JP2004095191A - 電子顕微鏡の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】煩わしいつまみの操作による調整作業を減少させ、コンピュータによる操作を増やすことによって電子顕微鏡の操作性を向上させ、また初心者の電子顕微鏡の習熟度を早めることができる電子顕微鏡の調整方法を実現する。
【解決手段】倍率可変のためのボタンＣ１の位置に、ポインター５２を移動させ、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、倍率可変モードに入ったことを認識し、メモリー４５の像倍率データが記憶されている記憶領域４５ａにアクセスできる状態とされる。ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、所定の倍率となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【選択図】 図３
【解決手段】倍率可変のためのボタンＣ１の位置に、ポインター５２を移動させ、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、倍率可変モードに入ったことを認識し、メモリー４５の像倍率データが記憶されている記憶領域４５ａにアクセスできる状態とされる。ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、所定の倍率となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサレンズ、対物レンズにより電子ビームを試料上に集束し、試料を透過した電子を結像させるようにした透過型電子顕微鏡や、細く集束された電子ビームを試料上で走査し、試料から発生した２次電子などの信号を検出し、検出信号を電子ビームの走査に同期して表示するようにした走査電子顕微鏡等の電子顕微鏡の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡には大きく分けて、透過電子顕微鏡と走査電子顕微鏡がある。透過電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームをコンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に集束し、試料を透過、散乱された電子を、蛍光板、写真フィルム、あるいは、ＴＶカメラ上に結像させるようにしている。
【０００３】
このような透過電子顕微鏡では、像の倍率を観察目的によって変化できるように構成され、また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスも任意に変化できるように構成されている。この透過電子顕微鏡の倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータは、透過電子顕微鏡のオペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを調整することによって任意に変化できるようにしている。
【０００４】
例えば、倍率つまみを右側に回転させれば、その回転量にともなって、結像レンズ径の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が倍率が高くなるように変化させられる。また、倍率つまみを左側に回転させれば、その回転量にともなって、結像レンズ径の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が倍率が高くなるように変化させられる。フォーカス調整においても同様に、つまみの回転により、フォーカスに影響を与えるレンズ系の各レンズの励磁強度が変化させられ、試料に照射される電子ビームのフォーカスの状態が変化させられる。
【０００５】
一方、走査電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に細く絞った電子ビームを照射することによって、この試料から発生した２次電子や反射電子、試料を透過した電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給し、試料の走査電子顕微鏡像を表示するようにしている。
【０００６】
このような走査電子顕微鏡では、像の倍率を観察目的によって変化できるように構成され、また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスも任意に変化できるように構成されている。この走査電子顕微鏡の倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータは、走査電子顕微鏡のオペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを調整することによって任意に変化できるようにしている。
【０００７】
例えば、倍率つまみを右側に回転させれば、その回転量にともなって、試料に照射される一次電子ビームの２次元走査範囲が変化させられ、表示画面上の像の倍率が変化させられる。また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスの調整も、フォーカス調整つまみを調整することにより、コンデンサレンズと対物レンズより成る照射レンズ系の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が変化させられ、試料に照射される電子ビームのフォーカスの状態が変化させられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近代的なコンピュータコントロール可能な電子顕微鏡においても、倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータを変化させる際には、オペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを回転あるいはスライドさせて行なっている。このつまみの変化は、コンピュータが読み取り、このコンピュータの制御により、その変化量に応じて電子顕微鏡の各レンズ等のパラメータを変化させている。
【０００９】
しかしながら、最新の電子顕微鏡では、オペレータが調整すべきパラメータを変化させるために、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介して行なうことが可能となってきた。このＧＵＩを用いて調整するパラメータの数が増すことによって、オペレーションパネル上のつまみの数を減らすことができる。この結果、オペレータが行なう操作を簡略化することができると共に、コストダウンを図ることもできるようになった。更に、コンピュータ自体の操作に関しては、多くのオペレータの習熟度が高く、電子顕微鏡の操作をコンピュータにより行なうことで、オペレータの電子顕微鏡の操作を習熟することが早くなることが期待される。
【００１０】
このように、電子顕微鏡の操作の多くをコンピュータにより行なうことができれば、その効果は大きい。例えば、コンピュータコントロールが可能な電子顕微鏡において、電子顕微鏡を操作しているときには、マウス等のポインターは常時オペレータが握って操作しているものである。
【００１１】
もし、電子顕微鏡につまみが配置してあるオペレーションパネルが装着してあり、オペレータがこのつまみを調整しなければならない操作を行なうことになった場合には、オペレータは、マウスから手を離さざるを得ず、操作が煩わしいものとなる。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、煩わしいつまみの操作による調整作業を減少させ、コンピュータによる操作を増やすことによって電子顕微鏡の操作性を向上させ、また初心者の電子顕微鏡の習熟度を早めることができる電子顕微鏡の調整方法を実現するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく電子顕微鏡の調整方法は、電子ビームを発生し加速する電子銃と、電子銃からの電子ビームを試料上に集束するためのレンズ系と、試料を透過した電子を結像する結像レンズ系とを備えており、各レンズ系に含まれるレンズの強度をコンピュータによって制御し得る電子顕微鏡において、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにしたことを特徴としている。
【００１４】
本発明では、コンピュータのディスプレイ上に、少なくとも１次元的に変化させる調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにした。
【００１５】
また、本発明では、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせた。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に基づく走査透過電子顕微鏡の一例を示したもので、この顕微鏡では、電子ビームを試料上で走査し、試料表面からの２次電子に基づく走査電子顕微鏡像と、同じく電子ビームを試料上で走査し、試料を透過した電子に基づく走査透過電子顕微鏡像と、電子ビームを走査せず、試料を透過した電子に基づく透過電子顕微鏡像の複数の像の観察ができるように構成されている。
