施加比如产生与试样11的蒸发电场相比略低的电场的电压。而且，如下所述，在利用激光装置33对试样11的前端照射激光脉冲的时点，试样11的原子电场蒸发。

此外，利用高电压电源32的电压的施加动作并不限定于所述动作，例如也可设为将至少产生比如试样11的蒸发电场以上的电场的电压呈脉冲状施加的动作。在该情况下，无需利用激光装置33向试样11照射激光，在施加由高电压电源32产生的电压脉冲的时点，试样11的原子电场蒸发。

激光装置33是对真空槽10内的试样11的前端照射激光的激光发光装置。具体来说，如图1所示，激光装置33对试样11的前端照射使激光形成为脉冲状后的脉冲状激光33a。试样11表面的原子因从激光装置33接受脉冲状激光33a的照射而被激发，通过电场蒸发离子化后脱离。

位置驱动电路34是用来按照控制器31的控制，使位置敏感型检测器12的位置移动的驱动电路。具体来说，位置驱动电路34以从试样11的前端到位置敏感型检测器12的检测面12a为止的距离发生变动的方式，使位置敏感型检测器12沿着连结该前端与检测面12a的中心的直线方向移动。更具体来说，位置敏感型检测器12被固定在实际使其位置移动的致动器，该致动器根据来自位置驱动电路34的驱动信号而驱动，由此使位置敏感型检测器12移动。作为致动器，为了避免发尘的风险，较理想的是压电元件、或利用了凝胶的体积膨胀收缩的元件等。

检测装置35为如下装置：求出利用位置敏感型检测器12检测出的离子的二维位置信息、及离子从试样11脱离后到达检测面12a为止的飞行时间(以下有时称为TOF(Time OfFlight))，并输出到控制器31。检测装置35例如能够在每次从激光装置33输出脉冲状激光33a的各脉冲时，接收该脉冲的时点信息，基于该所接收到的时刻及检测出离子的时刻，算出该离子的TOF。

存储装置36是存储各种数据的装置。存储装置36例如蓄积利用控制器31再构成的图像。存储装置36为HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)或SSD(Solid State Drive，固态驱动器)等，虽在图1中配置在控制器31的外部，但也可包含在控制器31内。

信息处理装置41为如下信息处理装置：用来接收利用控制器31再构成的图像及三维映射，使用它们进行各种解析等。

此外，图1所示的原子探针检查装置1的构成表示一例，例如也可设为包含除图1所示的构成要素以外的构成要素。

图2是说明第1实施方式的原子探针检查装置的动作概要的图。一边参照图2，一边对本实施方式的原子探针检查装置1的动作概要进行说明。

如图2所示，试样11是利用FIB装置等以前端成为针状的方式被加工。该试样11由包含特定的1种以上的元素的材料构成，在图2所示的例子中，包含作为特定元素的原子502及作为另一元素的原子503。而且，高电压电源32当对真空槽10内的试样11施加高电压时，在试样11与位置敏感型检测器12之间产生高电场。

在该状态下，激光装置33当对试样11的前端照射脉冲状激光33a时，原子502、503成为激发状态，因电场蒸发而离子化后以离子501的形式朝向位置敏感型检测器12脱离。另外，如图2所示，从试样11的前端脱离的离子501虽然以呈放射状飞行的方式示出，但实际上，因由施加到试样11的高电压形成的高电场而受到劳仑兹力，所以并非直线的飞行而略微描画出曲线地飞行。但，以下为方便说明，因电场蒸发而脱离的离子将设为呈直线状飞行来进行说明。

通过电场蒸发从试样11飞行的离子501到达位置敏感型检测器12的检测面12a，被检测检测面12a上的二维位置信息。进而，如上所述，检测装置35例如能够在每次从激光装置33输出脉冲状激光33a的各脉冲时，接收该脉冲的时点信息，基于该所接收到的时刻及检测出离子的时刻，算出该离子的TOF。

接下来，控制器31使用由检测装置35算出的TOF，利用电场中的离子的运动方程算出从试样11脱离的原子的离子的质量数与电荷数的比即m/z，根据该m/z进行特定出构成试样11的材料的元素的质量分析。此外，因脉冲状激光33a的照射而从试样11脱离的离子也被假定为以包含多个离子的原子团的形式而非如图2所示以单一离子的形式脱离。在该情况下，控制器31能够通过解析关于已算出的m/z的光谱，特定出原子团中所包含的元素。

然后，控制器31根据由检测装置35检测出的位置信息、及作为质量分析的结果而特定出的元素的种类，再构成表示试样11表面的原子分布(位置)的图像。进而，控制器31通过将关于试样11表面的原子分布再构成的图像按时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。

图3是表示第1实施方式的控制器的硬件的构成例的图。一边参照图3，一边对本实施方式中的控制器31的硬件的构成进行说明。

如图3所示，控制器31具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)101、ROM(Read Only Memory，只读存储器)102、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)103、输入输出I/F(Interface，接口)104、控制电路I/F105及通信I/F106，各装置通过总线以能够相互通信的方式连接。

CPU101是对控制器31整体、进而原子探针检查装置1整体的动作进行控制的运算装置。ROM102是非易失性存储装置，存储CPU101为了控制各功能而执行的固件等程序。RAM103是易失性存储装置，被用作CPU101的工作区。

输入输出I/F104是用来与控制器31外的存储装置36之间进行数据的输入输出的接口。

控制电路I/F105为如下接口：用来与高电压电源32、激光装置33、位置驱动电路34及检测装置35之间进行包含动作指令等的控制数据及检测数据等的交换。

通信I/F106是用来经由外部机器(信息处理装置41等)及网络进行数据通信的接口。通信I/F106是例如对应于Ethernet(注册商标)，能够实现依据TCP(TransmissionControl Protocol，传输控制协议)/IP(Internet Protocol，网际协议)等的通信的接口。

此外，图3所示的控制器31的硬件构成表示一例，也可设为包含除图3所示的构成要素以外的构成要素。

图4是表示第1实施方式的控制器的功能区块的构成例的图。一边参照图4，一边对本实施方式中的控制器31的功能区块的构成及动作进行说明。

如图4所示，本实施方式的控制器31具有检测部201、质量分析部202(特定部)、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、位置控制部213(变动部的一例，第1位置控制部)、通信部214及存储控制部215。这些处理部包含集成电路及/或计算机可读的存储媒体中所存储的CPU可执行的命令，且能够执行以下所记载的处理的命令。

检测部201为如下功能部：从检测装置35获取利用位置敏感型检测器12检测出的离子的二维位置信息、及离子从试样11脱离后到达检测面12a为止的TOF作为检测信息。检测部201是通过利用图3所示的CPU101执行程序及输入输出I/F104而实现。

