JP2004158367A - Electron microscope, method of displaying observed image of electron microscope, program for displaying the same, and recording medium readable by computer - Google Patents

Electron microscope, method of displaying observed image of electron microscope, program for displaying the same, and recording medium readable by computer Download PDF

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和広 橘
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron microscope whereby a region producing over range can be intelligibly recognized, and a gain, a contrast and the like can be easily adjusted. <P>SOLUTION: This electron microscope is provided with an over range extraction setting means to display over range regions P. Y corresponding to over ranges in gradation expression and other regions in an observed image imaged by the electron microscope, by different modes. The over range extraction setting means converts the over region P of the observed image having a larger gradation value than a first prescribed value and the under region Y of the observed image having smaller gradation value than a second prescribed value to different color tones by image processing to display them in the over range region. Thereby, an operator of the electron microscope can recognize each over range region based on a converted color. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査型、透過型等の電子顕微鏡およびその操作方法、電子顕微鏡の操作プログラムならびにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、微小物体を拡大する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等の他、電子レンズを使った電子顕微鏡が利用されている。電子顕微鏡は、電子の進行方向を自由に屈折させ、光学顕微鏡のような結像システムを電子光学的に設計したものである。電子顕微鏡には、試料や標本を透過した電子を電子レンズを用いて結像する透過型の他、試料表面で反射した電子を結像する反射型、収束電子線を試料表面上に走査して各走査点からの二次電子を用いて結像する走査型電子顕微鏡、加熱あるいはイオン照射によって試料から放出される電子を結像する表面放出型（電界イオン顕微鏡）等がある。
【０００３】
走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）は、対象となる試料に細い電子線（電子プローブ）を照射した際に発生する二次電子や反射電子を、二次電子検出器、反射電子検出器等それぞれの検出器を用いて取り出し、ブラウン管やＬＣＤ等の表示画面上に表示して、主として試料の表面形態を観察する装置である。一方、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）は、薄膜試料に電子線を透過させ、その際に試料中で原子により散乱、回折された電子を電子回折パターンまたは透過電顕像として得ることによって主に物質の内部構造を観察できる。
【０００４】
電子線が固体試料に照射されたとき、電子のエネルギーによって固体中を透過するが、その際に試料を構成する原子核や電子との相互作用によって弾性的な衝突、弾性散乱やエネルギー損失を伴う非弾性散乱を生じる。非弾性散乱によって試料元素の殻内電子を励起したり、Ｘ線等を励起したり、また二次電子を放出し、それに相当するエネルギーを損失する。二次電子は衝突する角度によって放出される量が異なる。一方、弾性散乱によって後方に散乱し、試料から再び放出される反射電子は、原子番号に固有の量が放出される。ＳＥＭはこの二次電子や反射電子を利用する。ＳＥＭは電子を試料に照射し、放出される二次電子や反射電子を検出して観察像を結像している（例えば特許文献１）。
【０００５】
電子顕微鏡で撮像する観察像の明るさやコントラストを適切にするには、検出器からの信号を増幅する際のゲインやオフセットを的確に設定する必要がある。増幅時のゲイン、オフセットを的確に設定するためには、例えば実際に撮像された観察像を見ながら、観察像の明るすぎる部分（オーバー部分）や暗すぎる部分（アンダー部分）といったオーバーレンジ領域をチェックしたり、あるいはヒストグラムによる輝度表示を利用することが行われていた。ヒストグラムは観察像の輝度分布を示す輝度分布図であり、横軸は黒から白（０〜２５５）までの輝度を表し、縦軸は各輝度について観察像の画像データに含まれるピクセル数を表す。多くのピクセルがある輝度ではピーク状となり、逆にピクセルの少ない輝度はグラフの底部となる。画像が暗い場合は多くのピクセルが左側に集まり、明るすぎる場合は右側に集まる傾向がある。したがって、全体に分布の山が中央に位置するようにゲインやオフセットを調整することが行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３８６０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、観察像を実際に見ながら調整する場合には、明るすぎる、または暗すぎるとの判断が観察者の主観によってあいまいになるという問題があった。また、ヒストグラムの表示に基づく場合、初心者には判断しづらく、特にどの部分がアンダー部分、あるいはオーバー部分となるかが分かり難いという問題があった。また、明るさの最適な部分に比べて、オーバーもしくはアンダー部分が比較的少ない場合には、グラフ上では判別し難くなり、電子顕微鏡の操作に不慣れなユーザにとっては調整が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、電子顕微鏡の操作に不慣れなユーザに対してもオーバーレンジ領域を判り易く認識できる電子顕微鏡、電子顕微鏡の観察像表示方法、電子顕微鏡の観察像表示プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の電子顕微鏡は、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡であって、前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域と、他の領域とを異なる態様で表示部に表示するためのオーバーレンジ抽出設定手段を備える。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載される電子顕微鏡は、請求項１に加えて、前記オーバーレンジ抽出設定手段が、オーバーレンジ領域の内で、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示部に表示することを特徴とする。この構成によって、操作者は、第一の領域および第二の領域をそれぞれ認識することができる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に記載される電子顕微鏡は、請求項１または２に加えて、前記異なる態様での表示が、オーバーレンジ領域の色調を画像処理によって変換して表示することであることを特徴とする。この構成によって、操作者は、オーバーレンジ領域を変換された色に基づいて認識することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載される電子顕微鏡の操作方法は、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡の観察像表示方法であって、前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域を抽出する工程と、抽出されたオーバーレンジ領域と他の画像領域とを異なる態様で表示するように、前記観察像に画像処理により可視化処理を加える工程と、画像処理を加えた観察像を表示部に表示する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５に記載される電子顕微鏡の操作方法は、請求項４に加えて、オーバーレンジ領域における、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示するように画像処理を行う工程を備えることを特徴とする。この構成によって、操作者は、第一の領域および第二の領域をそれぞれ認識することができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項６に記載される電子顕微鏡の操作方法は、請求項４または５に加えて、画像処理が色調変換処理であることを特徴とする。