【００１７】
図において、電子顕微鏡カラム１の上部に配置された電子銃２から発生した電子ビームＥＢは、加速管３によって加速される。加速管３によって例えば５０ｋＶに加速された電子ビームは、第１のコンデンサレンズ４と第２のコンデンサレンズ５によって集束される。
【００１８】
コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの中心部分は、コンデンサレンズアパーチャ６の開口を通り、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャ５によって遮蔽するようにしている。なお、コンデンサレンズアパーチャ６には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。加速管３とコンデンサレンズ４との間には、電子銃２から発生し、加速管３によって加速された電子ビームの軸ずれを補正するための一対のアライメントコイル７，８が配置されている。
【００１９】
コンデンサレンズアパチャー６の開口を通過した電子ビームは、コンデンサミニレンズ９によって電子ビームのフォーカスの微調整がなされた後、対物レンズ１０の磁場中に配置された試料１１に照射される。コンデンサレンズアパーチャ６と試料１１との間には、コンデンサレンズの非点収差を補正するための非点収差補正レンズ１３、コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの軸ずれを補正するためのアライメントコイル１４、１５が配置されている。なお、アライメントコイル１４、１５は、走査像観察モードの際には、電子ビームの２次元走査用のコイルとしても動作する。
【００２０】
対物レンズ１０による試料１１の前方磁場は、電子ビームのフォーカスに寄与し、試料１１の後方磁場は、後段の中間レンズ１６、１７、１８と投影レンズ１９とによって結像レンズ系を構成する。なお、対物レンズ１０の前方には、対物レンズアパーチャ２０が配置されており、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャ２０によって遮蔽するようにしている。なお、対物レンズアパーチャ２０には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。また、対物レンズ１０とアパーチャ２１との間には、対物レンズ１０の磁場の微調整をするための対物ミニレンズ２２が配置されている。
【００２１】
更に、対物レンズアパーチャ２０の下部には、対物レンズ１０の非点収差を補正するための非点収差補正レンズ２３、イメージシフトコイル２４、２５が設けられている。また、投影レンズ１９の後段には、電子ビームの軸合わせ用のアライメントコイル２６が配置されている。
【００２２】
試料１１の上部には、２次電子検出器２７が設けられている。この２次電子検出器は、走査電子顕微鏡像観察モードの際に動作させられるもので、例えば、シンチレータと光電子増倍管より構成される検出器が用いられ、試料からの２次電子を加速してシンチレータに導くようにされている。
【００２３】
また、結像レンズ系の後段には、上から順番に、ＣＣＤカメラのごとき第１のＴＶカメラ２８、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０、ＣＣＤカメラのごとき第２のＴＶカメラ３１が配置されている。第１のＴＶカメラ２８は、駆動機構３２によって光軸上に挿脱可能に構成されている。また、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０は、それぞれ駆動機構３３、３４によって光軸上に挿脱可能に構成されている。更に、第２のＴＶカメラ３１は、駆動機構３５によって光軸上に挿脱可能に構成されている。
【００２４】
カラム１内のレンズ、すなわち、コンデンサレンズ４、５、コンデンサレンズミニレンズ９、対物レンズ１０、対物レンズミニレンズ２２、中間レンズ１６、１７、１８、投影レンズ１９および非点収差補正レンズ１３、２３には、レンズ電源３６から励磁電流が供給される。また、前記電子銃２と加速管３には、高電圧電源３７から所望の高電圧が印加される。
【００２５】
更に、電子銃アライメントコイル７、８、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５、イメージシフトコイル２４、２５、投影レンズアライメントコイル２６には、アライメント電源３８からそれぞれ所望の電流が流され、それに伴って各コイルにより発生した磁場により電子ビームは適宜軸ズレが補正され、また像の位置が移動させられる。
【００２６】
また、２次電子検出器２７の駆動機構３２、第１のＴＶカメラ２８の駆動機構３３ａ、暗視野像観察用検出器２９の駆動機構３４、明視野像観察用検出器３０の駆動機構３５、第２のＴＶカメラ３１の駆動機構３３ｂは、検出器駆動電源３９からの駆動電圧により、選択的に駆動され、特定の検出器のみが光軸に配置されるか、光軸に接近させられるように構成されている。
【００２７】
また、第１のＴＶカメラ２８および第２のＴＶカメラ３１からの透過電子顕微鏡像信号取得のためのＴＶ電源４０が備えられており、また、２次電子検出器２７、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０からの走査像信号は、増幅器４１に供給される。
【００２８】
また、カラム１内の光軸に沿って配置されるアパーチャ６、２０、２１は、アパーチャ駆動電源４２によって駆動され、光軸上の各アパーチャの開口の大きさは最適なものに選択される。
【００２９】
前記レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器位置駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、検出器信号増幅器４１、アパーチャ駆動電源４２は、インターフェース４３を介してコンピュータ４４に接続されている。この結果、レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、信号増幅器４１、アパーチャ駆動電源４２は、コンピュータ４４によって制御されることになる。
【００３０】
コンピュータ４４には、メモリー４５が接続されているが、このメモリー４５には、各レンズ強度、検出器の選択、アパーチャの開口の選択などが、電子顕微鏡の観察モード、電子銃の加速電圧や倍率に応じてテーブルの形式で記憶されている。
【００３１】
例えば、電子銃の加速電圧を変化させた場合には、選択された加速電圧で電子ビームが最適に試料１１にフォーカスされ、試料を透過した電子像が例えば指定された倍率となるように、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に最適に投影されるような各レンズ強度があらかじめ記憶されている。
【００３２】
コンピュータ４４には、キーボード４６、マウス４７、コントロールパネル４８、ディスプレイ４９が接続されており、キーボード４６、マウス４７によってコンピュータ４４への指令や各種の条件設定を行なうことができるように構成されている。また、ディスプレイ４９の画面には、像表示領域５０、装置の制御のためのＧＵＩ（グラフィックユーザーインターフェイス）５１、マウス４７やキーボード４６によって画面上を移動するポインター５２が表示されている。また、当然のことながら、コンピュータ４４内には、電子顕微鏡の各種構成要素を指定されたモードや条件に応じてコントロールするためのソフトウェア５３が備えられている。このような構成の動作を次に説明する。
【００３３】
さて、図１に示した走査透過電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡像の観察と、走査電子顕微鏡像の観察と、透過走査電子顕微鏡像の観察とを行なうことができる。透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＴＥＭモードを選択する。
【００３４】
ＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２により２次電子検出器２７を光軸から遠くに退避させ、駆動機構３４により暗視野像検出器２９を、駆動機構３５により明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、駆動機構３３ａと３３ｂによって、第１のＴＶカメラ２８か第２のＴＶカメラ３１のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸から退避させる。
【００３５】
この第１のＴＶカメラ２８は広視野観察用に比較的低い倍率の像を観察する際に主として用いられるもので、投影レンズ１９に近い位置に配置される。また、第２のＴＶカメラ３１は、高分解能のＴＶカメラが用いられ、比較的高い倍率で像の観察を行う際に用いられる。この２種のＴＶカメラのいずれを用いるかは、コンピュータ４４のディスプレイ４９のＧＵＩ５１によって選択することができる。
【００３６】