质量分析部202为如下功能部：使用由检测部201获取的TOF，根据电场中的离子的运动方程，算出从试样11脱离的原子的离子的质量数与电荷数的比即m/z，根据该m/z进行特定出构成试样11的材料的元素的质量分析。质量分析部202是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

图像制作部203为如下功能部：使用由检测部201获取的离子的二维位置信息、及由质量分析部202特定出的该离子的元素的信息，制作(再构成)表示试样11表面的原子的分布的图像。具体来说，图像制作部203在基于离子的二维位置信息再构成的图像中，针对与各像素对应的离子的每个元素进行标记。作为标记的方法，可列举赋予唯一识别元素的编号或者针对每个元素赋予不同的色值作为各像素的像素值等。图像制作部203是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

匹配部204是如下所述，关于被位置控制部213控制位置的位置敏感型检测器12，对基于在2个位置分别利用检测装置35获得的检测信息由图像制作部203再构成的2个图像进行特征值匹配的功能部。此处，所谓特征值匹配是指在不同图像间，将在图像的各部位提取的特征值分别建立对应的处理。作为特征值匹配中所使用的特征值的提取算法，例如有HOG(Histograms of Oriented Gradients，方向梯度直方图)、DoG(Difference ofGaussian，高斯差)、Harris(哈里斯)角点检测法、SIFT(Scale-Invariant FeatureTransform，标度不变特征变换)、SURF(Speeded-Up Robust Features，加速稳健特征)、及ORB(Oriented FAST(Features from Accelerated Segment Test)and Rotated BRIEF(Binary Robust Independent Elementary Features)，快速定向旋转二进制稳健基元独立特征)等。利用通过这些算法提取的特征值，根据欧氏距离等将对应点进行匹配推定。匹配部204是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

推定部205为如下功能部：基于利用匹配部204所获得的2个图像的特征值匹配的结果，算出2个图像中相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。推定部205是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

再构成部206为如下功能部：使用由检测部201获取的离子的二维位置信息、由质量分析部202特定出的该离子的元素的信息、及由推定部205推定出的各离子的曲率圆的中心的信息，再构成表示试样11表面的原子的分布的图像。也就是说，由再构成部206再构成的图像可以说是由图像制作部203制作的图像的失真经修正的图像。另外，再构成部206是通过将关于试样11表面的原子的分布再构成的图像按时间序列排列，而获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。再构成部206是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

电压控制部211是通过进行高电压电源32的动作控制，来控制针对试样11的高电压的施加动作的功能部。电压控制部211是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

激光控制部212是通过进行激光装置33的动作控制，来控制针对试样11的前端的激光的照射动作的功能部。激光控制部212是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

位置控制部213是通过进行位置驱动电路34的动作控制，来控制位置敏感型检测器12的移动动作的功能部。位置控制部213是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

通信部214是经由网络与信息处理装置41进行数据通信的功能部。通信部214是通过图3所示的通信I/F106实现。

存储控制部215是控制与存储装置36之间的数据的输入输出的功能部。存储控制部215是通过图3所示的输入输出I/F104实现。

此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212及位置控制部213的一部分或全部也可通过FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)等硬件电路而非作为软件的程序实现。

另外，图4所示的控制器31的各功能部概念性地示出了功能，并不限定于这种构成。例如，也可将图4所示的控制器31中以独立功能部的形式图示出的多个功能部构成为1个功能部。另一方面，也可将图4所示的控制器31中1个功能部所具有的功能分割为多个，而构成为多个功能部。

图5是说明试样形状为球冠形状的情况下的检测动作的图。一边参照图5，一边对试样11的前端呈现理想的球冠形状的情况下的离子的行为进行说明。

如图5所示，在试样11的前端呈现理想的球冠形状的情况下，位于试样11表面上的点Q的原子因施加到试样11的高电压及由照射到试样11的激光引起的激发而离子化并从试样11脱离。从试样11脱离的离子沿着轨道601飞行，到达位置敏感型检测器12的检测面12a上的点P。

像这样，离子从点Q脱离的方向、即轨道601的方向和连结点Q的曲率圆的中心O与点Q的直线的方向、即曲率圆的点Q处的法线矢量的方向一致。此处，点Q的曲率圆因试样11的前端呈现球冠形状，所以与该球冠形状的外形所形成的圆701一致。

图6是说明试样形状并非球冠形状的情况的图。图7是将试样的实际形状与再构成的图像加以比较的图。接下来，一边参照图6及图7，一边对试样11的前端并非呈现球冠形状的情况进行说明。

如上所述，可能产生如下现象：通过APFIM等的分析而再构成的图像产生失真。该现象产生的原因是，试样前端的形状并非理想的球冠形状、即利用平面切割球面所得的形状，而成为试样表面的各位置的曲率不同的形状，来自曲率较大的尖锐位置的图像部分与来自除此以外的位置的图像部分相比大幅地扩大。另外，试样的前端未成为球冠形状的原因大多存在2个。第一个原因是取决于在分析前进行的试样的加工结果的情况。第二个原因是例如如图6所示，试样11包含多个蒸发电场不同的材料(Si、SiO₂)的情况，在该情况下，在电场蒸发过程中蒸发电场较低的材料(在图6的例子中为Si)先电场蒸发，蒸发电场较高的材料(在图6的例子中为SiO₂)较迟电场蒸发。其结果，如图6所示，试样11的前端从球冠形状变化为表面的各位置的局部倍率不同的形状，露出蒸发电场较高的材料的表面的曲率变大。

另外，图7中表示当如上所述试样从球冠形状变化为不同形状时，将该试样进行再构成所得的图像(以下有时称为“再构成图像”)的例子。图7的上图表示包含第1材料511、第2材料512及第3材料513构成的试样的剖视图。而且，随着该试样的电场蒸发推进，因蒸发电场较低的第1材料511先电场蒸发，蒸发电场较高的第2材料512较迟电场蒸发而导致形状从球冠形状发生变化。图7的下图所示的图像是对从这种形状电场蒸发的离子进行检测，将表示试样表面的原子的分布的图像进行再构成所得的图。图7的下图所示的图像表示将对试样表面的原子分布进行再构成所得的图像按照时间序列排列并设为表示试样的三维原子分布的三维映射的图，利用与该时间序列方向平行的平面切割的情况下的剖视图。图7所示的第1材料图像511a对应于第1材料511，第2材料图像512a对应于第2材料512，第3材料图像513a对应于第3材料513。试样形状从球冠形状变化后，结果，如图7所示，局部倍率较小的第1材料511像第1材料图像511a那样被描画得较细，局部倍率较大的第2材料512像第2材料图像512a那样被描画得较大。也就是说，图7所示的构成三维映射的再构成图像成为根据局部倍率的变化而令各材料的分布中包含失真的图像。