この構成によって、操作者は、オーバーレンジ領域を変換された色に基づいて認識することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載される電子顕微鏡の操作プログラムは、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡の観察像表示をコンピュータに実行させるための電子顕微鏡の観察像表示プログラムであって、前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域と、他の領域とを異なる態様で表示部に表示するためのオーバーレンジ抽出設定手段として機能させる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項８に記載される電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項７に加えて、前記オーバーレンジ抽出設定手段が、オーバーレンジ領域の内で、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示部に表示することを特徴とする。この構成によって、操作者は、第一の領域および第二の領域をそれぞれ認識することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明の請求項９に記載される電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項７または８に加えて、前記異なる態様での表示が、オーバーレンジ領域の色調を画像処理によって変換して表示することであることを特徴とする。この構成によって、操作者は、オーバーレンジ領域を変換された色に基づいて認識することができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項１０に記載されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、請求項７から９のいずれかに記載した電子顕微鏡の観察像表示プログラムを記録したものである。
【００１９】
記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡の操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡の操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。
【００２１】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００２２】
本明細書において電子顕微鏡とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに観察像のデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
【００２３】
以下の実施例ではＳＥＭについて説明する。但し、本発明はＴＥＭやその他の電子顕微鏡関連装置においても利用できる。本発明を具現化した一実施例に係るＳＥＭについて、図１に基づいて説明する。ＳＥＭは一般に加速電子の電子線を発生させ試料に到達させるまでの光学系と、試料を配置する試料室と、試料室内を真空にするための排気系と、像観察のための操作系で構成される。また、図２〜図１５に、この電子顕微鏡を操作する操作プログラムのユーザインターフェース画面のイメージ図を示す。この電子顕微鏡の操作プログラムは、図１のコンピュータ１にインストールされ、電子顕微鏡の像観察条件の設定や各種操作を行い、図２〜図１５に示す観察像の表示を行う表示部を含むユーザインターフェース画面を、図１の表示部２８に表示する。
【００２４】
光学系は、加速電子の電子線を発生させる電子銃７、加速電子の束を絞り込んで細束化するレンズ系、試料から発生する二次電子や反射電子を検出する検出器を備える。図１に示す走査型電子顕微鏡は、光学系として電子線を照射する電子銃７と、電子銃７から照射される電子線がレンズ系の中心を通過するように補正するガンアライメントコイル９と、電子線のスポットの大きさを細く絞る収束レンズ１２であるコンデンサレンズと、収束レンズ１２で収束された電子線を試料２０上で走査させる電子線偏向走査コイル１８と、走査に伴い試料２０から放出される二次電子を検出する二次電子検出器２１と、反射電子を検出する反射電子検出器２２を備える。
【００２５】
試料室には、試料台、試料導入装置、Ｘ線検出用分光器等が備えられる。試料台はＸ、Ｙ、Ｚ移動、回転、傾斜機能を備える。
【００２６】
排気系は、加速電子の電子線が気体成分通過中に極力エネルギーを失うことなく試料に到達するために必要で、ロータリーポンプ、油拡散ポンプが主として用いられる。
【００２７】
操作系は二次電子像、反射電子像、Ｘ線像等を表示、観察しながら照射電流の調整、焦点合わせ等を行う。二次電子像等の出力は、アナログ信号であれば写真機によるフィルム撮影が一般的であったが、近年は画像をデジタル信号に変換した出力が可能となり、データの保存や画像処理、印刷等の多種多様な処理が可能である。図１のＳＥＭは、二次電子像や反射電子像等の観察像を表示する表示部２８と印刷のためのプリンタ２９を備える。また操作系は、像観察条件として少なくとも加速電圧またはスポットサイズ（入射電子線束の直径）を設定するために必要な設定項目の設定手順を誘導（ガイダンス）する誘導手段を備える。
【００２８】
図１に示すＳＥＭは、コンピュータ１と接続され、コンピュータ１を電子顕微鏡の操作を行うコンソールとして使用し、また必要に応じて像観察条件や画像データを保存したり、画像処理や演算を行う。図１に示すＣＰＵやＬＳＩ等で構成される中央演算処理部２は、走査型電子顕微鏡を構成する各ブロックを制御する。電子銃高圧電源３を制御することにより、フィラメント４、ウェーネルト５、アノード６からなる電子銃７より電子線を発生させる。電子銃７から発生された電子線８は、必ずしもレンズ系の中心を通過するとは限らず、ガンアライメントコイル９をガンアライメントコイル制御部１０によって制御することで、レンズ系の中心を通過するように補正を行う。次に、電子線８は収束レンズ制御部１１によって制御される収束レンズ１２であるコンデンサコイルによって細く絞られる。収束された電子線８は、電子線８を偏向する非点収差補正コイル１７、電子線偏向走査コイル１８、対物レンズ１９、および電子線８のビーム開き角を決定する対物レンズ絞り１３を通過し、試料２０に至る。非点収差補正コイル１７は非点収差補正コイル制御部１４によって制御され、ビーム形状を制御する。同様に電子線偏向走査コイル１８は電子線偏向走査コイル制御部１５によって、対物レンズ１９は対物レンズ制御部１６によって、それぞれ制御され、これらの作用によって試料上を走査する。試料２０上を電子線８が走査することにより、試料２０から二次電子、反射電子等の情報信号が発生され、この情報信号は二次電子検出器２１、反射電子検出器２２によりそれぞれ検出される。検出された二次電子の情報信号は二次電子検出増幅部２３を経て、また反射電子の情報信号は反射電子検出器２２で検出されて反射電子検出増幅部２４を経て、それぞれＡ／Ｄ変換器２５、２６によりＡ／Ｄ変換され、画像データ生成部２７に送られ、画像データとして構成される。この画像データはコンピュータ１に送られ、コンピュータ１に接続されたモニタ等の表示部２８にて表示され、必要に応じてプリンタ２９にて印刷される。
【００２９】
排気系ポンプ３０は、試料室３１内部を真空状態にする。排気系ポンプ３０に接続された排気制御部３２が真空度を調整し、試料２０や観察目的に応じて高真空から低真空まで制御する。
【００３０】
電子銃７はあるエネルギーをもった加速電子を発生させるソースとなる部分で、Ｗ（タングステン）フィラメントやＬａＢ６フィラメントを加熱して電子を放出させる熱電子銃の他、尖状に構成したＷの先端に強電界を印加して電子を放出させる電界放射電子銃がある。レンズ系には、収束レンズ、対物レンズ、対物レンズ絞り、電子線偏向走査コイル、非点収差補正コイル等が装着されている。収束レンズは電子銃で発生した電子線をさらに収斂して細くする。対物レンズは最終的に電子プローブを試料に焦点合わせするためのレンズである。対物レンズ絞りは収差を小さくするために用いられる。検出器には、二次電子を検出する二次電子検出器と反射電子を検出する反射電子検出器がある。二次電子はエネルギーが低いのでコレクタにより捕獲され、シンチレータにより光電子に変換されて、光電子倍増管で信号増幅される。一方、反射電子の検出にはシンチレータあるいは半導体型が用いられる。
【００３１】
［試料台（ステージ）］
観察位置の位置決めは、試料２０を載置した試料台３３を物理的に移動させて行う。この場合は観察位置決め手段が試料台３３で構成される。試料台３３は試料２０の観察位置を調整可能なように様々な方向への移動、調整が可能である。移動、調整の方向は、試料台の観察位置を移動、調整させるため、試料台のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｒ軸方向への移動および微調整が可能である他、試料の傾斜角度を調整するために試料台のＴ軸方向の調整、ならびに対物レンズと試料との距離（ワーキングディスタンス）を調整するために試料台のＺ軸方向の調整が可能である。
【００３２】
観察像の位置決めや観察視野の移動には、試料台を物理的に移動させる方法に限られず、例えば電子銃から照射される電子線の走査位置をシフトさせる方法も利用できる。あるいは両者を併用する方法も利用できる。あるいはまた、広い範囲で一旦画像データを取り込み、データをソフトウェア的に処理する方法も利用できる。この方法では、一旦データが取り込まれてデータ内で処理されるため、ソフトウェア的に観察位置を移動させることが可能で、試料台の移動や電子線の走査といったハードウェア的な移動を伴わないメリットがある。予め大きな画像データを取り込む方法としては、例えば様々な位置の画像データを複数取得し、これらの画像データをつなぎ合わせることで広い面積の画像データを取得する方法がある。あるいは、低倍率で画像データを取得することによって、取得面積を広く取ることができる。
【００３３】
［ｅプレビュー］