例えば、広視野の電子顕微鏡像を観察する場合には、第１のＴＶカメラ２８が光軸上に配置され、第２のＴＶカメラ３１は光軸から退避させられる。この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的太い径（１ｎｍ）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。また、中間レンズ１６〜１８と投影レンズ１９の励磁電流を制御し、試料１１を透過した電子による像が第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に結像されるように制御する。
【００３７】
このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すれば、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上には試料の特定広視野の透過電子顕微鏡像が投影される。ＴＶカメラ２８のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、広領域の倍率の比較的低い透過電子顕微鏡像が表示される。
【００３８】
なお、比較的倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、駆動機構３３ａによって第１のＴＶカメラ２８が光軸上から退避させられ、駆動機構３３ｂによって第２のＴＶカメラ３１が光軸上に配置される。その際には、中間レンズ１６〜１８、投影レンズ１９のレンズ強度が調整され、電子像がカラム１の下部に配置された第２のＴＶカメラ３１のスクリーン上に結像されるように制御される。
【００３９】
ＴＶカメラ３１のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像が表示される。なお、第１のＴＶカメラ２８を用いて得られた像は試料の視野探しのために用いられ、第２のＴＶカメラ３１を用いて得られた像は視野探しの結果得られた試料の所望領域の高分解能の像となる。
【００４０】
次に、走査電子顕微鏡像と透過走査電子顕微鏡像を観察する際の操作について説明する。走査電子顕微鏡像あるいは走査透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭモードを選択する。
【００４１】
このＳＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸に近い位置に移動させ、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００４２】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００４３】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１の表面から発生した２次電子は、２次電子検出器２７に導かれて検出される。検出された２次電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、走査電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００４４】
次に、ＳＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸から遠くに離し、駆動機構３３ａ、３３ｂを駆動して、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００４５】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００４６】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１を透過した電子は、光軸上に配置された暗視野像用検出器２９か明視野像用検出器３０のいずれかによって検出される。検出された透過電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、明視野か暗視野の走査透過電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００４７】
図２にＴＥＭモードとＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時の各レンズ強度と光路を参考として示している。図２において実線がＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示しており、点線がＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示している。図中ＣＬはコンデンサレンズであり、図１の装置の２段のコンデンサレンズを１段で示している。また、ＯＬｐｒｅは対物レンズ１０による試料の前方磁場を示しており、ＯＬｐｏｓｔは、対物レンズ１０による試料の後方磁場を示している。
【００４８】
更に、ＩＬ１は中間レンズで、図１に示した装置の２段の中間レンズを１段で示している。ＩＬ２＋ＰＬは、図１における３段目の中間レンズと投影レンズの合成レンズを示している。この図から明らかなように、ＳＥＭ・ＳＴＥＭモードでは、ＴＥＭモードに比べて対物レンズ１０のレンズ強度が強くされ、中間レンズ系のレンズ強度は弱くされている。
【００４９】
以上説明したように、図１の装置では、透過電子顕微鏡像、走査電子顕微鏡像、走査透過電子顕微鏡像の観察が可能である。図３は図１に示したディスプレイ４９、コンピュータ４４に接続されたマウス４７、同じくコンピュータ４４に接続されたメモリー４５の詳細を示している。なお、マウス４７には左ボタン５５、右ボタン５６、ホイール５７が備えられている。
【００５０】
ディスプレイ４９には、ＧＵＩの選択表示領域５１が表示されており、この表示領域５１には、１次元的に配列したデータで制御可能な機能にそれぞれ対応したボタンＣ１〜Ｃｎが表示されている。例えば、Ｃ１は倍率を変化させるときに用いられるボタン、Ｃ２はカメラ長を調整するときに用いられるボタン、Ｃ３は顕微鏡像を回転させるときに用いられるボタン、Ｃ４は顕微鏡のフォーカスを制御するときに用いられるボタンである。
【００５１】
メモリー４５内には、調整すべき顕微鏡のパラメータに対応したメモリー領域が設けられており、メモリー領域４５ａには各倍率に対応した中間レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、投影レンズＰＬの各レンズ設定値テーブルが記憶されている。また、メモリー領域４５ｂには各カメラ長に対応した中間レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、投影レンズＰＬの各レンズ設定値テーブルが記憶されている。
【００５２】
更に、メモリー領域４５ｃにはディスプレイ４９の像表示領域５０に表示された像を回転させる命令がなされたときの、回転角に応じて制御されるレンズ設定値テーブル等が記憶されている。なお、この場合、透過電子顕微鏡モードのときの回転角に応じて制御されるパラメータは、中間レンズ系および投影レンズのレンズ設定値であり、走査電子顕微鏡モードのときの回転角に応じて制御されるパラメータは、アライメントコイルを兼用している走査コイル１４，１５に供給される走査信号である。
【００５３】
さて、透過電子顕微鏡モードに装置を設定すると、ディスプレイ４９の像表示領域５０には、最初に特定の倍率の透過電子顕微鏡像が表示される。この表示された像を観察し、例えば、像の倍率を高くしたい場合、オペレータは、ＧＵＩの選択表示領域５１に表示されている、倍率可変のためのボタンＣ１の位置に、ポインター５２をマウス４７の操作によって移動させる。
【００５４】
ボタンＣ１の位置にポインター５２を位置させ、例えば、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、オペレーティングシステムのコントロールソフトウェアによって、倍率可変モードに入ったことを認識し、メモリー４５の像倍率データが記憶されている記憶領域４５ａにアクセスできる状態とされる。
【００５５】
更に、コントロールソフトウェアは、オペレータに倍率可変モードが選択されたことを明確に認識させるため、選択した倍率可変用ボタンＣ１の色を特定の色、例えば赤に変える。その一方で、他の選択ボタンは排他処理がなされ、他の選択ボタンの色は、非選択色、例えばブルーに変えられる。
【００５６】
ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、その回転の一定ステップごとにイベントが起こり、このイベントは、コントロールソフトウェアに伝えられる。コントロールソフトウェアは、伝えられたイベントに応じて透過電子顕微鏡の倍率を変える。実際には、コントロールソフトウェアが選択された倍率（ホイール５７の回転角）に対応した中間レンズ、投影レンズの設定値をメモリー４５内の記憶領域４５ａから読み出し、その値をインターフェイス４３を介して透過電子顕微鏡の各レンズに供給し、所定の倍率となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【００５７】