图8是说明局部倍率变化的影响的图。一边参照图8，一边对所述图6及图7中所说明的再构成图像中包含失真的原理进行说明。

图8所示的试样11是设为包含材料521、522，且材料521的蒸发电场比材料522的蒸发电场大。其结果，当试样11的电场蒸发推进时，材料521早于材料522进行电场蒸发，由此，如图8所示，正中的材料522比材料521突出，且成为比如局部倍率变大(曲率变大)的形状。

在该情况下，在位置敏感型检测器12的检测面12a上的点P处检测出的离子的轨道虽然实际上是通过成为该离子的来源的原子所位于的点Q处的曲率圆即圆702的中心即点O'的轨道611，但被推定为通过沿着球冠形状的圆701的中心即点O的轨道611a。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然原本处于点Q，但进行了错误的再构成而似乎处于点Q'。其结果，获得材料522大于原本大小而经再构成的图像、即包含失真的再构成图像。

图9是说明第1实施方式中使位置敏感型检测器移动的动作的图。图10是将在2个位置检测出的图像加以比较的图。接下来，一边参照图9及图10，一边对在本实施方式的原子探针检查装置1中用来获得修正失真后的再构成图像的动作进行说明。

如上所述，位置敏感型检测器12能够利用位置驱动电路34使位置移动。首先，对位置敏感型检测器12的位置处于图9所示的位置pos1的情况进行说明。此外，图9所示的试样11的形状与图8所示的试样11的形状相同。在该情况下，在位置敏感型检测器12的检测面12a上的点P处检测出的离子的轨道虽然是通过成为该离子的来源的原子所位于的部位的曲率圆即圆702的中心即点O'的轨道621，但被推定为通过沿着球冠形状的圆701的中心即点O的轨道621a。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然原本处于点Q，但进行了错误的再构成而似乎处于点Q'。其结果，获得材料522大于原本大小而经再构成的图像、即包含失真的再构成图像作为图10(b)所示的图像801。此外，为了与图像比较，图10(a)所示的试样11是将图9所示的试样11在平面内旋转90°而示出。

在图10(b)所示的图像801中，图像部分521a是对应于材料521的图像部分，图像部分522a是对应于材料522的图像部分。另外，理想分界525a表示在试样11呈现理想的球冠形状的情况下，位置敏感型检测器12处于位置pos1的位置时经再构成的图像中的材料521与材料522的分界。在该图像801中，图像部分521a与图像部分522a的分界从理想分界525a朝外侧偏移，与材料522对应的图像部分522a大于原本大小而经再构成。

接下来，对位置敏感型检测器12利用位置驱动电路34移动到图9所示的位置pos2的情况进行说明。在该情况下，沿着轨道621飞行来的离子到达位置敏感型检测器12的检测面12a上的点P1。与此相对，假定为沿着轨道621a飞行时的离子将会到达检测面12a上的点P2。此处，基于由处于位置pos2的位置敏感型检测器12检测出的离子的二维位置信息再构成的图像为图10(c)所示的图像802。

在图10(c)所示的图像802中，图像部分521b是对应于材料521的图像部分，图像部分522b是对应于材料522的图像部分。另外，理想分界525b表示在试样11呈现理想的球冠形状的情况下，位置敏感型检测器12处于位置pos2的位置时经再构成的图像中的材料521与材料522的分界。在该图像802中，成为如下结果：与对应于材料521的图像部分521b相比，对应于材料522的图像部分522b的大小相比所述图像801的情况更为扩大。

对这种作为与原本的原子分布不同的包含失真的再构成图像而获得的2个图像801、802进行特征值匹配。通过进行该特征值匹配，能够使图像801、802两者的材料的分界位置对应。通过进行该特征值匹配，能够使对应于材料521的图像部分与对应于材料522的图像部分的分界位置对应。然后，基于特征值匹配的结果，算出2个再构成图像中相互对应的部位(例如材质的分界位置)的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此能够推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心(在图9的例子中为点O')。最后，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，能够获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。

图11是第1实施方式的原子探针检查装置的动作的流程图。一边参照图11，一边对本实施方式的原子探针检查装置1的动作的流程进行说明。

＜步骤S11＞

控制器31的电压控制部211使高电压电源32开始针对试样11的高电压的施加动作。具体来说，高电压电源32按照电压控制部211的控制，开始施加比如产生与试样11的蒸发电场相比稍低的电场的电压。另外，控制器31的激光控制部212使激光装置33开始针对试样11的前端的激光照射。具体来说，激光装置33按照激光控制部212的控制，针对试样11的前端开始脉冲状的激光的照射。然后，移行到步骤S12。

＜步骤S12＞

控制器31的位置控制部213使位置驱动电路34令位置敏感型检测器12移动到特定的第1位置(例如图9所示的位置pos1)(第1条件的一例)。

然后，移行到步骤S13。

＜步骤S13＞

控制器31的检测部201从检测装置35获取利用处于第1位置的位置敏感型检测器12检测出的从试样11脱离的离子的二维位置信息、及该离子从试样11脱离后到达位置敏感型检测器12为止的TOF作为检测信息。然后，控制器31的质量分析部202使用由检测部201获取的TOF，根据电场中的离子的运动方程，算出从试样11脱离的离子的质量数与电荷数的比即m/z，根据该m/z进行特定出构成试样11的材料的元素的质量分析。在该情况下，由检测部201获取的检测信息及由质量分析部202特定出的离子的元素的信息只要利用存储控制部215存储在存储装置36即可。由此，如下所述，能够在获取第2位置上的信息后的再构成处理时，读出并利用存储装置36中存储的信息。然后，移行到步骤S14。

＜步骤S14＞

控制器31的位置控制部213使位置驱动电路34令位置敏感型检测器12移动到与第1位置不同的第2位置(例如图9所示的位置pos2)(第2条件的一例)。然后，移行到步骤S15。

＜步骤S15＞

控制器31的检测部201从检测装置35获取利用处于第2位置的位置敏感型检测器12检测出的从试样11脱离的离子的二维位置信息、及该离子从试样11脱离后到达位置敏感型检测器12为止的TOF作为检测信息。然后，控制器31的质量分析部202使用由检测部201获取的TOF，根据电场中的离子的运动方程，算出从试样11脱离的离子的质量数与电荷数的比即m/z，根据该m/z进行特定出构成试样11的材料的元素的质量分析。然后，移行到步骤S16。