本発明の実施の形態に係る電子顕微鏡は、簡易観察像取得機能（プレビュー機能）としてｅプレビューを備える。ｅプレビューとは、最適な観測条件を得るために電子顕微鏡もしくはコンピュータ側で推奨の観測条件を簡易的に複数作成し、各々の観測条件で観察像を取得し、複数の簡易観察像として一覧表示するものである。まずＳＥＭの像観察条件の設定項目の内、１つまたは複数を変化させた設定を、簡易的な像観察条件として複数組準備しておく。例えば加速電圧や検出器の種類を変更した複数の簡易像観察条件を自動的に生成する。そして準備した複数組の簡易像観察条件を順にＳＥＭに設定し、それぞれの条件で試料を連続的に観察する。観察した複数の簡易観察像は一時的に保存し、表示部２８の第２表示領域４８等に一覧表示する。一覧表示の際には、簡易観察像を縮小して複数枚を同時に表示させることができる。一覧表示することによって、複数の簡易観察像を対比し易くできる。さらに、選択された簡易観察像は第１表示領域４７で拡大表示される。ただ、簡易観察像を一枚ずつ切り替えて表示させてもよい。切り替えにはマウスクリックやボタン操作でトグル状に切り替える他、一定時間毎に自動的に表示を切り替えるスライドショーのような形態も利用できる。一枚ずつ表示することによって各簡易観察像をより大きく表示でき、詳細な観察が可能となる。
【００３４】
例えば操作者は、表示された複数の簡易観察像を比較し、チャージアップの発生を確認する。簡易観察像の画面でチャージアップによる像障害が発生しているものがあれば、その手前の観察像で用いた加速電圧が、チャージアップが発生しない最大の加速電圧になる。必要に応じて、ｅプレビューは複数回実行する。例えばチャージアップが確認されない場合は、加速電圧を上げて再度ｅプレビューを行う。あるいは、チャージアップが生じない最大加速電圧を詳細に調べるために、ｅプレビューで使用する加速電圧の変化量を小さくして絞り込みを行うこともできる。このようにして測定したチャージアップしない最大加速電圧を、除電終了電圧として設定する。設定は、第２表示領域から該当する簡易観察像を操作者が選択することで、自動的にその加速電圧をチャージアップしない最大加速電圧として電子顕微鏡またはコンピュータが保持し、設定する。またチャージアップしない最大加速電圧を操作者が手動で記録もしくは入力してもよい。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る電子顕微鏡において、以前に結像された観察像を像観察条件と共に記憶される画像ファイル、および前回に結像された観察像に対応する像観察条件は、例えばコンピュータ１のメモリに記憶される。
【００３６】
この電子顕微鏡では、排気系によって試料室内の真空度を変更して像観察を行うことが可能である。一般に試料室が高真空であれば分解能の高い鮮明な画像を得ることができるが、反面チャージアップが生じ易くなり、また水分を含む試料の観察に不適といった欠点がある。一方で低真空であればチャージアップが生じ難くなり、絶縁体や水分を含む試料の観察に適している反面、鮮明な観察像を得ることが困難になるという欠点がある。したがって、観察対象の試料や観察目的に応じて試料室内の圧力（真空度）を調整することで更に適切な観察像を得ることが可能となる。しかしながら、真空度を調整することによって、像観察条件のパラメータが更に増えることとなり、ＳＥＭの操作に慣れていない初心者にとっては条件設定がより困難となる。特に低真空観察では像観察条件の調整が困難となり、結像すら容易でない。そこで本発明の実施の形態に係る電子顕微鏡では、低真空観察用の観察モードに特化したガイダンス機能を設けることにより、このガイダンスに従って初心者でも容易に低真空観察が可能なユーザ環境を提供している。さらに、通常の高真空観察に適した高真空観察用のガイダンス機能も設け、操作者にいずれの圧力（真空度）で観察を行いたいかを選択させることによって、それぞれに適したガイダンス機能が実行される。また、高真空観察、低真空観察の二段階のみならず、中真空観察、超高真空観察等も加えて三段階、四段階以上といった複数のガイダンス機能を設けることもできる。
【００３７】
なお本明細書においては高真空、低真空の値を特に限定するものでないが、一般に高真空とは圧力が０．１Ｐａ〜１０−５Ｐａ（１０−３〜１０−７Ｔｏｒｒ）あるいは更に真空度の高い１０−５Ｐａ〜１０−８Ｐａ（１０−７〜１０−１０Ｔｏｒｒ）、また低真空とは１００ｋＰａ〜１００Ｐａ（７６０〜１Ｔｏｒｒ）あるいは１００Ｐａ〜０．１Ｐａ（１〜１０−３Ｔｏｒｒ）を指す。低真空観察は、例えばＥＳＥＭ（環境制御型ＳＥＭ）を用いて試料室の圧力を調整することにより実行される。
【００３８】
また本明細書において、少なくとも真空度の設定を含むとは、必ずしも真空度を調整するという意味でなく、真空度を一定に保つ設定も含むものとする。
【００３９】
［電子顕微鏡の操作プログラム］
次に、電子顕微鏡の操作を行うための電子顕微鏡の操作プログラムについて説明する。この電子顕微鏡の操作プログラムは、電子顕微鏡に接続されたコンピュータにインストールされ、実行される。電子顕微鏡の操作プログラムをインストールされたコンピュータが電子顕微鏡の操作プログラムと通信を行い、必要な情報を送受信して設定を行う。通信は、例えばＲＳ−２３２ＣケーブルやＵＳＢケーブルを介してシリアル通信で行われる。
【００４０】
図２〜図１５に、電子顕微鏡の操作プログラムのユーザインターフェース画面のイメージの一例を示す。なお、これらの画面において各入力欄や各ボタンなどの配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様などは適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。
【００４１】
これらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力などの指定は、電子顕微鏡の操作プログラムをインストールされたコンピュータに設けられた入力デバイスで行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力デバイスによりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。入出力デバイスはコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータに固定されている。一般的な入力デバイスとしては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイントなどの各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、電子顕微鏡自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上を操作者が手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。
【００４２】
なお、電子顕微鏡の操作プログラムをインストールされたコンピュータに接続された入出力デバイスから設定を行う態様の他、電子顕微鏡の操作プログラムや専用ハードウェアを電子顕微鏡に組み込み、電子顕微鏡のみで設定を行えるようにしても良い。この場合、入出力デバイスは電子顕微鏡に設けられあるいは接続され、必要に応じて設定用のモニタなどが接続される。
【００４３】
［メニュー画面］
電子顕微鏡の操作プログラムを起動すると、メニュー画面が表示部２８に表示される。メニュー画面の一例を図２に示す。この図に示すメニュー画面は、オート観察モードまたはマニュアル観察モードのいずれかを選択する観察モード選択手段の一態様である。メニュー画面にはアイコン状のボタンが配置されており、各々のボタンを押下すると、該当する画面に切り替わる。本実施の形態では、複数のガイダンス機能として第一のオート観察モード、第二のオート観察モードを用意し、メニュー画面からいずれかを選択できる。ここでは第一のオート観察モードを高真空観察用のガイダンス機能とし、第二のオート観察モードを低真空観察用のガイダンス機能としている。さらに初心者ユーザに理解し易いよう、「低真空観察」を、電気を通さない試料や水分を含んだ試料の観察に適した「オート観察▲２▼」と呼び、通常の高真空観察を「オート観察▲１▼」と呼ぶことで、操作者は真空度や圧力といった概念を意識することなく、単に観察したい試料に応じて適切なガイダンス機能を選択することができ、専門知識のない操作者でも容易に使用できる。
【００４４】
図２のメニュー画面には、手軽に使用したいユーザ向けの簡単操作による観察モード（第一のオート観察モード）に対応する操作画面に移行する“オート観察▲１▼”アイコン（第一のオート観察モード設定手段）１０１、電気を通さない試料や水分を含んだ試料の観察に適している観察モード（第二のオート観察モード）に対応する操作画面に移行する“オート観察▲２▼”アイコン（第二のオート観察モード設定手段）１０２、および全てのパラメータを操作できる観察モード（マニュアル観察モード）に対応する操作画面に移行する“マニュアル観察”アイコン（マニュアル観察モード設定手段）１０３からなる観察モード設定手段が表示される。また、メニュー画面には、観察モード設定アイコンの他に、取り込んだ画像の整理を行うアルバムモード（画像ファイル編集モード）の操作画面に移行する“アルバム”アイコン（画像ファイル編集モード設定手段）１０４、距離や面積を計測する計測モード操作画面に移行する“計測”アイコン（計測モード設定手段）１０５、消耗品の交換時に使われるメンテナンスモードの操作画面に移行する“メンテナンス”アイコン（メンテナンスモード設定手段）１０６、各種初期設定を行う初期設定モードの操作画面に移行する“初期設定”アイコン（初期設定モード設定手段）１０７、およびメニュー画面を終了する“終了”アイコン１０８が表示される。
【００４５】
“オート観察▲１▼”アイコン１０１を押下することにより、表示部２８に表示される表示画面は、図３に示す第一のオート観察モードの操作画面に切り替えられる。また同様に、“オート観察▲２▼”アイコン１０２、“マニュアル観察”アイコン１０３を押下することにより、表示部２８に表示される表示画面は、図６に示す第二のオート観察モードの操作画面、図１２に示すマニュアル観察モードの操作画面にそれぞれ切り替えられる。
【００４６】
［第一のオート観察モード］
図３に、第一のオート観察モードにおける試料分類ステップの操作画面の一例を示す。表示部２８には、結像された観察像を表示する第１表示領域４７と、位置表示、広域図、ｅプレビュー、および比較画像を表示する第２表示領域４８と、ＳＥＭの操作手順を誘導する操作フロー２０１と、観察する試料の材質を設定する第一オート観察用試料指定手段２１１と、前回に設定された像観察条件を観察条件として設定する前回条件設定手段２１２と、試料交換を指示する試料交換指示手段２０８と、像観察条件を個別に設定可能なセルフ条件設定画面に移行するセルフ条件設定画面移行手段２０９とが表示される。