オペレータは、像表示領域５０に表示された、倍率が変えられた透過電子顕微鏡像を観察する。この観察により更に倍率を高くしたい場合には、再びマウス４７のホイール５７を、図中矢印の方向に回転させると、その回転のステップごとに像倍率が高くされ、観察目的に適した倍率にされた際には、ホイール５７の回転を停止し、像の詳細な観察を行う。なお、倍率を低くしたい場合には、ホイール５７を矢印の方向と逆の方向に回転させる。
【００５８】
次に、透過電子顕微鏡のカメラ長を変えたい場合には、ボタンＣ２の位置に、ポインター５２をマウス４７の操作によって移動させる。ボタンＣ２の位置にポインター５２を位置させ、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、オペレーティングシステムのコントロールソフトウェアによって、カメラ長を変化させるモードに入ったことを認識し、メモリー４５のカメラ長データが記憶されている記憶領域４５ｂにアクセスできる状態とされる。
【００５９】
更に、コントロールソフトウェアは、オペレータにカメラ長可変モードが選択されたことを明確に認識させるため、選択したカメラ長可変用ボタンＣ２の色を赤に変える。その一方で、今まで赤色で表示されていた倍率可変用ボタンＣ１は、ブルーに変えられる。
【００６０】
ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、その回転の一定ステップごとにイベントが起こり、このイベントは、コントロールソフトウェアに伝えられる。コントロールソフトウェアは、伝えられたイベントに応じて透過電子顕微鏡のカメラ長を変える。実際には、コントロールソフトウェアが選択されたカメラ長（ホイール５７の回転角）に対応した中間レンズ、投影レンズの設定値をメモリー４５内の記憶領域４５ｂから読み出し、その値をインターフェイス４３を介して透過電子顕微鏡の各レンズに供給し、所定のカメラ長となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【００６１】
オペレータは、像表示領域５０に表示された、カメラ長が変えられた透過電子顕微鏡像を観察する。この観察により更にカメラ長を変化させたい場合には、再びマウス４７のホイール５７を、適宜回転させると、その回転のステップごとにカメラ長が変えられ、観察目的に適したカメラ長にされた際には、ホイール５７の回転を停止し、像の詳細な観察を行う。
【００６２】
このようにして、オペレータは、マウス４７の操作によって顕微鏡の観察時に１次元的に変化するパラメータの値を変化させ、所望の倍率やカメラ長、回転角の像を表示領域５０に表示させることができる。なお、像を回転させて観察したい場合は、ボタンＣ３を選択し、メモリー４５内の記憶領域４５ｃからマウスホイール５７の回転に応じた像の回転角のデータを読み出し、そのデータに応じたレンズ強度に、中間レンズ１６〜１８、投影レンズ１９のレンズ強度を設定する。
【００６３】
また、試料１１に照射される一次電子ビームのフォーカス状態を変えたい場合には、ボタンＣ４を選択し、メモリー４５内の記憶領域４５ｄからマウスホイール５７の回転に応じた像のフォーカスデータを読み出し、そのデータに応じたレンズ強度に、コンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０等の照射系レンズのレンズ強度を設定する。
【００６４】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、透過電子顕微鏡の１次元的に値が変化するパラメータを、マウス操作によって制御する場合について説明したが、走査電子顕微鏡の１次元的に値が変化するパラメータを制御する場合にも本発明を適用することができる。
【００６５】
例えば、走査電子顕微鏡の倍率を変化させる操作に、本発明を適用する場合には、メモリー４５内の特定の記憶領域に、倍率に応じた一次電子ビームの２次元走査幅のデータを記憶させておけば良い。また、走査電子顕微鏡像を回転させて観察する場合には、メモリー４５内の特定の記憶領域に、一次電子ビームのＸ方向、Ｙ方向の走査方向を像の回転角に応じた方向とするデータを記憶させておけば良い。なお、１次元的に値が変化するパラメータとして、像の倍率、カメラ長、像の回転、一次電子ビームのフォーカスを例として説明したが、他の１次元的に変化するパラメータ、例えば、一次電子ビームの加速電圧等の制御にも本発明を適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく電子顕微鏡の調整方法は、コンピュータのディスプレイ上に、少なくとも１次元的に変化させる調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにしたことを特徴としている。その結果、マウスの操作だけにより多く調整項目について、電子顕微鏡の調整を行なうことができ、従来のマウスと制御パネルに設けられた調整用のつまみの操作によって調整する煩わしさを解消することができる。また、マウスの操作だけにより多くの調整項目について、電子顕微鏡の調整ができるので、電子顕微鏡のオペレータの装置操作の習熟を早めることが可能となる。
【００６７】
また、本発明では、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせたことを特徴としている。その結果、オペレータは、電子顕微鏡の調整項目の内のいずれの項目について調整をしているかを良く認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく方法を実施する電子顕微鏡の一例として走査透過電子顕微鏡を示す図である。
【図２】ＳＥＭモードとＴＥＭモードのレンズ強度と光路を示す図である。
【図３】ディスプレイ４９、コンピュータ４４に接続されたマウス４７、同じくコンピュータ４４に接続されたメモリー４５の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１ カラム
２ 電子銃
３ 加速管
６、２０、２１ アパーチャ
７、８ 電子銃アライメントコイル
１０ 対物レンズ
１１ 試料
１３、２３ 非点補正レンズ
１４、１５ コンデンサレンズアライメントコイル
１６、１７、１８ 中間レンズ
１９ 投影レンズ
２４、２５ イメージシフトコイル
２６ 投影レンズアライメントコイル
２７、２９、３０ 検出器
２８、３１ ＴＶカメラ
３２ａ、３２ｂ ＴＶカメラ駆動機構
３３、３４、３５ 検出器駆動機構
３６ レンズ電源
３７ 高電圧電源
３８ アライメントコイル用電源
３９ 検出器駆動電源
４０ ＴＥＭ像のためのＴＶ電源
４１ 走査像用信号増幅器
４２ アパーチャ駆動電源
４３ インターフェース
４４ コンピュータ
４５ メモリー
４６ キーボード
４７ マウス
４８ コントロールパネル
４９ ディスプレイ
５０ 像表示領域
５１ ＧＵＩ
５２ ポインター
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサレンズ、対物レンズにより電子ビームを試料上に集束し、試料を透過した電子を結像させるようにした透過型電子顕微鏡や、細く集束された電子ビームを試料上で走査し、試料から発生した２次電子などの信号を検出し、検出信号を電子ビームの走査に同期して表示するようにした走査電子顕微鏡等の電子顕微鏡の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡には大きく分けて、透過電子顕微鏡と走査電子顕微鏡がある。透過電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームをコンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に集束し、試料を透過、散乱された電子を、蛍光板、写真フィルム、あるいは、ＴＶカメラ上に結像させるようにしている。
【０００３】
このような透過電子顕微鏡では、像の倍率を観察目的によって変化できるように構成され、また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスも任意に変化できるように構成されている。この透過電子顕微鏡の倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータは、透過電子顕微鏡のオペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを調整することによって任意に変化できるようにしている。
【０００４】
例えば、倍率つまみを右側に回転させれば、その回転量にともなって、結像レンズ径の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が倍率が高くなるように変化させられる。また、倍率つまみを左側に回転させれば、その回転量にともなって、結像レンズ径の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が倍率が高くなるように変化させられる。フォーカス調整においても同様に、つまみの回転により、フォーカスに影響を与えるレンズ系の各レンズの励磁強度が変化させられ、試料に照射される電子ビームのフォーカスの状態が変化させられる。
【０００５】