＜步骤S16＞

控制器31的图像制作部203在位置敏感型检测器12处于第1位置的情况下，使用由检测部201获取的离子的二维位置信息及由质量分析部202特定出的该离子的元素的信息，制作(再构成)表示试样11表面的原子的分布的图像作为第1图像。另外，图像制作部203在位置敏感型检测器12处于第2位置的情况下，使用由检测部201获取的离子的二维位置信息及由质量分析部202特定出的该离子的元素的信息，制作(再构成)表示试样11表面的原子的分布的图像作为第2图像。然后，移行到步骤S17。

＜步骤S17＞

控制器31的匹配部204对由图像制作部203制作的2个图像(第1图像、第2图像)进行特征值匹配。然后，移行到步骤S18。

＜步骤S18＞

控制器31的推定部205基于利用匹配部204所获得的2个图像(第1图像、第2图像)的特征值匹配的结果，算出2个图像中相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。然后，移行到步骤S19。

＜步骤S19＞

控制器31的再构成部206使用由检测部201获取的离子的二维位置信息、由质量分析部202特定出的该离子的元素的信息、及由推定部205推定出的各离子的曲率圆的中心的信息，再构成表示试样11表面的原子的分布(原子配置)的图像。再构成部206通过将关于试样11表面的原子的分布进行再构成所得的再构成图像按照时间序列排列，而获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。然后，移行到步骤S20。

＜步骤S20＞

当结束利用原子探针检查装置1的检查(试样11的原子分布的再构成动作)时(步骤S20：是(Yes))，使原子探针检查装置1的动作结束，当继续进行检查时(步骤S20：否(No))，返回到步骤S12。

通过以上的步骤S11～S20的流程，进行利用原子探针检查装置1的检查动作。

如上所述，在本实施方式的原子探针检查装置1中，使位置敏感型检测器12移动到2处位置，在各个位置检测从试样11脱离并飞行的离子的二维位置信息及TOF。另外，根据TOF特定出离子的元素，根据在该2处位置检测出的位置信息及所特定出的元素的信息，制作各个位置的再构成图像。另外，对这些再构成图像进行特征值匹配，基于特征值匹配的结果，算出2个再构成图像中相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，由此获得失真被修正且无由局部倍率不同所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

此外，在本实施方式中，关于位置敏感型检测器12使用在2处位置检测出的检测信息，但并不限定于此。也可为关于位置敏感型检测器12使用在3处以上的位置检测出的检测信息。

＜变化例1＞

关于第1实施方式的变化例1的原子探针检查装置，以与第1实施方式的原子探针检查装置1的不同点为中心进行说明。在第1实施方式中，对使位置敏感型检测器12的位置移动的构成进行了说明。在本变化例中，对使利用电场作用令从试样11脱离的离子折回的(反射的)反射透镜的位置移动的构成进行说明。

图12是表示第1实施方式的变化例1的原子探针检索装置的构成例的图。一边参照图12，一边对本变化例的原子探针检查装置1a的整体构成进行说明。

如图12所示，本变化例的原子探针检查装置1a具有位置敏感型检测器12、反射透镜13、控制器31a、高电压电源32、激光装置33、检测装置35、位置驱动电路37、反射驱动电路37a及存储装置36。此外，关于位置敏感型检测器12、高电压电源32、激光装置33、检测装置35及存储装置36的动作，与第1实施方式相同。

反射透镜13是通过形成特定的电场，使飞行来的离子的轨道折回并朝不同的方向飞行的电子光学装置。具体来说，反射透镜13使飞行来的离子的轨道折回，向前往位置敏感型检测器12的方向飞行。反射透镜13是例如相当于光学系统的反射镜的装置。

控制器31a是负责原子探针检查装置1a整体的控制的控制器。具体来说，控制器31a控制高电压电源32、激光装置33、位置驱动电路37及反射驱动电路37a的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子的分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31a通过将试样11表面的原子分布的图像按照时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。此外，控制器31a的硬件构成与所述图3所示的控制器31的硬件构成相同。

位置驱动电路37是用来按照控制器31a的控制，使反射透镜13的位置移动的驱动电路。具体来说，反射透镜13被固定在实际使其位置移动的致动器，该致动器根据来自位置驱动电路37的驱动信号而驱动，由此使反射透镜13移动。

反射驱动电路37a是为了利用反射透镜13形成电场而施加电流或电压的驱动电路。

图13是表示第1实施方式的变化例1的控制器的功能区块的构成例的图。一边参照图13，一边对本变化例的控制器31a的功能区块的构成及动作进行说明。

如图13所示，本变化例的控制器31a具有检测部201、质量分析部202(特定部)、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214、存储控制部215、位置控制部216(变动部的一例，第2位置控制部)及反射控制部216a。此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214及存储控制部215的动作与所述图4中说明的动作相同。这些处理部包含集成电路及/或计算机可读的存储媒体中所存储的CPU可执行的命令，且能够执行以下所记载的处理的命令。

位置控制部216为如下功能部：通过进行位置驱动电路37的动作控制来控制反射透镜13的移动动作。位置控制部216是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

反射控制部216a为如下功能部：通过进行反射驱动电路37a的动作控制来控制利用反射透镜13的电场的形成动作。反射控制部216a是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、位置控制部216及反射控制部216a的一部分或全部也可通过FPGA或ASIC等硬件电路而非软件即程序来实现。

另外，图13所示的控制器31a的各功能部概念性地示出了功能，并不限定于这种构成。例如，也可将图13所示的控制器31a中以独立功能部的形式图示出的多个功能部构成为1个功能部。另一方面，也可将图13所示的控制器31a中1个功能部所具有的功能分割为多个，而构成为多个功能部。

图14是说明第1实施方式的变化例1中使反射透镜移动的动作的图。接下来，一边参照图14，一边对在本变化例的原子探针检查装置1a中使反射透镜13移动的动作进行说明。

如上所述，反射透镜13能够利用位置驱动电路37使位置移动。如图14所示，当反射透镜13处于特定位置(第1条件的一例，第1位置)时，例如，以沿着轨道631～633的方式通过电场蒸发从试样11脱离的离子因由反射透镜13形成的电场而像轨道631～633那样折回，并前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下，如图9等所示，当试样11为从球冠形状变化为比如表面的各位置的局部倍率不同(曲率不同)的形状时，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含失真的再构成图像。

接下来，当反射透镜13处于与所述特定位置不同的位置(图14的例子中，与该特定位置相比远离试样11的位置)(第2条件的一例，第2位置)时，以沿着轨道631a～633a的方式通过电场蒸发从试样11脱离的离子因由反射透镜13形成的电场而像轨道631a～633a那样折回，并前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下也同样地，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但是被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含与所述反射透镜13处于特定位置的情况不同的失真的再构成图像。