【００４７】
操作フロー２０１は、例えば試料分類ステップ、位置決めステップ、ｅプレビューステップ（プレビューステップ）、条件選択ステップ、および観察ステップが順に表示される。操作フロー２０１の各ステップを以下に説明する。
【００４８】
（１）試料分類ステップは、観察サンプルがどのような材質であるかを見極め、最初に電子線を照射する条件を決定するためのステップである。具体的にはサンプルが絶縁体の場合はチャージアップ現象が生じるためチャージアップし難い観察条件で、また、サンプルが導体の場合はチャージアップや試料の損傷等を気にするよりも信号量や画質を優先した観察条件が設定される。
【００４９】
（２）位置決めステップは、出来るだけ低倍率でＳＥＭ観察を行い、観察したい位置をさがし、観察したい倍率に設定するためのステップである。
【００５０】
（３）ｅプレビューステップは、観察の目的に応じて、最適な観察条件を探すためのステップである。ｅプレビューステップにおいては、複数の像観察条件で簡易的に試料を結像する。
【００５１】
（４）条件選択ステップにおいては、簡易的に結像察した画像を見比べることで目的に最適な観察条件を選び、その観察条件を装置に設定するためのステップである。
【００５２】
（５）観察ステップは、フォーカスやコントラスト、明るさ（ブライトネス）、非点収差等の微調整を行うためのステップである。また別の場所、別の倍率での観察が必要な場合はそれを行う。
【００５３】
（試料分類ステップ）
試料分類ステップにおいては、操作フロー２０１での“試料分類”の表示が他のステップと異なる態様で表示される。例えば“試料分類”の項目表示が明るい緑色で表示され、他の“位置決め”、“ｅプレビュー”、“条件選択”、“観察”の項目表示が暗い緑色で表示される。もちろん、色相を変更して異なる態様として表示してもよく、項目枠と文字を反転して表示する、点滅、下線、太字、蛍光色等種々の異なる態様を用いることができる。これによって現在のステップが“試料分類”であることが判断できる。
【００５４】
第一のオート観察モードにおける試料分類ステップでは、図３に示すように第一オート観察用試料指定手段２１１が設けられる。第一オート観察用試料指定手段２１１によって、試料の材質を指定し、これに応じた像観察条件が設定される。図３の例ではラジオボタンにより試料の材質を選択させる。ここでは導体のみの試料を設定するラジオボタン（第一の第一オート観察用試料指定手段）２１１ａ、または絶縁体を含む試料（または半導体）を設定するラジオボタン（第二の第一オート観察用試料指定手段）２１１ｂのいずれかがチェックされ、このチェックに基づいて、導体のみの試料、または絶縁体を含む試料（または半導体）に対応する像観察条件が設定される。また、前回条件設定手段２１２において、「前回と同じ条件で観察する」チェック欄２１２ａがチェックされたときは、前回に設定された像観察条件が像観察条件として設定される。
【００５５】
［位置表示］
図３の表示例においては、第２表示領域４８に“位置表示”画面が表示されている。この“位置表示”画面において、円を複数の領域に分割されそれぞれに番号が付された領域は、試料台３３上に同様に番号が付された領域のいずれの部分を観察しているかを判り易くするために表示されている。
【００５６】
［セルフ条件設定画面移行手段］
試料分類ステップを示す図３の画面左下には、セルフ条件設定画面へ移行するためのセルフ条件設定画面移行手段の一形態として、セルフ条件設定ボタン２０９が設けられている。このセルフ条件設定ボタン２０９は、図３の試料分類ステップのみならず、位置決めステップ、図４のｅプレビューステップ、条件選択ステップ、および図５の観察ステップ等他のステップにおいても表示されている。いずれのステップにおいても、セルフ条件設定ボタン２０９を押下することによって、セルフ条件設定画面への移行が指示され、表示部２８に表示される表示画面は、図１１に示すセルフ条件設定画面の操作画面に切り替えられる。これによって、操作者は操作フロー２０１に示されたガイダンスの順序に拘束されることなく、所望のタイミングで所望の像観察条件を設定、変更することが可能となる。このことは、ガイダンス機能によって初心者に判りやすい操作体系を提示すると共に、必要時には詳細設定画面に速やかに移行できる手段を提供することで、ガイダンス順序によらず必要な項目のみを所望の順序、タイミングで設定することが可能となり、知識のある操作者がガイダンス順序によらず任意の項目を設定可能としている。これによって操作者はガイダンス機能を適宜利用しながら、これに拘束されることなく必要な事項を所望の順序で設定できる。このように本実施の形態ではガイダンス機能をエスケープ、あるいはＯＮ／ＯＦＦすることを可能とし、これによってガイダンス機能と通常の任意設定機能とを並立させ、習熟度や利用形態等の異なる様々なユーザの要求に応えることのできる操作支援環境が実現される。
【００５７】
（位置決めステップ）
試料分類ステップ終了後、「次へ」ボタンを押下すると、位置決めステップに移行する。位置決めステップでは、試料分類ステップで設定された像観察条件に基づいて結像された観察像が第１表示領域４７に表示されており、この観察像に対して観察位置決めや倍率調整を必要に応じて行う。例えば操作者に観察位置の位置決めと拡大倍率を手動で設定させる。また、必要に応じてフォーカス、コントラスト、明るさをそれぞれ調整する。位置決めステップ終了後、「次へ」ボタンを押下すると、ｅプレビューステップに移行する。
【００５８】
（ｅプレビューステップ）
［プレビュー機能］
図４に、第一のオート観察モードにおけるｅプレビューステップの操作画面の一例を示す。表示部２８には、結像された観察像を表示する第１表示領域４７と、位置表示、広域図、ｅプレビュー、および比較画像を表示する第２表示領域４８と、ＳＥＭの操作手順を誘導する操作フロー２０１と、プレビュー機能を設定するプレビュー設定手段２３１と、予め設定された複数の簡易像観察条件に対応する像観察条件から一の観察条件を設定する簡易像観察条件設定手段２３２と、試料交換を指示する試料交換指示手段２０８と、像観察条件を個別に設定可能なセルフ条件設定画面に移行するセルフ条件設定画面移行手段２０９とが表示される。ｅプレビューステップにおいても、図４に示すように操作フロー２０１の表示の内“ｅプレビュー”がハイライトされ、他のステップの表示よりも目立つことで現在のステップがプレビューステップにあることが操作者に示される。
【００５９】
第一のオート観察モードにおけるｅプレビューステップでは、プレビュー設定手段２３１において「ｅプレビューを行う」チェック欄２３１ａがチェックされることにより、ｅプレビュー実行が選択される。ｅプレビューの実行によって、予め設定された複数の像観察条件（プレビュー像観察条件）に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し表示部に表示される。プレビュー像観察条件の設定は、像観察条件の内、特定の一以上のパラメータを段階的あるいは連続的に変化させることで簡易的な像観察条件を複数設定する。いずれのパラメータを変化させるかは操作者が指定することもできるし、電子顕微鏡側で予め設定しておいても良い。
【００６０】
図４の例では、予め設定された複数の簡易像観察条件として、加速電圧と検出器を組み合わせて変化させてＡ〜Ｄの４つの条件を設定している。各条件は、具体的なパラメータで表示する他、結果としてどのような観察像が得られるかを説明することで、操作者に観念的に把握し易くできる。ここでは、Ａとして「最表面の細かい凹凸情報」に対応する第一の像観察条件（加速電圧２ｋＶで二次電子検出）、Ｂとして「ＡとＣの中間」に対応する第二の像観察条件（加速電圧５ｋで二次電子検出）、Ｃとして「高画質 低ノイズ」に対応する第一の像観察条件（加速電圧２０ｋＶで二次電子検出）、およびＤとして「材質の違い」に対応する第一の像観察条件（加速電圧２０ｋＶで反射電子検出）の４つの簡易像観察条件を設定している。
【００６１】
これら４つの簡易像観察条件は、図４において第２表示領域４８に表示されている。ｅプレビューが実行されると、それぞれの簡易像観察条件が表示されている上に簡易観察像が表示される。なお簡易像観察条件のテキストは、簡易観察像表示後もマウスで選択もしくはマウスカーソルを近付けることでチップ表示することができる。観察像を簡易的に結像し観察した複数の簡易観察像は一時的に保存され、表示部２８の第２表示領域４８に一覧表示される。一覧表示の際には、簡易観察像を縮小して同時に表示させることができる。
【００６２】
（条件選択ステップ）
ｅプレビュー実行後に「次へ」ボタンを押下すると、条件選択ステップに移行する。条件選択ステップでは、ｅプレビューステップで設定された４つの簡易像観察条件に基づきｅプレビューが実行され、４枚の簡易観察像が結像されて表示部２８の第２表示領域４８に一覧表示される。操作者はこの中から所望の画像を選択する。ここにおいて、第２表示領域４８は、表示された複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択するための簡易観察像選択手段として機能する。条件選択ステップ終了後、「次へ」ボタンを押下すると、観察ステップに移行する。この際、選択された簡易観察像を撮像した際の簡易像観察条件に基づいて、これを像観察条件として設定し、新たに観察像が撮像され、第１表示領域部に表示されるよう制御される。ここでの撮像は、簡易的なものでなく、選択された簡易像観察条件を像観察条件として設定した上で通常の撮像が行われる。選択された簡易像観察条件を像観察条件として設定するための像観察条件設定手段は、簡易観察像を選択した簡易観察像選択手段と同様に第２表示領域４８上での選択に基づいて、電子顕微鏡の内部にて中央演算処理部２等が受け持つ。すなわち、図４や後述する図９においては、第２表示領域４８の“ｅプレビュー”画面が、簡易像観察条件からいずれか一つの像観察条件を選択する簡易観察像選択手段、および選択した簡易観察像に設定された簡易像観察条件を像観察条件として設定する像観察条件設定手段として機能する。
【００６３】