一方、走査電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に細く絞った電子ビームを照射することによって、この試料から発生した２次電子や反射電子、試料を透過した電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給し、試料の走査電子顕微鏡像を表示するようにしている。
【０００６】
このような走査電子顕微鏡では、像の倍率を観察目的によって変化できるように構成され、また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスも任意に変化できるように構成されている。この走査電子顕微鏡の倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータは、走査電子顕微鏡のオペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを調整することによって任意に変化できるようにしている。
【０００７】
例えば、倍率つまみを右側に回転させれば、その回転量にともなって、試料に照射される一次電子ビームの２次元走査範囲が変化させられ、表示画面上の像の倍率が変化させられる。また、試料上に照射される電子ビームのフォーカスの調整も、フォーカス調整つまみを調整することにより、コンデンサレンズと対物レンズより成る照射レンズ系の各レンズの励磁強度（レンズ強度）が変化させられ、試料に照射される電子ビームのフォーカスの状態が変化させられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近代的なコンピュータコントロール可能な電子顕微鏡においても、倍率やフォーカスなどの１次元的に並んだパラメータを変化させる際には、オペレーションパネルに設けられた倍率調整つまみやフォーカス調整つまみを回転あるいはスライドさせて行なっている。このつまみの変化は、コンピュータが読み取り、このコンピュータの制御により、その変化量に応じて電子顕微鏡の各レンズ等のパラメータを変化させている。
【０００９】
しかしながら、最新の電子顕微鏡では、オペレータが調整すべきパラメータを変化させるために、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介して行なうことが可能となってきた。このＧＵＩを用いて調整するパラメータの数が増すことによって、オペレーションパネル上のつまみの数を減らすことができる。この結果、オペレータが行なう操作を簡略化することができると共に、コストダウンを図ることもできるようになった。更に、コンピュータ自体の操作に関しては、多くのオペレータの習熟度が高く、電子顕微鏡の操作をコンピュータにより行なうことで、オペレータの電子顕微鏡の操作を習熟することが早くなることが期待される。
【００１０】
このように、電子顕微鏡の操作の多くをコンピュータにより行なうことができれば、その効果は大きい。例えば、コンピュータコントロールが可能な電子顕微鏡において、電子顕微鏡を操作しているときには、マウス等のポインターは常時オペレータが握って操作しているものである。
【００１１】
もし、電子顕微鏡につまみが配置してあるオペレーションパネルが装着してあり、オペレータがこのつまみを調整しなければならない操作を行なうことになった場合には、オペレータは、マウスから手を離さざるを得ず、操作が煩わしいものとなる。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、煩わしいつまみの操作による調整作業を減少させ、コンピュータによる操作を増やすことによって電子顕微鏡の操作性を向上させ、また初心者の電子顕微鏡の習熟度を早めることができる電子顕微鏡の調整方法を実現するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく電子顕微鏡の調整方法は、電子ビームを発生し加速する電子銃と、電子銃からの電子ビームを試料上に集束するためのレンズ系と、試料を透過した電子を結像する結像レンズ系とを備えており、各レンズ系に含まれるレンズの強度をコンピュータによって制御し得る電子顕微鏡において、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにしたことを特徴としている。
【００１４】
本発明では、コンピュータのディスプレイ上に、少なくとも１次元的に変化させる調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにした。
【００１５】
また、本発明では、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせた。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に基づく走査透過電子顕微鏡の一例を示したもので、この顕微鏡では、電子ビームを試料上で走査し、試料表面からの２次電子に基づく走査電子顕微鏡像と、同じく電子ビームを試料上で走査し、試料を透過した電子に基づく走査透過電子顕微鏡像と、電子ビームを走査せず、試料を透過した電子に基づく透過電子顕微鏡像の複数の像の観察ができるように構成されている。
【００１７】
図において、電子顕微鏡カラム１の上部に配置された電子銃２から発生した電子ビームＥＢは、加速管３によって加速される。加速管３によって例えば５０ｋＶに加速された電子ビームは、第１のコンデンサレンズ４と第２のコンデンサレンズ５によって集束される。
【００１８】
コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの中心部分は、コンデンサレンズアパーチャ６の開口を通り、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャ５によって遮蔽するようにしている。なお、コンデンサレンズアパーチャ６には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。加速管３とコンデンサレンズ４との間には、電子銃２から発生し、加速管３によって加速された電子ビームの軸ずれを補正するための一対のアライメントコイル７，８が配置されている。
【００１９】
コンデンサレンズアパチャー６の開口を通過した電子ビームは、コンデンサミニレンズ９によって電子ビームのフォーカスの微調整がなされた後、対物レンズ１０の磁場中に配置された試料１１に照射される。コンデンサレンズアパーチャ６と試料１１との間には、コンデンサレンズの非点収差を補正するための非点収差補正レンズ１３、コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの軸ずれを補正するためのアライメントコイル１４、１５が配置されている。なお、アライメントコイル１４、１５は、走査像観察モードの際には、電子ビームの２次元走査用のコイルとしても動作する。
【００２０】
対物レンズ１０による試料１１の前方磁場は、電子ビームのフォーカスに寄与し、試料１１の後方磁場は、後段の中間レンズ１６、１７、１８と投影レンズ１９とによって結像レンズ系を構成する。なお、対物レンズ１０の前方には、対物レンズアパーチャ２０が配置されており、電子ビームの外側の収差の大きい部分をアパーチャ２０によって遮蔽するようにしている。なお、対物レンズアパーチャ２０には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。また、対物レンズ１０とアパーチャ２１との間には、対物レンズ１０の磁場の微調整をするための対物ミニレンズ２２が配置されている。
【００２１】
更に、対物レンズアパーチャ２０の下部には、対物レンズ１０の非点収差を補正するための非点収差補正レンズ２３、イメージシフトコイル２４、２５が設けられている。また、投影レンズ１９の後段には、電子ビームの軸合わせ用のアライメントコイル２６が配置されている。
【００２２】
試料１１の上部には、２次電子検出器２７が設けられている。この２次電子検出器は、走査電子顕微鏡像観察モードの際に動作させられるもので、例えば、シンチレータと光電子増倍管より構成される検出器が用いられ、試料からの２次電子を加速してシンチレータに導くようにされている。
【００２３】
また、結像レンズ系の後段には、上から順番に、ＣＣＤカメラのごとき第１のＴＶカメラ２８、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０、ＣＣＤカメラのごとき第２のＴＶカメラ３１が配置されている。第１のＴＶカメラ２８は、駆動機構３２によって光軸上に挿脱可能に構成されている。また、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０は、それぞれ駆動機構３３、３４によって光軸上に挿脱可能に構成されている。更に、第２のＴＶカメラ３１は、駆動機構３５によって光軸上に挿脱可能に構成されている。
【００２４】
カラム１内のレンズ、すなわち、コンデンサレンズ４、５、コンデンサレンズミニレンズ９、対物レンズ１０、対物レンズミニレンズ２２、中間レンズ１６、１７、１８、投影レンズ１９および非点収差補正レンズ１３、２３には、レンズ電源３６から励磁電流が供給される。また、前記電子銃２と加速管３には、高電圧電源３７から所望の高電圧が印加される。