然后，匹配部204对这种作为与原本的原子分布不同的包含失真的再构成图像而获得的2个图像进行特征值匹配。通过进行该特征值匹配，能够使2个图像两者的材料的分界位置对应。通过进行该特征值匹配，能够使对应于多种材料的图像部分的分界的位置对应。然后，推定部205基于特征值匹配的结果，算出在2个再构成图像中相互对应的部位(例如材质的分界位置)的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。最后，再构成部206使用由推定部205推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，由此获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。

如上所述，通过使反射透镜13的位置移动而非使位置敏感型检测器12的位置移动来使离子的轨道发生变化，能够在检测面12a的不同位置检测出从试样11上的同一位置脱离的离子。由此，能够获得2个伴有失真的再构成图像，且能够通过特征值匹配特定出相互对应的部位。然后，算出相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，而获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

此外，在本变化例中，使用反射透镜13在2处位置由位置敏感型检测器12分别检测出的检测信息，但并不限定于此。也可为使用反射透镜13在3处以上的位置由位置敏感型检测器12分别检测出的检测信息。

另外，当改变反射透镜13的位置而改变离子的轨道时，有离子的轨道偏离位置敏感型检测器12的检测面12a而导致产率下降的情况，所以较理想的是组合并利用修正所述情况的器件。作为具体的器件，可列举：设置使反射透镜13的位置移动并且使反射透镜13的反射面略微倾斜的机构；与反射透镜13的移动连动地使位置敏感型检测器12的位置移动；使用具有较宽的检测面12a的位置敏感型检测器12；或设置用来使轨道在检测面12a的近前进一步弯曲的静电透镜或电磁透镜等光学元件。

＜变化例2＞

关于第1实施方式的变化例2，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。在第1实施方式的原子探针检查装置1中，通过检测因电场蒸发而从包含多种材料的试样11脱离的离子，获得2个经标记的再构成图像，通过特征值匹配将各部位建立对应，算出失真量。也就是说，原子探针检查装置1具有通过使用已检测出的TOF的质量分析来特定出构成试样11的各材料的元素的功能。在本变化例中，对当使用不具有原子探针检查装置1所具有的利用该TOF的质量分析的功能的FIM(场离子显微镜)时获得再构成图像的动作进行说明。

图15是表示利用FIM所获得的图像的一例的图。本变化例的FIM不具有利用质量分析进行的元素的特定功能，因此例如为利用位置敏感型检测器12检测通过电场蒸发从由单一材料构成的试样的前端脱离的离子的二维位置，并对试样表面的原子分布进行再构成的装置。因此，本变化例的FIM的控制器的功能区块的构成例如只要设为图4所示的原子探针检查装置1的控制器31的功能区块中的除质量分析部202以外的构成即可。

将这种利用FIM所获得的由单一材料构成的试样表面的再构成图像(FIM图像)的一例示于图15中。如图15所示的FIM图像531，利用FIM所获得的再构成图像是以根据构成试样的原子的结晶构造等而伴有花样(图案)的图像的形式获得。

但，像所述实施方式中所作说明那样，在试样的前端伴随各种因素，为表面的各位置的局部倍率不同的形状而非球冠形状的情况下，经再构成的图像包含失真，未成为反映出原本的原子分布的图像。在该情况下，与所述实施方式或变化例1同样地，获得包含失真的2个再构成图像，并进行特征值匹配。如图15所示，即使设为试样由单一材料构成，也能够通过基于FIM图像中所包含的图案的特征值匹配，将2个图像的各部位建立对应。然后，推定部205基于特征值匹配的结果，算出2个再构成图像中相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样上的点的曲率圆的中心。最后，再构成部206通过使用由推定部205推定出的离子脱离后的试样上的点的曲率圆的中心进行再构成，能够获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。像这样，对关于由单一材料构成的试样的原子的位置(分布)进行再构成所得的图像，也能够修正伴随试样的局部倍率而产生的失真。

(第2实施方式)

对于第2实施方式的原子探针检查装置，以与第1实施方式的原子探针检查装置1的不同点为中心进行说明。在第1实施方式中，对通过利用位置驱动电路34使位置敏感型检测器12的位置移动而获得2个再构成图像的构成进行了说明。在本实施方式中，对位置敏感型检测器12的位置设为固定，通过利用电磁透镜的作用改变离子的轨道而获得不同的2个再构成图像的构成进行说明。

图16是表示第2实施方式的原子探针检查装置的构成例的图。一边参照图16，一边对本实施方式的原子探针检查装置1b的整体构成进行说明。

如图16所示，本实施方式的原子探针检查装置1b具有位置敏感型检测器12、电磁透镜14、控制器31b、高电压电源32、激光装置33、检测装置35、透镜驱动电路38及存储装置36。此外，关于位置敏感型检测器12、高电压电源32、激光装置33、检测装置35及存储装置36的动作，与第1实施方式相同。

电磁透镜14是通过在环形的线圈中流通电流而形成磁场，使穿过该线圈的离子的轨道发生改变并聚焦的电子光学装置。电磁透镜14例如相当于光学系统的凸透镜。

控制器31b是负责原子探针检查装置1b整体的控制的控制器。具体来说，控制器31b控制高电压电源32、激光装置33、检测装置35及透镜驱动电路38的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子的分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31b通过将试样11表面的原子分布的图像按照时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。此外，控制器31b的硬件构成与所述图3所示的控制器31的硬件构成相同。

透镜驱动电路38是为了利用电磁透镜14形成磁场而施加电流或电压的驱动电路。

图17是表示第2实施方式的控制器的功能区块的构成例的图。一边参照图17，一边对本实施方式的控制器31b的功能区块的构成及动作进行说明。

如图17所示，本实施方式的控制器31b具有检测部201、质量分析部202(特定部)、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214、存储控制部215及透镜控制部217(变动部的一例)。此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214及存储控制部215的动作与所述图4中说明的动作相同。这些处理部包含集成电路及/或计算机可读的存储媒体中所存储的CPU可执行的命令，且能够执行以下所记载的处理的命令。

透镜控制部217为如下功能部：通过进行透镜驱动电路38的动作控制来控制电磁透镜14的磁场的形成动作。透镜控制部217是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212及透镜控制部217的一部分或全部也可通过FPGA或ASIC等硬件电路而非软件即程序来实现。

另外，图17所示的控制器31b的各功能部概念性地示出了功能，并不限定于这种构成。例如，也可将图17所示的控制器31b中作为独立功能部图示出的多个功能部构成为1个功能部。另一方面，也可将图17所示的控制器31b中1个功能部所具有的功能分割为多个，而构成为多个功能部。