また、ｅプレビューを実行しないこともできる。図４のｅプレビューステップにおいて、「ｅプレビューを行う」チェック欄２３１ａのチェックを外し、代わりに簡易像観察条件設定手段２３２において、Ａ「最表面の細かい凹凸情報」のラジオボタン２３２ａ、Ｂ「ＡとＣの中間」ラジオボタン２３２ｂ、Ｃ「高画質低ノイズ」ラジオボタン２３２ｃ、およびＤ「材質の違い」ラジオボタン２３２ｄのうちいずれか一つを選択する。これらの条件は、上記ｅプレビューのために設定された簡易像観察条件と対応している。簡易像観察条件設定手段２３２のいずれかを選択すれば、自動的に「ｅプレビューを行う」チェック欄２３１ａのチェックがオフになるようにしたり、「ｅプレビューを行う」をラジオボタンとして簡易像観察条件設定手段２３２に組み込んでも良い。このようにして予め設定された複数の簡易像観察条件からいずれかの条件が選択されると、選択された簡易像観察条件から一の観察条件が設定され、ｅプレビューが行われることなく、選択されたラジオボタンに対応する像観察条件に基づいて観察像を結像し表示部に表示するように制御される。この場合は条件選択ステップが不要となるので、図５に示す観察ステップの操作画面に切り替えられる。
【００６４】
ｅプレビューステップや条件選択ステップ、あるいは位置決めステップにおいても、セルフ条件設定ボタン（セルフ条件設定画面移行手段）２０９を押下することによってセルフ条件設定画面への移行が指示されると、表示部２８に表示される表示画面は、図１１の操作画面に切り替えられる。
【００６５】
（観察ステップ）
図５に第一のオート観察モードにおける観察ステップの操作画面を表示部２８に表示する一例を示す。観察ステップでは、結像された観察像に対して倍率調整、視野移動、コントラスト・明るさ・フォーカス調整等を必要に応じて行い、さらに高精度な画像の取り込み、保存、印刷、除電等の処理を行う。観察ステップの操作画面は上記と同様、第１表示領域４７と、第２表示領域４８と、操作フロー２０１と、試料交換指示手段２０８と、セルフ条件設定画面移行手段２０９等の他、観察ステップにおける操作メッセージを表示する観察操作メッセージ領域２５１と、倍率調整、視野移動、コントラスト・明るさ・フォーカス調整等を行うための調整手段を備える。図５の表示例においては、第２表示領域４８に“広域図”画面が表示されている。
【００６６】
観察ステップにおいても、セルフ条件設定ボタン（セルフ条件設定画面移行手段）２０９を押下することによってセルフ条件設定画面への移行が指示されると、表示部２８に表示される表示画面は、図１１の操作画面に切り替えられ、像観察条件を個別に設定可能なセルフ条件設定画面に移行する。
【００６７】
以上、第一のオート観察モードの試料分類ステップ、ｅプレビューステップ、および観察ステップのいずれのステップにおいてもセルフ条件設定画面移行手段を表示する例を示したが、オート観察モードにおける所定のステップにおいてのみセルフ条件設定画面移行手段を表示部２８に表示する構成とすることができる。セルフ条件設定画面移行手段を表示する所定のステップは、オート観察モードのすべてのステップに設ける必要はなく、そのステップの目的に応じて適宜設定できる。
【００６８】
［第二のオート観察モード］
（試料分類ステップ）
次に、第二のオート観察モードの一例として、電気を通さない試料や水分を含んだウェットな試料を観察可能な第二のオート観察モードを、図６〜図１０に基づいて説明する。
【００６９】
図６に、第二のオート観察モードにおける試料分類ステップの操作画面の一例を示す。表示部２８に示される試料分類ステップの操作画面は、上記同様第１表示領域４７と、第２表示領域４８と、ＳＥＭの操作手順を誘導する操作フロー３０１と、試料交換を指示する試料交換指示手段３０８と、像観察条件を個別に設定可能なセルフ条件設定画面に移行するセルフ条件設定画面移行手段３０９等の他、観察する試料の材質を設定する第二オート観察用試料指定手段３１１と、前回に設定された像観察条件を観察条件として設定する前回条件設定手段３１２を備える。図６の表示例においては、第２表示領域４８に“位置表示”画面が表示されている。
【００７０】
操作フロー３０１は、例えば試料分類ステップ、位置決めステップ、ｅプレビューステップ、条件選択ステップ、および観察ステップが順に表示される。試料分類ステップにおいては、操作フロー３０１欄の“試料分類”の表示が他のステップの表示よりも強調され、現在のステップを示している。
【００７１】
第二のオート観察モードにおける試料分類ステップでは、チャージアップ防止を目的とした操作を誘導するチャージアップ防止項目、あるいは試料の蒸発防止を目的とした操作を誘導する蒸発防止項目とが設定可能である。それぞれの項目に対して、チャージアップ防止に適した簡易像観察条件、および蒸発防止に適した簡易像観察条件がｅプレビューにおいて設定される。
【００７２】
チャージアップを防止するには、高真空では加速電圧を低く抑えて試料の帯電を防止することが挙げられる。一方低真空では空気分子が増えるので、これがイオン化して帯電を阻害するため高い加速電圧としてもチャージアップが生じ難い。このようにチャージアップの度合いは真空度に対する依存が大きいが、その他にスポットサイズの大きさ、加速電圧の高さによる依存性もある。
【００７３】
チャージアップ防止目的の簡易像観察条件の例としては、真空度と加速電圧を調整し、例えば高真空で加速電圧が１ｋＶ、高真空で加速電圧が２ｋＶ、真空度１３Ｐａで加速電圧が１５ｋＶ、および真空度３０Ｐａで加速電圧が２０ｋＶという４つの簡易像観察条件の組とする。真空度を変化させると、真空引きのため待ち時間が発生する。待ち時間は、変化の度合いに依存するが、バルブの開閉やポンプの回転等機械的な動作が必要となるため、数分〜十数分程度かかる。従来であれば、真空度を変更する度に真空引きの待ち時間が発生するため、操作者は断続的に数分間は作業を止めて待たなければならなかった。中途半端な時間が空くため、電子顕微鏡を離れて別の作業を行うこともできない。しかしながら上記実施の形態では、プレビュー機能によって指定された真空度に自動的に調整されるため、操作者はプレビューが完了するまでの間は電子顕微鏡に付きっきりで待つ必要がなく、他の作業に充てることができ、待ち時間を無駄にせず有効利用することができる。
【００７４】
あるいは真空度を固定して加速電圧とスポットサイズを調整し、真空度を１３Ｐａで一定のまま、加速電圧が２０ｋＶでスポットサイズを１６、加速電圧が１０ｋＶでスポットサイズを１６、加速電圧が１５ｋＶでスポットサイズを１２、加速電圧が２０ｋＶでスポットサイズを８、および加速電圧が１０ｋＶでスポットサイズを８とした５つの簡易像観察条件の組とする。真空度の調整には、排気系ポンプ３０で試料室３１内の圧力を調整するため時間がかかる。よって各簡易像観察条件で真空度を一定とれば、この時間を節約してプレビュー画像を得るために要する時間を短縮できるというメリットがある。
【００７５】
一方、試料の蒸発を防止するには、真空度を低く抑えることが挙げられる。また蒸発量は、真空度に対する依存性の他にも、加速電圧にも依存している。これは加速電圧の違いによって試料が加熱される度合いが変わることによる。そこで真空度を一定として加速電圧を調整することによって、上記と同様真空度の調整に要する時間を省き、プレビュー画像を得るために要する時間を短縮できるというメリットがある。
【００７６】
蒸発防止目的の簡易像観察条件としては、例えば高真空で加速電圧が１ｋＶ、高真空で加速電圧が２ｋＶ、真空度１３Ｐａで加速電圧が１５ｋＶ、および真空度３０Ｐａで加速電圧が２０ｋＶという４つの簡易像観察条件の組とする。あるいは真空度を１３０Ｐａで固定し、加速電圧が７ｋＶでスポットサイズを１６、加速電圧が１０ｋＶでスポットサイズを１６、加速電圧が１５ｋＶでスポットサイズを１６、および加速電圧が２０ｋＶでスポットサイズを１６とした４つの簡易像観察条件の組とする。
【００７７】
第二のオート観察モードにおける試料分類ステップでは、図６に示すように第二オート観察用試料指定手段３１１において、試料の材質を指定する。ここでは操作者が真空度や加速電圧等の値を意識することなく、観察したい試料を選択すれば足りるように、試料の種別と撮像したい観察像の画質を示した選択肢を提示している。図６の例では、第二オート観察用試料指定手段３１１として第一〜第三の３つの選択肢を備え、ラジオボタンによっていずれかを選択させる。ここでは、「水分を含まない試料＜高速＞」、「水分を含まない試料＜高画質＞」、および「水分を含む試料」の３つに分類する。このうち、「水分を含まない試料＜高速＞」および「水分を含まない試料＜高画質＞」はチャージアップ防止を必要とする材質が設定されるチャージアップ防止項目に相当し、「水分を含む試料」は蒸発防止を必要とする材質が設定される蒸発防止項目に相当する。具体的には、それぞれ、第一の第二オート観察用試料指定手段３１１ａとして水分を含まない試料または半導体の試料の高速観察を設定するラジオボタン、第二の第二オート観察用試料指定手段３１１ｂとして水分を含まない試料または半導体の試料の高画質観察を設定するラジオボタン、および第三の第二オート観察用試料指定手段３１１ｃとして水分を含む試料を設定するラジオボタンとする。このうちいずれか一つのラジオボタンが選択されることにより、選択された条件に対応する像観察条件が設定される。
【００７８】
また、過去に使用した像観察条件の履歴を記憶する履歴記憶手段を設けることができる。履歴記憶手段に記憶された複数の履歴を遡って表示し、所望の像観察条件を選択して、これを現在の像観察条件として設定する。記憶された過去の履歴の中から選択する際は、実行した日付で特定したり、特定の像観察条件に予め名前を付けて保存することにより、これを呼び出す方法等が利用できる。
【００７９】
特に本実施の形態では、このような履歴記憶手段の一態様として、前回に結像された観察像に対応する像観察条件を一つ記憶可能な前回条件設定手段を備えている。前回条件設定手段３１２において、「前回と同じ条件で観察する」チェック欄３１２ａがチェックされたときは、前回の観察時に設定された像観察条件を呼び出し、これを像観察条件として設定する。
【００８０】
第二オート観察用試料指定手段３１１または前回条件設定手段３１２において、操作者は像観察条件を設定した後「次へ」ボタンを押下すると、図７の位置決めステップに移行し、第１表示領域４７には設定された像観察条件に基づいて結像された観察像が表示される。
【００８１】
一方で試料分類ステップあるいはそれ以外のいずれのステップにおいても、セルフ条件設定画面移行手段３０９の一形態であるセルフ条件設定ボタンが表示されている。これを押下することによってセルフ条件設定画面への移行が指示され、表示部２８に表示される表示画面は、図１１の操作画面に切り替えられる。これによって操作者は操作フロー３０１によるガイダンスから解放され、所望の項目を設定可能となる。