【００２５】
更に、電子銃アライメントコイル７、８、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５、イメージシフトコイル２４、２５、投影レンズアライメントコイル２６には、アライメント電源３８からそれぞれ所望の電流が流され、それに伴って各コイルにより発生した磁場により電子ビームは適宜軸ズレが補正され、また像の位置が移動させられる。
【００２６】
また、２次電子検出器２７の駆動機構３２、第１のＴＶカメラ２８の駆動機構３３ａ、暗視野像観察用検出器２９の駆動機構３４、明視野像観察用検出器３０の駆動機構３５、第２のＴＶカメラ３１の駆動機構３３ｂは、検出器駆動電源３９からの駆動電圧により、選択的に駆動され、特定の検出器のみが光軸に配置されるか、光軸に接近させられるように構成されている。
【００２７】
また、第１のＴＶカメラ２８および第２のＴＶカメラ３１からの透過電子顕微鏡像信号取得のためのＴＶ電源４０が備えられており、また、２次電子検出器２７、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０からの走査像信号は、増幅器４１に供給される。
【００２８】
また、カラム１内の光軸に沿って配置されるアパーチャ６、２０、２１は、アパーチャ駆動電源４２によって駆動され、光軸上の各アパーチャの開口の大きさは最適なものに選択される。
【００２９】
前記レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器位置駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、検出器信号増幅器４１、アパーチャ駆動電源４２は、インターフェース４３を介してコンピュータ４４に接続されている。この結果、レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、信号増幅器４１、アパーチャ駆動電源４２は、コンピュータ４４によって制御されることになる。
【００３０】
コンピュータ４４には、メモリー４５が接続されているが、このメモリー４５には、各レンズ強度、検出器の選択、アパーチャの開口の選択などが、電子顕微鏡の観察モード、電子銃の加速電圧や倍率に応じてテーブルの形式で記憶されている。
【００３１】
例えば、電子銃の加速電圧を変化させた場合には、選択された加速電圧で電子ビームが最適に試料１１にフォーカスされ、試料を透過した電子像が例えば指定された倍率となるように、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に最適に投影されるような各レンズ強度があらかじめ記憶されている。
【００３２】
コンピュータ４４には、キーボード４６、マウス４７、コントロールパネル４８、ディスプレイ４９が接続されており、キーボード４６、マウス４７によってコンピュータ４４への指令や各種の条件設定を行なうことができるように構成されている。また、ディスプレイ４９の画面には、像表示領域５０、装置の制御のためのＧＵＩ（グラフィックユーザーインターフェイス）５１、マウス４７やキーボード４６によって画面上を移動するポインター５２が表示されている。また、当然のことながら、コンピュータ４４内には、電子顕微鏡の各種構成要素を指定されたモードや条件に応じてコントロールするためのソフトウェア５３が備えられている。このような構成の動作を次に説明する。
【００３３】
さて、図１に示した走査透過電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡像の観察と、走査電子顕微鏡像の観察と、透過走査電子顕微鏡像の観察とを行なうことができる。透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＴＥＭモードを選択する。
【００３４】
ＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２により２次電子検出器２７を光軸から遠くに退避させ、駆動機構３４により暗視野像検出器２９を、駆動機構３５により明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、駆動機構３３ａと３３ｂによって、第１のＴＶカメラ２８か第２のＴＶカメラ３１のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸から退避させる。
【００３５】
この第１のＴＶカメラ２８は広視野観察用に比較的低い倍率の像を観察する際に主として用いられるもので、投影レンズ１９に近い位置に配置される。また、第２のＴＶカメラ３１は、高分解能のＴＶカメラが用いられ、比較的高い倍率で像の観察を行う際に用いられる。この２種のＴＶカメラのいずれを用いるかは、コンピュータ４４のディスプレイ４９のＧＵＩ５１によって選択することができる。
【００３６】
例えば、広視野の電子顕微鏡像を観察する場合には、第１のＴＶカメラ２８が光軸上に配置され、第２のＴＶカメラ３１は光軸から退避させられる。この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的太い径（１ｎｍ）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。また、中間レンズ１６〜１８と投影レンズ１９の励磁電流を制御し、試料１１を透過した電子による像が第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に結像されるように制御する。
【００３７】
このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すれば、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上には試料の特定広視野の透過電子顕微鏡像が投影される。ＴＶカメラ２８のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、広領域の倍率の比較的低い透過電子顕微鏡像が表示される。
【００３８】
なお、比較的倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、駆動機構３３ａによって第１のＴＶカメラ２８が光軸上から退避させられ、駆動機構３３ｂによって第２のＴＶカメラ３１が光軸上に配置される。その際には、中間レンズ１６〜１８、投影レンズ１９のレンズ強度が調整され、電子像がカラム１の下部に配置された第２のＴＶカメラ３１のスクリーン上に結像されるように制御される。
【００３９】
ＴＶカメラ３１のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像が表示される。なお、第１のＴＶカメラ２８を用いて得られた像は試料の視野探しのために用いられ、第２のＴＶカメラ３１を用いて得られた像は視野探しの結果得られた試料の所望領域の高分解能の像となる。
【００４０】
次に、走査電子顕微鏡像と透過走査電子顕微鏡像を観察する際の操作について説明する。走査電子顕微鏡像あるいは走査透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭモードを選択する。
【００４１】
このＳＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸に近い位置に移動させ、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００４２】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００４３】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１の表面から発生した２次電子は、２次電子検出器２７に導かれて検出される。検出された２次電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、走査電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００４４】
次に、ＳＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸から遠くに離し、駆動機構３３ａ、３３ｂを駆動して、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００４５】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００４６】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１を透過した電子は、光軸上に配置された暗視野像用検出器２９か明視野像用検出器３０のいずれかによって検出される。検出された透過電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、明視野か暗視野の走査透過電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００４７】