图18是说明第2实施方式中利用电磁透镜使轨道发生变化的动作的图。接下来，一边参照图18，一边对在本实施方式的原子探针检查装置1b中利用电磁透镜14使离子的轨道发生变化的动作进行说明。此外，图18所示的试样11的形状与所述图8所示的试样11的形状相同。

首先，对无在电磁透镜14的线圈中流通的电流而未形成磁场的情况(第1条件的一例)进行说明。在该情况下，在位置敏感型检测器12的检测面12a上的点P处检测出的离子的轨道虽然是通过成为该离子的来源的原子所位于的部位的曲率圆即圆702的中心即点O'的轨道611，但被推定为通过沿着球冠形状的圆701的中心即点O的轨道611a。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然原本处于点Q，但进行了错误的再构成而似乎处于点Q'。其结果，获得材料522大于原本大小而经再构成的图像、即包含失真的再构成图像(例如所述图10(b)所示的图像801)。

接下来，对通过利用透镜控制部217的透镜驱动电路38的控制而在电磁透镜14的线圈中流通电流，由此形成磁场的情况(第2条件的一例)进行说明。在该情况下，沿着轨道611飞行到电磁透镜14为止的离子当达到受到电磁透镜14的磁场的影响的位置时，因电磁透镜14的聚焦效果而朝轨道641弯曲并到达检测面12a上的点P1。与此相对，假定为沿着轨道611a飞行时的离子会因电磁透镜14的聚焦效果而朝轨道641a弯曲并到达检测面12a上的点P2。像这样，在利用电磁透镜14形成着磁场的情况下，基于由位置敏感型检测器12检测出的离子的二维位置信息再构成的图像与在试样11为球冠形状的情况下再构成的图像相比包含失真。

然后，匹配部204对这种作为与原本的原子分布不同的包含失真的再构成图像而获得的2个图像进行特征值匹配。通过进行该特征值匹配，能够使2个图像两者的材料的分界位置对应。通过进行该特征值匹配，能够使对应于多种材料的图像部分的分界的位置对应。然后，推定部205基于特征值匹配的结果，算出在2个再构成图像中相互对应的部位(例如材质的分界位置)的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。最后，再构成部206使用由推定部205推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，由此获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。

如上所述，通过利用电磁透镜14而非位置敏感型检测器12的位置来形成磁场，能够在检测面12a的不同位置检测出从试样11上的同一位置脱离的离子。由此，能够获得2个伴有失真的再构成图像，且能够通过特征值匹配特定出相互对应的部位。然后，算出相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，而获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

另外，因无需像第1实施方式那样使位置敏感型检测器12在真空槽10内移动，所以与第1实施方式相比，能够减少发尘的风险，进而，能够节省用来设置位置敏感型检测器12的可动区域的空间。

此外，关于电磁透镜14，通常所形成的磁场的大小与磁束密度的关系具有磁滞，所以施加到电磁透镜14的电压或电流较理想的是设为像正弦波那样的周期性信号。

另外，在本实施方式中，使用在未由电磁透镜14形成磁场的情况下及形成了磁场的情况下所获得的检测信息，但并不限定于此。也可将所形成的磁场的强度设为2种(第1条件及第2条件的一例)，使用利用各磁场所获得的检测信息。另外，作为用于再构成的检测信息并不限定于2种，也可为使用在3种以上的磁场状态下获得的检测信息。

＜变化例1＞

关于第2实施方式的变化例1的原子探针检查装置，以与第2实施方式的原子探针检查装置1b的不同点为中心进行说明。在第2实施方式中，对利用设置在偏靠位置敏感型检测器12的位置的电磁透镜14改变离子的轨道的构成进行了说明。在本变化例中，对利用设置在偏靠试样11的位置的聚光透镜改变离子的轨道的构成进行说明。

图19是表示第2实施方式的变化例1的原子探针检查装置的构成例的图。一边参照图19，一边对本变化例的原子探针检查装置1c的整体构成进行说明。

如图19所示，本变化例的原子探针检查装置1c具有位置敏感型检测器12、聚光透镜15、控制器31c、高电压电源32、激光装置33、检测装置35、透镜驱动电路38a及存储装置36。此外，关于位置敏感型检测器12、高电压电源32、激光装置33、检测装置35及存储装置36的动作，与第2实施方式相同。

聚光透镜15是使从试样11脱离的离子的轨道聚焦的电子光学装置。聚光透镜15是例如通过在环形的线圈中流通电流而形成磁场的电磁透镜。

控制器31c是控制原子探针检查装置1c整体的控制器。具体来说，控制器31c控制高电压电源32、激光装置33、检测装置35及透镜驱动电路38a的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子的分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31c通过将试样11表面的原子分布的图像按照时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。此外，控制器31c的硬件构成与所述图3所示的控制器31的硬件构成相同。

另外，控制器31c的功能区块的构成与图17所示的控制器31b相同。其中，透镜控制部217只要设为代替透镜驱动电路38，在本变化例中进行透镜驱动电路38a的动作控制，且控制聚光透镜15的磁场的形成动作者即可。

在如上所述的原子探针检查装置1c的构成中，代替原子探针检查装置1b的电磁透镜14，使用聚光透镜15来改变离子的轨道。像这样，通过利用聚光透镜15形成磁场，能够在检测面12a的不同位置检测出从试样11上的同一位置脱离的离子。由此，能够获得2个伴有失真的再构成图像，且能够通过特征值匹配特定出相互对应的部位。然后，算出相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，而获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

＜变化例2＞

关于第2实施方式的变化例2的原子探针检查装置，对与第2实施方式的原子探针检查装置1b的不同点为中心进行说明。在第2实施方式中，对通过利用电磁透镜14形成磁场使离子的轨道发生变化的构成进行了说明。在本变化例中，对通过在离子的轨道的中途形成电场而使离子的轨道发生变化的构成进行说明。

图20是表示第2实施方式的变化例2的原子探针检查装置的构成例的图。一边参照图20，一边对本变化例的原子探针检查装置1d的整体构成进行说明。

如图20所示，本变化例的原子探针检查装置1d具有位置敏感型检测器12、阳极16a、阴极16b、控制器31d、高电压电源32、激光装置33、检测装置35、电场驱动电路39及存储装置36。此外，关于位置敏感型检测器12、高电压电源32、激光装置33、检测装置35及存储装置36的动作，与第2实施方式相同。

阳极16a及阴极16b是用于如下用途的电极：形成用来改变从试样11向位置敏感型检测器12飞行的离子的轨道的电场。阳极16a是用来形成电场的正极，阴极16b是负极且接地。由阳极16a及阴极16b形成的电场的作用例如相当于光学系统的棱镜。