【００８２】
（位置決めステップ）
図６の試料分類ステップ終了後、「次へ」ボタンを押下すると、位置決めステップに移行する。図７に第二のオート観察モードにおける位置決めステップの操作画面の一例を示す。表示部２８に表示される位置決めステップの操作画面には、結像された観察像を表示する第１表示領域４７と、位置表示、広域図、ｅプレビュー、および比較画像を切り替えて表示する第２表示領域４８と、ＳＥＭの操作手順を誘導する操作フロー３０１と、位置決めステップにおける操作メッセージを表示する位置決め操作メッセージ領域３２１と、試料交換を指示する試料交換指示手段３０８と、像観察条件を個別に設定可能なセルフ条件設定画面に移行するセルフ条件設定画面移行手段３０９とが備えられる。
【００８３】
位置決めステップでは、試料分類ステップで設定された像観察条件に基づいて結像された観察像が第１表示領域４７に表示されており、この観察像に対して観察位置決めや倍率調整を必要に応じて行う。第２表示領域４８には第１表示領域４７で表示されるよりも低倍率の“広域図”画面を表示し、第１表示領域４７にて表示中の領域が第２表示領域４８でいずれの領域に該当するかが枠線で表示される。例えば操作者に観察位置の位置決めと拡大倍率を手動で設定させる。また、必要に応じてフォーカス、コントラスト、明るさをそれぞれ調整する。位置決めステップ終了後、「次へ」ボタンを押下すると、図８のｅプレビューステップに移行する。
【００８４】
（プレビューステップ）
図８に、第二のオート観察モードにおけるｅプレビューステップの操作画面の一例を示す。表示部２８に表示されるｅプレビューステップの操作画面は、上記図４と同様に第１表示領域４７と、第２表示領域４８と、操作フロー３０１と、プレビュー設定手段３３１と、簡易像観察条件設定手段３３２と、試料交換指示手段３０８と、セルフ条件設定画面移行手段３０９とを備える。このｅプレビューステップにおいても、操作フロー３０１中の“ｅプレビュー”の表示が他のステップよりも目立つようハイライト表示される。
【００８５】
第二のオート観察モードにおけるｅプレビューステップでも、プレビュー設定手段３３１において「ｅプレビューを行う」チェック欄３３１ａがチェックされることにより、ｅプレビュー実行が選択される。「ｅプレビューを行う」チェック欄３３１ａがチェックされると、簡易像観察条件設定手段３３２がグレーアウトして選択不能となり、操作者の誤動作を防止する。図８の例でも、予め設定された複数の簡易像観察条件として、簡易像観察条件設定手段３３２において提示される条件と同一の条件が設定される。ここでは、Ａ「低解像度 低チャージ」、Ｂ「Ａに近い画像」、Ｃ「Ｄに近い画像」、およびＤ「高画質 低ノイズ」として、それぞれ低真空観察に適した簡易像観察条件設定がなされる。このステップでは未だｅプレビューは実行されず、「次へ」ボタンを押下することによってｅプレビューが開始される。ｅプレビューによって観察像を簡易的に結像し得られた複数の簡易観察像は一時的に保存され、表示部２８の第２表示領域４８に一覧表示される。
【００８６】
また、上記図４と同様にｅプレビューを実行しないこともできる。図８のｅプレビューステップにおいて、「ｅプレビューを行う」チェック欄３３１ａのチェックを外し、代わりに簡易像観察条件設定手段３３２において簡易像観察条件を設定する。図８の例では、４つの選択肢がラジオボタンで表示され、それぞれＡ「低解像度 低チャージ」のラジオボタン３３２ａ、Ｂ「Ａに近い画像」ラジオボタン３３２ｂ、Ｃ「Ｄに近い画像」ラジオボタン３３２ｃ、およびＤ「高画質低ノイズ」ラジオボタン３３２ｄが提示される。これらのラジオボタンからいずれか一つを選択し「次へ」ボタンを押下することにより、ｅプレビューが行われることなく、選択されたラジオボタンに対応する簡易像観察条件に基づいて観察像を結像し、第１表示領域４７に表示するように制御される。この場合、図９の条件選択ステップは不要で、図１０に示す観察ステップの操作画面に切り替えられる。
【００８７】
（条件選択ステップ）
図９に第二のオート観察モードにおける条件選択ステップの操作画面の一例を示す。この図に示す操作画面も、第１表示領域４７と、第２表示領域４８と、操作フロー３０１と、条件選択ステップにおける操作メッセージを表示する条件選択観察操作メッセージ領域３４１と、試料交換指示手段３０８と、セルフ条件設定画面移行手段３０９等を備える。
【００８８】
図９の表示例においては、第２表示領域４８に“ｅプレビュー”画面が表示される。条件選択ステップにおいては、第２表示領域４８に表示された４つの“ｅプレビュー”画面からいずれか一つの画面を押下することによってその画面に対応する簡易像観察条件が設定される。すなわち、第２表示領域４８の“ｅプレビュー”画面が、簡易像観察条件からいずれか一つの像観察条件を選択する簡易観察像選択手段、および選択した簡易観察像に設定された簡易像観察条件を像観察条件として設定する像観察条件設定手段として機能する。なおｅプレビュー動作中でも選択は可能である。ｅプレビューの描画には時間がかかるが、４つの簡易観察像の結像が完了しない描画中においても操作者は所望の簡易観察像もしくは未表示の画面を選択することができる。このようにして操作者は第２表示領域４８においていずれかの画面を選択し、「次へ」ボタンを押下すると観察ステップに移行する。
【００８９】
（観察ステップ）
図１０に第二のオート観察モードにおける観察ステップの操作画面の一例を示す。この図は上記図５と対応しており、同様に第１表示領域４７と、第２表示領域４８と、操作フロー３０１と、観察操作メッセージ領域３５１と、試料交換指示手段３０８と、セルフ条件設定画面移行手段３０９とを備える。図１０の表示例においては、第２表示領域４８に“広域図”画面が表示されており、上記の通り結像された観察像に対して倍率調整、視野移動、コントラスト・明るさ・フォーカス調整等を必要に応じて行い、さらに高精度な画像の取り込み、保存、印刷、除電等の処理を行う。これらの調整を行うために図１０の画面は、図５と同様、倍率調整、視野移動、コントラスト・明るさ・フォーカス調整等を行うための調整手段を備える。
【００９０】
以上、第二のオート観察モードの試料分類ステップ、位置決めステップ、ｅプレビューステップ、条件選択ステップ、および観察ステップのいずれのステップにおいてもセルフ条件設定画面移行手段を表示する例を示したが、オート観察モードにおける所定のステップにおいてセルフ条件設定画面移行手段を表示部２８に表示する構成とすることができる。セルフ条件設定画面移行手段を表示する所定のステップは、オート観察モードのすべてのステップに設ける必要はなく、そのステップの目的に応じて適宜設定できる。
【００９１】
［セルフ条件設定画面］
次に、セルフ条件設定画面について説明する。セルフ条件設定画面は、定められた操作フローに従って順に条件設定を行うオート観察モードとは異なり、操作者が所望の項目を任意の順に設定できる。そのため、図６〜図１０で設定可能な項目を一画面にまとめたような構成である。なお、すべての項目を一画面で設定可能とする必要はなく、特定の項目は別画面で設定するよう構成してもよいことはいうまでもない。また必要な際はモード復帰手段として「戻る」ボタンを押下すれば、オート観察モードに復帰することもできる。
【００９２】
さらに、モード切替手段として、本実施の形態では画面の下部に設けられたタブを切り替えることで、より詳細設定が可能なマニュアル観察に切り替えたり、オート観察▲１▼・オート観察▲２▼への変更や、計測モード、アルバムモード等にも切り替えることができる。なお後述するマニュアル観察ではすべての設定項目を調整可能であるが、セルフ条件設定画面は、所定の項目のみを設定可能としている。セルフ条件設定画面は、ある程度操作に慣れた操作者を対象にしており、通常変更する必要のない項目は変更できないようにすることで、誤操作を防止している。より詳細な設定が行いたい操作者は、マニュアル観察モードに移行する。
【００９３】
図１１に、第一のオート観察モードからセルフ条件設定画面に移行した際に表示部２８に表示される操作画面の一例を示す。この操作画面は、上記と同様に第１表示領域４７と、第２表示領域４８の他、観察する試料の材質を設定する試料指定手段４０１と、予め設定された複数の簡易像観察条件に対応する像観察条件から一の観察条件を設定する簡易像観察条件設定手段４０２と、検出器、加速電圧、およびスポットサイズ等を設定する個別条件設定手段４０３と、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の観察条件を設定するファイル対応条件設定手段４０４とを備える。図１１の表示例においては、第２表示領域４８に“位置表示”画面が表示されている。
【００９４】
試料指定手段４０１では、観察対象の試料の材質を指定する。図１１に示す試料指定手段４０１は、２つの選択肢として「導体のみの試料」のラジオボタン４０１ａまたは「絶縁体を含む試料」のラジオボタン４０１ｂが設けられる。このいずれかを選択すると、それぞれの試料観察に適した像観察条件が設定される。
【００９５】
また、セルフ条件設定画面においてもプレビュー機能を実行可能である。試料指定手段４０１において試料の特性を指定した後、プレビュー設定手段の一態様である「ｅプレビュー」ボタン４０１ｃを押下すると、ｅプレビューが実行される。第２表示領域４８が自動的にｅプレビューのタブに切り替わり、予め設定された複数の簡易像観察条件に基づいて複数の簡易観察像が第２表示領域４８に表示される。複数の簡易像観察条件は、後述する簡易像観察条件設定手段４０２で示される簡易観察条件と対応しているので、操作者は各簡易観察像の簡易像観察条件を確認できる。
【００９６】
簡易像観察条件設定手段４０２では、プレビュー機能を実行することなく操作者が指定した簡易像観察条件に基づいて観察像の結像が行われる。図１１の簡易像観察条件設定手段４０２では、Ａ〜Ｄの４つの簡易像観察条件が選択肢として提示されており、操作者は所望のラジオボタンを選択する。ここでは、Ａ「最表面の細かい凹凸情報（加速電圧２ｋＶ）」ラジオボタン４０２ａ、Ｂ「ＡとＣの中間（加速電圧５ｋＶ）」ラジオボタン４０２ｂ、Ｃ「高画質 低ノイズ（加速電圧２０ｋＶ）」ラジオボタン４０２ｃ、およびＤ「材質の違い（２０ｋＶ 反射電子）」ラジオボタン４０２ｄが提示されている。このうちいずれか一つのチェックボックスがチェックされ、「上の条件に設定する」ボタン４０２ｅが押下されることにより、選択された簡易像観察条件が設定され、この像観察条件に基づいて観察像を結像し表示部の第１表示領域４７に表示するよう制御される。