図２にＴＥＭモードとＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時の各レンズ強度と光路を参考として示している。図２において実線がＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示しており、点線がＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示している。図中ＣＬはコンデンサレンズであり、図１の装置の２段のコンデンサレンズを１段で示している。また、ＯＬｐｒｅは対物レンズ１０による試料の前方磁場を示しており、ＯＬｐｏｓｔは、対物レンズ１０による試料の後方磁場を示している。
【００４８】
更に、ＩＬ１は中間レンズで、図１に示した装置の２段の中間レンズを１段で示している。ＩＬ２＋ＰＬは、図１における３段目の中間レンズと投影レンズの合成レンズを示している。この図から明らかなように、ＳＥＭ・ＳＴＥＭモードでは、ＴＥＭモードに比べて対物レンズ１０のレンズ強度が強くされ、中間レンズ系のレンズ強度は弱くされている。
【００４９】
以上説明したように、図１の装置では、透過電子顕微鏡像、走査電子顕微鏡像、走査透過電子顕微鏡像の観察が可能である。図３は図１に示したディスプレイ４９、コンピュータ４４に接続されたマウス４７、同じくコンピュータ４４に接続されたメモリー４５の詳細を示している。なお、マウス４７には左ボタン５５、右ボタン５６、ホイール５７が備えられている。
【００５０】
ディスプレイ４９には、ＧＵＩの選択表示領域５１が表示されており、この表示領域５１には、１次元的に配列したデータで制御可能な機能にそれぞれ対応したボタンＣ１〜Ｃｎが表示されている。例えば、Ｃ１は倍率を変化させるときに用いられるボタン、Ｃ２はカメラ長を調整するときに用いられるボタン、Ｃ３は顕微鏡像を回転させるときに用いられるボタン、Ｃ４は顕微鏡のフォーカスを制御するときに用いられるボタンである。
【００５１】
メモリー４５内には、調整すべき顕微鏡のパラメータに対応したメモリー領域が設けられており、メモリー領域４５ａには各倍率に対応した中間レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、投影レンズＰＬの各レンズ設定値テーブルが記憶されている。また、メモリー領域４５ｂには各カメラ長に対応した中間レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、投影レンズＰＬの各レンズ設定値テーブルが記憶されている。
【００５２】
更に、メモリー領域４５ｃにはディスプレイ４９の像表示領域５０に表示された像を回転させる命令がなされたときの、回転角に応じて制御されるレンズ設定値テーブル等が記憶されている。なお、この場合、透過電子顕微鏡モードのときの回転角に応じて制御されるパラメータは、中間レンズ系および投影レンズのレンズ設定値であり、走査電子顕微鏡モードのときの回転角に応じて制御されるパラメータは、アライメントコイルを兼用している走査コイル１４，１５に供給される走査信号である。
【００５３】
さて、透過電子顕微鏡モードに装置を設定すると、ディスプレイ４９の像表示領域５０には、最初に特定の倍率の透過電子顕微鏡像が表示される。この表示された像を観察し、例えば、像の倍率を高くしたい場合、オペレータは、ＧＵＩの選択表示領域５１に表示されている、倍率可変のためのボタンＣ１の位置に、ポインター５２をマウス４７の操作によって移動させる。
【００５４】
ボタンＣ１の位置にポインター５２を位置させ、例えば、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、オペレーティングシステムのコントロールソフトウェアによって、倍率可変モードに入ったことを認識し、メモリー４５の像倍率データが記憶されている記憶領域４５ａにアクセスできる状態とされる。
【００５５】
更に、コントロールソフトウェアは、オペレータに倍率可変モードが選択されたことを明確に認識させるため、選択した倍率可変用ボタンＣ１の色を特定の色、例えば赤に変える。その一方で、他の選択ボタンは排他処理がなされ、他の選択ボタンの色は、非選択色、例えばブルーに変えられる。
【００５６】
ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、その回転の一定ステップごとにイベントが起こり、このイベントは、コントロールソフトウェアに伝えられる。コントロールソフトウェアは、伝えられたイベントに応じて透過電子顕微鏡の倍率を変える。実際には、コントロールソフトウェアが選択された倍率（ホイール５７の回転角）に対応した中間レンズ、投影レンズの設定値をメモリー４５内の記憶領域４５ａから読み出し、その値をインターフェイス４３を介して透過電子顕微鏡の各レンズに供給し、所定の倍率となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【００５７】
オペレータは、像表示領域５０に表示された、倍率が変えられた透過電子顕微鏡像を観察する。この観察により更に倍率を高くしたい場合には、再びマウス４７のホイール５７を、図中矢印の方向に回転させると、その回転のステップごとに像倍率が高くされ、観察目的に適した倍率にされた際には、ホイール５７の回転を停止し、像の詳細な観察を行う。なお、倍率を低くしたい場合には、ホイール５７を矢印の方向と逆の方向に回転させる。
【００５８】
次に、透過電子顕微鏡のカメラ長を変えたい場合には、ボタンＣ２の位置に、ポインター５２をマウス４７の操作によって移動させる。ボタンＣ２の位置にポインター５２を位置させ、マウスの左ボタンをクリックすると、コンピュータ４４は、オペレーティングシステムのコントロールソフトウェアによって、カメラ長を変化させるモードに入ったことを認識し、メモリー４５のカメラ長データが記憶されている記憶領域４５ｂにアクセスできる状態とされる。
【００５９】
更に、コントロールソフトウェアは、オペレータにカメラ長可変モードが選択されたことを明確に認識させるため、選択したカメラ長可変用ボタンＣ２の色を赤に変える。その一方で、今まで赤色で表示されていた倍率可変用ボタンＣ１は、ブルーに変えられる。
【００６０】
ここで、オペレータがマウス４７のホイール５７を回転させると、その回転の一定ステップごとにイベントが起こり、このイベントは、コントロールソフトウェアに伝えられる。コントロールソフトウェアは、伝えられたイベントに応じて透過電子顕微鏡のカメラ長を変える。実際には、コントロールソフトウェアが選択されたカメラ長（ホイール５７の回転角）に対応した中間レンズ、投影レンズの設定値をメモリー４５内の記憶領域４５ｂから読み出し、その値をインターフェイス４３を介して透過電子顕微鏡の各レンズに供給し、所定のカメラ長となるようにレンズ系のレンズ強度が設定される。
【００６１】
オペレータは、像表示領域５０に表示された、カメラ長が変えられた透過電子顕微鏡像を観察する。この観察により更にカメラ長を変化させたい場合には、再びマウス４７のホイール５７を、適宜回転させると、その回転のステップごとにカメラ長が変えられ、観察目的に適したカメラ長にされた際には、ホイール５７の回転を停止し、像の詳細な観察を行う。
【００６２】
このようにして、オペレータは、マウス４７の操作によって顕微鏡の観察時に１次元的に変化するパラメータの値を変化させ、所望の倍率やカメラ長、回転角の像を表示領域５０に表示させることができる。なお、像を回転させて観察したい場合は、ボタンＣ３を選択し、メモリー４５内の記憶領域４５ｃからマウスホイール５７の回転に応じた像の回転角のデータを読み出し、そのデータに応じたレンズ強度に、中間レンズ１６〜１８、投影レンズ１９のレンズ強度を設定する。
【００６３】
また、試料１１に照射される一次電子ビームのフォーカス状態を変えたい場合には、ボタンＣ４を選択し、メモリー４５内の記憶領域４５ｄからマウスホイール５７の回転に応じた像のフォーカスデータを読み出し、そのデータに応じたレンズ強度に、コンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０等の照射系レンズのレンズ強度を設定する。
【００６４】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、透過電子顕微鏡の１次元的に値が変化するパラメータを、マウス操作によって制御する場合について説明したが、走査電子顕微鏡の１次元的に値が変化するパラメータを制御する場合にも本発明を適用することができる。
【００６５】
例えば、走査電子顕微鏡の倍率を変化させる操作に、本発明を適用する場合には、メモリー４５内の特定の記憶領域に、倍率に応じた一次電子ビームの２次元走査幅のデータを記憶させておけば良い。また、走査電子顕微鏡像を回転させて観察する場合には、メモリー４５内の特定の記憶領域に、一次電子ビームのＸ方向、Ｙ方向の走査方向を像の回転角に応じた方向とするデータを記憶させておけば良い。なお、１次元的に値が変化するパラメータとして、像の倍率、カメラ長、像の回転、一次電子ビームのフォーカスを例として説明したが、他の１次元的に変化するパラメータ、例えば、一次電子ビームの加速電圧等の制御にも本発明を適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく電子顕微鏡の調整方法は、コンピュータのディスプレイ上に、少なくとも１次元的に変化させる調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにしたことを特徴としている。その結果、マウスの操作だけにより多く調整項目について、電子顕微鏡の調整を行なうことができ、従来のマウスと制御パネルに設けられた調整用のつまみの操作によって調整する煩わしさを解消することができる。また、マウスの操作だけにより多くの調整項目について、電子顕微鏡の調整ができるので、電子顕微鏡のオペレータの装置操作の習熟を早めることが可能となる。