控制器31d是负责原子探针检查装置1d整体的控制的控制器。具体来说，控制器31d控制高电压电源32、激光装置33及电场驱动电路39的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子的分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31d通过将试样11表面的原子分布的图像按照时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。此外，控制器31d的硬件构成与所述图3所示的控制器31的硬件构成相同。

电场驱动电路39为如下驱动电路：为了按照控制器31d的控制，在阳极16a与阴极16b之间形成电场，而对阳极16a施加电压。

图21是表示第2实施方式的变化例2的控制器的功能区块的构成例的图。一边参照图21，一边对本变化例的控制器31d的功能区块的构成及动作进行说明。

如图21所示，本变化例的控制器31d具有检测部201、质量分析部202(特定部)、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214、存储控制部215及电场控制部218(变动部的一例)。此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214及存储控制部215的动作与所述图4中说明的动作相同。这些处理部包含集成电路及/或计算机可读的存储媒体中所存储的CPU可执行的命令，且能够执行以下所记载的处理的命令。

电场控制部218为如下功能部：通过进行电场驱动电路39的动作控制来控制阳极16a及阴极16b的电场的形成动作。电场控制部218是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212及电场控制部218的一部分或全部也可通过FPGA或ASIC等硬件电路而非软件即程序来实现。

另外，图21所示的控制器31d的各功能部概念性地示出了功能，并不限定于这种构成。例如，也可将作为图21所示的控制器31d中以独立功能部的形式图示出的多个功能部构成为1个功能部。另一方面，也可将图21所示的控制器31d中1个功能部所具有的功能分割为多个，而构成为多个功能部。

图22是说明第2实施方式的变化例2中利用电场使轨道发生变化的动作的图。一边参照图22，一边对在本变化例的原子探针检查装置1d中利用电场使轨道发生变化的动作进行说明。

首先，对在阳极16a与阴极16b之间未形成电场的情况(第1条件的一例)进行说明。在该情况下，如图22所示，通过电场蒸发从试样11脱离的离子例如以沿着轨道651～653的方式、即无电场的影响而直线地飞行，前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下，如图9等所示，当试样11从球冠形状变化为比如表面的各位置的局部倍率不同(曲率不同)的形状时，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但是被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含失真的再构成图像。

接下来，对在阳极16a与阴极16b之间形成了电场的情况(第2条件的一例)进行说明。在该情况下，如图22所示，通过电场蒸发从试样11脱离的离子例如以沿着像轨道651a～653a那样因电场而弯曲的轨道，前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下也同样地，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但是被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含与在所述阳极16a与阴极16b之间未形成电场的情况不同的失真的再构成图像。

然后，匹配部204对这种作为与原本的原子分布不同的包含失真的再构成图像而获得的2个图像进行特征值匹配。通过进行该特征值匹配，能够使2个图像两者的材料的分界位置对应。通过进行该特征值匹配，能够使对应于多种材料的图像部分的分界的位置对应。然后，推定部205基于特征值匹配的结果，算出在2个再构成图像中相互对应的部位(例如材质的分界位置)的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。最后，再构成部206使用由推定部205推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，由此获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。

如上所述，通过利用阳极16a及阴极16b形成电场而非利用电磁透镜14产生磁场，能够在检测面12a的不同位置检测出从试样11上的同一位置脱离的离子。由此，能够获得2个伴有失真的再构成图像，且能够通过特征值匹配特定出相互对应的部位。然后，算出相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，而获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

另外，因无需像第1实施方式那样使位置敏感型检测器12在真空槽10内移动，所以与第1实施方式相比，能够减少发尘的风险，进而，能够节省用来设置位置敏感型检测器12的可动区域的空间。

此外，在本变化例中，使用未由阳极16a及阴极16b形成电场的情况下及形成了电场的情况下所获得的检测信息，但并不限定于此。也可为将所形成的电场的强度设为2种(第1条件及第2条件的一例)，并使用利用各电场所获得的检测信息。另外，作为用于再构成的检测信息并不限定于2种，也可使用在3种以上的电场状态下获得的检测信息。

＜变化例3＞

关于第2实施方式的变化例3的原子探针检查装置，以与第2实施方式的原子探针检查装置1b的不同点为中心进行说明。在第2实施方式中，对通过利用电磁透镜14形成磁场使离子的轨道发生变化的构成进行了说明。在本变化例中，对利用反射透镜的电场的作用使从试样11脱离的离子折回的(反射的)构成进行说明。

图23是表示第2实施方式的变化例3的原子探针检查装置的构成例的图。一边参照图23，一边对本变化例的原子探针检查装置1e的整体构成进行说明。

如图23所示，本变化例的原子探针检查装置1e具有位置敏感型检测器12、反射透镜13a、控制器31e、高电压电源32、激光装置33、检测装置35、反射驱动电路37b及存储装置36。此外，关于位置敏感型检测器12、高电压电源32、激光装置33、检测装置35及存储装置36的动作，与第2实施方式相同。

反射透镜13a是通过形成特定的电场，使飞行来的离子的轨道折回后朝不同的方向飞行的电子光学装置。具体来说，反射透镜13a使飞行来的离子的轨道折回，向前往位置敏感型检测器12的方向飞行。反射透镜13a是例如相当于光学系统的反射镜的装置。

控制器31e是负责原子探针检查装置1e整体的控制的控制器。具体来说，控制器31e控制高电压电源32、激光装置33及反射驱动电路37b的动作，并且进行根据利用检测装置35所获得的信息计算试样11表面的原子的分布(位置)并制成图像的再构成处理。另外，控制器31e通过将试样11表面的原子分布的图像按照时间序列排列，能够获得表示试样11的三维原子分布的三维映射。此外，控制器31e的硬件构成与所述图3所示的控制器31的硬件构成相同。

反射驱动电路37b是为了利用反射透镜13a形成电场而施加电流或电压的驱动电路。

图24是表示第2实施方式的变化例3的控制器的功能区块的构成例的图。一边参照图24，一边对本变化例的控制器31e的功能区块的构成及动作进行说明。

如图24所示，本变化例的控制器31e具有检测部201、质量分析部202(特定部)、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214、存储控制部215及反射控制部216b(变动部的一例)。此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212、通信部214及存储控制部215的动作与所述图4中说明的动作相同。这些处理部包含集成电路及/或计算机可读的存储媒体中所存储的CPU可执行的命令，且能够执行以下所记载的处理的命令。

反射控制部216b为如下功能部：通过进行反射驱动电路37b的动作控制，来控制利用反射透镜13a的电场的形成动作。反射控制部216b是通过利用图3所示的CPU101执行程序而实现。