【００９７】
また、上記と別に、像観察条件を個別に設定可能な個別条件設定手段４０３によって像観察条件を個別に設定することもできる。像観察条件としては、例えば検出器、加速電圧、スポットサイズ等の項目が挙げられる。図１１の例では個別条件設定手段４０３における「検出器」ボックス４０３ａから検出器の種類を選択することにより、検出器が設定される。また、「加速電圧」ボックス４０３ｂから加速電圧の数値を選択することにより、加速電圧が設定される。さらに、「スポットサイズ」ボックス４０３ｄからスポットサイズの数値を選択することにより、スポットサイズが設定される。ここでは、個別条件設定手段において、検出器、加速電圧、スポットサイズを個別に設定する例を示したが、これ以外の像観察条件のパラメータとして、真空度、非点収差、光軸等種々の像観察条件を設定するよう構成してもよい。
【００９８】
また、ファイル対応条件設定手段４０４の一態様である「ファイルから読み出す」ボタンによって、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の観察条件を設定することができる。「ファイルから読み出す」ボタン４０４を押下すると、以前に記憶された画像ファイルあるいは以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件が選択可能となり、選択された以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件に基づいて観察像を結像し表示部に表示するよう制御される。
【００９９】
なお、図１１は第一のオート観察モードにおいてセルフ条件設定画面を選択した例を示したが、第二のオート観察モードにおいても同様のセルフ条件設定画面の操作画面が提供される。第二のオート観察モードが低真空観察の場合は、低真空観察に適した条件が提示される。
【０１００】
［マニュアル観察モード］
さらに、本実施の形態に係る電子顕微鏡は、すべての設定項目が調整可能なマニュアル観察モードを備えている。このモードは、操作者自身がすべての像観察条件を設定可能なモードである。図１２に、マニュアル観察モードにおける操作画面の一例を示す。この図に示す操作画面は、結像された観察像を表示する第１表示領域４７と、位置表示、広域図、ｅプレビュー、および比較画像を表示する第２表示領域４８と、観察像の画像補正を設定する画像補正設定手段６０１と、検出器、加速電圧、真空度、およびスポットサイズ等の像観察条件を個別に設定する個別条件設定手段６０３と、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の観察条件を設定するファイル対応条件設定手段６０４と、プレビュー機能を設定するプレビュー設定手段６０５と、観察像等の倍率を設定する倍率設定手段６１１と、観察視野の移動を設定する観察視野移動設定手段６１２と、コントラストおよび明るさを設定するコントラスト・明るさ設定手段６１３と、非点収差の調整を設定する非点収差調整設定手段６１４と、光軸の調整を設定する光軸調整設定手段６１５とを備える。
【０１０１】
マニュアル観察モードでは、画像補正設定手段６０１において、シャープネスを設定するシャープネス設定手段６０１ａと、ハイライトを設定するハイライト設定手段６０１ｂと、ガンマ補正を設定するガンマ補正設定手段６０１ｃと、観察像の輝度分布を示す輝度分布図（ヒストグラム）６０１ｄと、オーバーレンジ抽出設定手段６０１ｅとが表示される。オーバーレンジ抽出設定手段は、オーバーレンジした領域を抽出して表示するよう設定するものである。具体的には、観察像が表示された状態で、オーバーレンジ抽出設定手段６０１ｅの一態様である「オーバーレンジチェック」欄をチェックすると、観察像のアンダー領域あるいはオーバー領域なったオーバーレンジ領域を他の中間色領域と異なる態様で表示される。
【０１０２】
また、像観察条件を個別に設定可能な個別条件設定手段６０３によって像観察条件を個別に設定可能である。像観察条件としては、例えば検出器、加速電圧、スポットサイズ等が挙げられる。個別条件設定手段６０３における「検出器」ボックス６０３ａから検出器の種類を選択することにより、検出器が設定される。また、「加速電圧」ボックス６０３ｂから加速電圧の数値を選択することにより、加速電圧が設定される。また、「真空度」ボックス６０３ｃから真空度を選択することにより、真空度が設定される。また、「スポットサイズ」ボックス６０３ｄからスポットサイズの数値を選択することにより、スポットサイズが設定される。ここでは、個別条件設定手段において、検出器、加速電圧、真空度、スポットサイズを個別に設定する例を示したが、個別条件設定手段に、非点収差調整設定手段、光軸調整設定手段等を含めることができる。
【０１０３】
また、「ファイルから読み出す」ボタン（ファイル対応条件設定手段）４０４によって、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の観察条件を設定することができる。「ファイルから読み出す」ボタン４０４を押下すると、以前に記憶された画像ファイルあるいは以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件が選択可能となり、選択された以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件に基づいて観察像を結像し表示部に表示するよう制御される。
【０１０４】
プレビュー設定手段の一態様である「ｅプレビュー設定」ボタン６０５によってプレビュー機能が設定されたとき、予め設定された複数の簡易像観察条件に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し表示部に表示するよう制御され、プレビュー機能が実行される。
【０１０５】
［オーバーレンジ抽出表示］
次に、観察像においてオーバーレンジの領域を検出しコントラストおよび明るさを調整する手順について、図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３は、マニュアル観察モードにおける観察像の表示例を示す。図１３の表示例においては、第１表示領域４７には現在観察中の観察像が表示されており、第２表示領域４８には表示中の観察像よりも低倍率で撮像され、表示中の観察像の領域を含む広域画像（広域図）が表示されている。以下、第１表示領域４７に表示中の観察像を高倍率観察像、第２表示領域４８に表示中の観察像を低倍率観察像とも呼ぶ。広域図には、第１表示領域４７に表示された高倍率観察像に対応する像観察領域が矩形枠Ｗ（矩形領域）によって表示されている。この観察領域は、試料台の位置情報に基づいて取得される。観察像に対応する広域図の画像ファイル、および広域図における観察像の位置を示す像観察領域情報は、対応広域図保存ボタンを押下することによって、観察像画像ファイルと対応した組または対として保存される。対応広域図保存ボタンは、関連観察像保存設定手段６０６として、例えば図１３においては「保存」ボタン６０６ａに割り当てる。関連観察像保存設定手段６０６によって、同じ試料を低倍率で像観察した低倍率観察像の画像ファイルと、高倍率で像観察した高倍率観察像の画像ファイルとを、低倍率観察像における高倍率観察像の像観察領域情報と共に関連付けて記憶するよう制御される。
【０１０６】
また、図１３の画面において、上記「保存」ボタン６０６ａの左側に配置された「右の画像を広域図として登録」ボタン６０６ｂは、第１表示領域４７に表示されている観察像を広域図として、第２表示領域４８に表示・登録する際に使用される。具体例としては、「右の画像を広域図として登録」ボタン６０６ｂを操作すると、操作された時点で第１表示領域４７に表示中の観察像が、広域図として第２表示領域４８に表示される。その際、第２表示領域４８に表示中の広域図の画像情報と共に、第１表示領域４７に表示されていた時点での表示倍率ならびに試料台の位置情報が、所定のメモリに登録される。これによって、第２表示領域４８に表示される矩形枠Ｗのサイズならびに画像上の位置を適切に表示することができることとなる。さらに、「保存」ボタン６０６ａを操作すると、広域図の画像ファイルを固定ディスクに記憶すると共に、メモリに登録された画像情報、位置情報等が画像ファイルに関連付けられて記憶される。なお、これらの機能は個別のボタンに割り当てる他、一のボタンに割り当てることもできる。例えば一のボタン操作で、広域図の登録と広域図・高倍率観察像の画像ファイルの登録、これらの画像ファイルへの情報の関連付け等の動作をすべて行わせる。
【０１０７】
ＳＥＭでは、電子線８で試料２０を走査し、検出器２１、２２で検出した信号を増幅部２３、２４において増幅して観察像を結像する。適正な観察像を得るためには、検出器２１、２２からの信号増幅時のゲインおよびオフセットを適正に設定する必要がある。ゲインは、検出器２１、２２からの信号の増幅率であり、観察像に対して明るさとコントラストの双方に影響を与える。また、オフセットは信号に対して加算する指定値であり、明るさについて影響を与える。
【０１０８】
図１３の第１表示領域４７に表示中の観察像は、オーバーレンジした領域を含んだ画像の例である。オーバーレンジ領域にはオーバー領域とアンダー領域とがある。第１表示領域４７に表示された観察像は、白く表示されたオーバー領域と、黒く表示されたアンダー領域が多く存在し、中間色（グレー）が少ない画像となっている。このようなオーバーレンジ領域では、画像が本来有している情報が失われているため、ゲインおよびオフセットを調整することによってオーバーレンジ領域をなくすことが望ましい。
【０１０９】