【００６７】
また、本発明では、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせたことを特徴としている。その結果、オペレータは、電子顕微鏡の調整項目の内のいずれの項目について調整をしているかを良く認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく方法を実施する電子顕微鏡の一例として走査透過電子顕微鏡を示す図である。
【図２】ＳＥＭモードとＴＥＭモードのレンズ強度と光路を示す図である。
【図３】ディスプレイ４９、コンピュータ４４に接続されたマウス４７、同じくコンピュータ４４に接続されたメモリー４５の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１ カラム
２ 電子銃
３ 加速管
６、２０、２１ アパーチャ
７、８ 電子銃アライメントコイル
１０ 対物レンズ
１１ 試料
１３、２３ 非点補正レンズ
１４、１５ コンデンサレンズアライメントコイル
１６、１７、１８ 中間レンズ
１９ 投影レンズ
２４、２５ イメージシフトコイル
２６ 投影レンズアライメントコイル
２７、２９、３０ 検出器
２８、３１ ＴＶカメラ
３２ａ、３２ｂ ＴＶカメラ駆動機構
３３、３４、３５ 検出器駆動機構
３６ レンズ電源
３７ 高電圧電源
３８ アライメントコイル用電源
３９ 検出器駆動電源
４０ ＴＥＭ像のためのＴＶ電源
４１ 走査像用信号増幅器
４２ アパーチャ駆動電源
４３ インターフェース
４４ コンピュータ
４５ メモリー
４６ キーボード
４７ マウス
４８ コントロールパネル
４９ ディスプレイ
５０ 像表示領域
５１ ＧＵＩ
５２ ポインター
Claims (10)
- 電子ビームを発生し加速する電子銃と、電子銃からの電子ビームを試料上に集束するためのレンズ系と、試料を透過した電子を結像する結像レンズ系とを備えており、各レンズ系に含まれるレンズの強度をコンピュータによって制御し得る電子顕微鏡において、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにした電子顕微鏡の調整方法。
- コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせたことを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は像倍率であり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて結像レンズ系の各レンズ強度が、あらかじめ定められた倍率に応じて変化させられ、像の倍率をホイールの回転により、低倍率から高倍率および高倍率から低倍率まで定められたステップで変化させることができる請求項１〜２の何れかに記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は試料に照射される電子ビームのフォーカスであり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて、試料への電子ビームの照射レンズ系の各レンズ強度があらかじめ定められた値に変化させられ、試料上の電子ビームのフォーカス状態をホイールの回転により定められたステップで変化させることができる請求項１〜２の何れかに記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は像の回転量であり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて結像レンズ系の各レンズ強度が、あらかじめ定められた像の回転量に応じて変化させられ、像の回転量をホイールの回転により、定められたステップで変化させることができる請求項１〜２の何れかに記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 電子ビームを発生し加速する電子銃と、電子銃からの電子ビームを試料上に集束するためのレンズ系と、試料上の電子ビームの照射位置を２次元的に走査するための走査手段と、試料への電子ビームの２次元走査に伴って得られた信号を検出する検出器と、試料上の電子ビームの２次元走査領域のＸ方向とＹ方向の走査幅をコンピュータによって制御し得る電子ビームを走査する機能を備えた電子顕微鏡において、コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行ない、その後マウスのホイールを回転させることによって、該調整項目についての調整を行なうようにした電子顕微鏡の調整方法。
- コンピュータのディスプレイ上に調整すべき項目を表示させ、特定の調整項目の表示部分にディスプレイに表示されたポインターを移動させ、マウスをクリックすることにより調整項目の選択を行なった場合、選択された特定の調整項目の表示部分の色を他の調整項目の表示部分の色とは異ならせたことを特徴とする請求項６記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は像倍率であり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて２次元走査領域のＸ方向とＹ方向の走査幅が、あらかじめ定められた倍率に応じて変化させられ、像の倍率をホイールの回転により、低倍率から高倍率および高倍率から低倍率まで定められたステップで変化させることができる請求項６または７記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は試料に照射される電子ビームのフォーカスであり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて、試料への電子ビームの照射レンズ系の各レンズ強度があらかじめ定められた値に変化させられ、試料上の電子ビームのフォーカス状態をホイールの回転により定められたステップで変化させることができる請求項６または７記載の電子顕微鏡の調整方法。
- 前記調整項目は像の回転量であり、ホイールを回転させることによってその回転量に応じて電子ビームの走査方向が、あらかじめ定められた像の回転量に応じて変化させられ、像の回転量をホイールの回転により、定められたステップで変化させることができる請求項６または７記載の電子顕微鏡の調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002250653A JP2004095191A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 電子顕微鏡の調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002250653A JP2004095191A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 電子顕微鏡の調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004095191A true JP2004095191A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32057427
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|---|---|---|---|
| JP2002250653A Pending JP2004095191A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 電子顕微鏡の調整方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004095191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015029A (ja) * | 2010-07-02 | 2012-01-19 | Keyence Corp | 拡大観察装置 |
| CN111474896A (zh) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 捷准科技股份有限公司 | 一种面板控制装置 |
-
2002
- 2002-08-29 JP JP2002250653A patent/JP2004095191A/ja active Pending
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