此外，检测部201、质量分析部202、图像制作部203、匹配部204、推定部205、再构成部206、电压控制部211、激光控制部212及反射控制部216b的一部分或全部也可通过FPGA或ASIC等硬件电路而非软件即程序来实现。

另外，图24所示的控制器31e的各功能部概念性地示出了功能，并不限定于这种构成。例如，也可将作为图24所示的控制器31e中以独立功能部的形式图示出的多个功能部构成为1个功能部。另一方面，也可将图24所示的控制器31e中1个功能部所具有的功能分割为多个，而构成为多个功能部。

图25是说明第2实施方式的变化例3中利用反射透镜使轨道发生变化的动作的图。一边参照图25，一边对在本变化例的原子探针检查装置1e中利用反射透镜13a使轨道发生变化的动作进行说明。

如图25所示，当利用反射透镜13a形成了特定的电场时(第1条件的一例)，以沿着轨道631～633的方式通过电场蒸发从试样11脱离的离子因由反射透镜13a形成的电场，而像轨道631～633那样折回，前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下，如图9等所示，当试样11从球冠形状变化为比如表面的各位置的局部倍率不同(曲率不同)的形状时，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但是被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含失真的再构成图像。

接下来，当由反射透镜13a形成了与所述特定的电场不同大小的电场时(第2条件的一例)，以沿着轨道631～633的方式通过电场蒸发从试样11脱离直到反射透镜13a为止的离子因与由反射透镜13a形成的所述特定的电场不同大小的电场，而像轨道631b～633b那样折回，前往位置敏感型检测器12，由检测面12a检测出。在该情况下也同样地，在检测面12a的特定位置检测出的离子虽然是从具有与沿着球冠形状的圆的中心不同的中心的曲率圆上的点飞行的离子，但是被推定为从沿着该球冠形状的圆的中心飞行来的离子。于是，成为该离子的来源的原子的试样11上的位置虽然处于该曲率圆上的点，但由图像制作部203进行了错误的再构成而似乎处于沿着球冠形状的圆上。其结果，获得包含与由所述反射透镜13a形成所述特定的电场的情况不同的失真的再构成图像。

然后，匹配部204对这种作为与原本的原子分布不同的包含失真的再构成图像而获得的2个图像进行特征值匹配。通过进行该特征值匹配，能够使2个图像两者的材料的分界位置对应。通过进行该特征值匹配，能够使对应于多种材料的图像部分的分界的位置对应。然后，推定部205基于特征值匹配的结果，算出在2个再构成图像中相互对应的部位(例如材质的分界位置)的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。最后，再构成部206使用由推定部205推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，由此获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。

如上所述，通过利用反射透镜13a形成电场而非利用电磁透镜14产生磁场来使离子的轨道发生变化(折回)，能够在检测面12a的不同位置检测出从试样11上的同一位置脱离的离子。由此，能够获得2个伴有失真的再构成图像，且能够通过特征值匹配特定出相互对应的部位。然后，算出相互对应的部位的失真量，使用该失真量进行离子的轨道计算，由此推定与该部位对应的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心。进而，通过使用像这样推定出的离子脱离后的试样11上的点的曲率圆的中心进行再构成，而获得失真被修正且无由局部倍率所致的误差的再构成图像。由此，能够对关于试样11的原子的位置(分布)进行再构成所得图像修正伴随试样11的局部倍率而产生的失真。

此外，在本变化例中，将由反射透镜13a形成的电场的大小设为2种，使用在各电场下检测出的检测信息，但并不限定于此。也可将由反射透镜13a形成的电场的大小设为3种以上，使用在各电场下分别检测出的检测信息。

另外，当使反射透镜13a的电场的大小发生变动而使离子的轨道改变时，有离子的轨道偏离位置敏感型检测器12的检测面12a而导致产率下降的情况，所以较理想的是与所述第1实施方式的变化例1同样地，组合并利用修正所述情况的器件。

此外，利用所述各实施方式及各变化例的原子探针检查装置或FIM(场离子显微镜)执行的程序例如也可设为预先组装在ROM等而提供。

另外，利用所述各实施方式及各变化例的原子探针检查装置或FIM(场离子显微镜)执行的程序也可构成为以能够安装的形式或能够执行的形式的文件记录在CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory，光盘-只读存储器)、软盘(FD)、CD-R(Compact Disc-Recordable，可读光盘)、DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能盘)等计算机可读的记录媒体并以计算机程序产品的形式提供。

另外，也可构成为通过将利用所述各实施方式及各变化例的原子探针检查装置或FIM(场离子显微镜)执行的程序存储在与因特网等网络连接的计算机上，经由网络下载而提供。另外，也可构成为经由因特网等网络提供或散布利用所述各实施方式及各变化例的原子探针检查装置或FIM(场离子显微镜)执行的程序。

另外，利用所述各实施方式及各变化例的原子探针检查装置或FIM(场离子显微镜)执行的程序能够使计算机作为所述各功能部发挥功能。该计算机的CPU能够从计算机可读的存储媒体将程序读出到主存储装置上而执行。

对本发明的实施方式及变化例进行了说明，但这些实施方式及变化例是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式及变化例能以其它各种方式实施，且能于不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换及变更。这些实施方式及变化例包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

[符号的说明]

1、1a～1e 原子探针检查装置

10 真空槽

11 试样

12 位置敏感型检测器

12a 检测面

13、13a 反射透镜

14 电磁透镜

15 聚光透镜

16a 阳极

16b 阴极

31、31a～31e 控制器

32 高电压电源

33 激光装置

33a 脉冲状激光

34 位置驱动电路

35 检测装置

36 存储装置

37 位置驱动电路

37a、37b 反射驱动电路

38、38a 透镜驱动电路

39 电场驱动电路

41 信息处理装置

101 CPU

102 ROM

103 RAM

104 输入输出I/F

105 控制电路I/F

106 通信I/F

201 检测部

202 质量分析部

203 图像制作部

204 匹配部

205 推定部

206 再构成部

211 电压控制部

212 激光控制部

213 位置控制部

214 通信部

215 存储控制部

216 位置控制部

216a、216b 反射控制部

217 透镜控制部

218 电场控制部

501 离子

502、503 原子

511 第1材料

511a 第1材料图像

512 第2材料

512a 第2材料图像

513 第3材料

513a 第3材料图像

521、522 材料

521a、522a 图像部分

521b、522b 图像部分

525a、525b 理想分界

531 FIM图像

601 轨道

611、611a 轨道

621、621a 轨道

631～633 轨道

631a～633a 轨道

631b～633b 轨道

641、641a 轨道

651～653 轨道

651a～653a 轨道

701、702 圆

801、802 图像