本発明の実施例では、オーバーレンジ領域を抽出し、画面上で可視的に表示するためのオーバーレンジ抽出設定手段を備えている。オーバーレンジ抽出設定手段は、アンダー領域および／またはオーバー領域を抽出し、これらの領域の色調を変換して元の画像に重ねて表示することで、他の中間色領域と異なる態様で目立つように表示することができる。図１３の観察像の表示された状態で、オーバーレンジ抽出設定手段の一態様である「オーバーレンジチェック」欄６０１ｅをチェックすると、図１４に示す画面となる。この図に示すように、アンダー領域Ｙあるいはオーバー領域Ｐとなったオーバーレンジ領域をそれぞれ別の色に変換または着色して、元画像と重ねて表示している。図１４の例では、アンダー領域Ｙを黄色に、オーバー領域Ｐをピンク色に色調変換して表示している。これによって、どの領域がオーバーレンジとなっているかが目立つように表示される。操作者は、観察像の明るすぎる部分、暗すぎる部分といったオーバーレンジが発生している領域を的確に認識できるので、これらを参考にしてゲインおよびオフセットの補正を適正に行うことができる。すなわち、操作者はこのアンダー領域Ｙおよびオーバー領域Ｐの領域が小さくなるように、観察像を確認しながらコントラスト・明るさ設定手段６１３等を調整して、ゲインおよびオフセットを調整する。なお図の例では、コントラスト・明るさ設定手段６１３は、その名称によらず電子顕微鏡の内部でゲインおよびオフセットを調整する処理を行っている。コントラストや明るさといった名称を使用しているのは、ゲインやオフセットの意味を理解できないユーザでも操作し易くするためである。
【０１１０】
以上のようにしてゲインおよびオフセットを調整した結果、図１５の第１表示領域４７の観察像に示すように、適正な観察像を得ることができる。図１５の例では、輝度分布図６０１ｄのヒストグラムを確認すると分布が適正に修正されており、またオーバーレンジ抽出設定手段６０１ｅにてオーバーレンジチェックを行っても、オーバーレンジ領域が確認されず、適正な画像に設定されていることが判る。
【０１１１】
オーバー領域およびアンダー領域は、それぞれ二次電子像等の画像におけるデジタル信号の出力値、すなわち階調値が第一の所定値以上であるか、および第二の所定値以下であるかによって判別することができる。すなわち階調値が第一の所定値以上である領域がオーバー領域として、階調値が第二の所定値以下である領域がアンダー領域として判断される。第一の所定値および第二の所定値は、例えばそれぞれ階調値の最大値および最小値と設定することができる。また、第一の所定値および第二の所定値は最大値および最小値に限定されず、検出器の出力特性、および表示の階調特性等に応じて適宜設定できる。
【０１１２】
以上の例では、アンダー領域Ｙを黄色に、オーバー領域Ｐをピンク色に色調変換し、アンダー領域およびオーバー領域を表示する例を示したが、オーバーレンジ領域の表示態様は他の色調への変更や網かけ処理、点滅表示等、中間色領域と異なる種々の態様で表示することができる。また、オーバーレンジ領域をそのまま表示し、中間色領域の方を色調変換等の画像処理によって表示し、中間色領域とオーバーレンジ領域とを区別して表示することも可能である。また、オーバーレンジ領域の表示は、アンダー領域とオーバー領域とで異なる態様で表示することによって両者を区別できるので、より好ましい。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子顕微鏡、電子顕微鏡の観察像表示方法、電子顕微鏡の観察像表示プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体によれば、オーバーレンジの発生を容易に認識して、これを低減するようにゲイン、オフセット等を調整することができる。それは、本発明がオーバーレンジ領域を抽出し、これらの領域を識別し易いように色調を変更する等の処理を行い、元の観察像に重ねて表示しているからである。この方法によれば、ヒストグラム等を利用せずとも視覚的にオーバーレンジ領域を把握でき、この領域が縮小する方向に観察像を確認しながら調整することができるので、電子顕微鏡の操作に不慣れな操作者であっても感覚的に利用でき、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る走査型電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムのメニュー画面を示すイメージ図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第一のオート観察モードにおける試料分類ステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第一のオート観察モードにおけるｅプレビューステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図５】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第一のオート観察モードにおける観察ステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図６】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第二のオート観察モードにおける試料分類ステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図７】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第二のオート観察モードにおける位置決めステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図８】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第二のオート観察モードにおけるｅプレビューステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図９】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第二のオート観察モードにおける条件選択ステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムの第二のオート観察モードにおける観察ステップの操作画面を示すイメージ図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムのセルフ条件設定ステップにおける操作画面を示すイメージ図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムのマニュアル観察モードにおける操作画面を示すイメージ図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムにおいてオーバーレンジ領域を含む観察像を表示したイメージ図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムにおいてオーバーレンジ抽出表示を加えた観察像を表示したイメージ図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡の操作プログラムにおいてオーバーレンジを補正した観察像を表示したイメージ図である。
【符号の説明】
１・・・コンピュータ
２・・・中央演算処理部
３・・・電子銃高圧電源
４・・・フィラメント
５・・・ウェーネルト
６・・・アノード
７・・・電子銃
８・・・電子線
９・・・ガンアライメントコイル
１０・・・ガンアライメントコイル制御部
１１・・・収束レンズ制御部
１２・・・収束レンズ
１３・・・対物レンズ絞り
１４・・・非点収差補正コイル制御部
１５・・・電子線偏向走査コイル制御部
１６・・・対物レンズ制御部
１７・・・非点収差補正コイル
１８・・・電子線偏向走査コイル
１９・・・対物レンズ
２０・・・試料
２１・・・二次電子検出器
２２・・・反射電子検出器
２３・・・二次電子検出増幅部
２４・・・反射電子検出増幅部
２５・・・Ａ／Ｄ変換器
２６・・・Ａ／Ｄ変換器
２７・・・画像データ生成部
２８・・・表示部
２９・・・プリンタ
３０・・・排気系ポンプ
３１・・・試料室
３２・・・排気制御部
３３・・・試料台
４７・・・第１表示領域
４８・・・第２表示領域
１０１・・・第一のオート観察モード設定手段
１０２・・・第二のオート観察モード設定手段
１０３・・・マニュアル観察モード設定手段
１０４・・・画像ファイル編集モード設定手段
１０５・・・計測モード設定手段
１０６・・・初期設定モード設定手段
１０７・・・終了設定手段
２０１・・・操作フロー
２０８・・・試料交換指示手段
２０９・・・セルフ条件設定画面移行手段
２１１・・・第一オート観察用試料指定手段
２１２・・・前回条件設定手段
２３１・・・プレビュー設定手段
２３２・・・簡易像観察条件設定手段
２５２・・・観察操作メッセージ領域
３０１・・・操作フロー
３０８・・・試料交換指示手段
３０９・・・セルフ条件設定画面移行手段
３１１・・・第二オート観察用試料指定手段
３１１ａ・・・第一の第二オート観察用試料指定手段
３１１ｂ・・・第二の第二オート観察用試料指定手段
３１１ｃ・・・第三の第二オート観察用試料指定手段
３１２・・・前回条件設定手段
３１２ａ・・・「前回と同じ条件で観察する」チェック欄
３３１ａ・・・「ｅプレビューを行う」チェック欄
３３２・・・簡易像観察条件設定手段
４０１・・・試料指定手段
４０１ａ・・・「導体のみの試料」のラジオボタン
４０１ｂ・・・「絶縁体を含む試料」のラジオボタン
４０１ｃ・・・「ｅプレビュー」ボタン
４０２・・・簡易像観察条件設定手段
４０２ａ・・・「最表面の細かい凹凸情報（加速電圧２ｋＶ）」ラジオボタン
４０２ｂ・・・「ＡとＣの中間（加速電圧５ｋＶ）」ラジオボタン
４０２ｃ・・・「高画質 低ノイズ（加速電圧２０ｋＶ）」ラジオボタン
４０２ｄ・・・「材質の違い（２０ｋＶ 反射電子）」ラジオボタン
４０２ｅ・・・「上の条件に設定する」ボタン
４０３・・・個別条件設定手段
４０３ａ・・・「検出器」ボックス
４０３ｂ・・・「加速電圧」ボックス
４０３ｄ・・・「スポットサイズ」ボックス
４０４・・・ファイル対応条件設定手段
６０１・・・画像補正設定手段
６０１ａ・・・シャープネス設定手段
６０１ｂ・・・ハイライト設定手段
６０１ｃ・・・ガンマ補正設定手段
６０１ｄ・・・輝度分布図
６０１ｅ・・・オーバーレンジ抽出設定手段
６０３・・・個別条件設定手段
６０３ａ・・・「検出器」ボックス
６０３ｂ・・・「加速電圧」ボックス
６０３ｃ・・・「真空度」ボックス
６０３ｄ・・・「スポットサイズ」ボックス
６０４・・・ファイル対応条件設定手段
６０５・・・「ｅプレビュー設定」ボタン
６０６・・・関連観察像保存設定手段
６０６ａ・・・「保存」ボタン
６０６ｂ・・・「右の画像を広域図として登録」ボタン
６１１・・・倍率設定手段
６１２・・・観察視野移動設定手段
６１３・・・コントラスト・明るさ設定手段
６１４・・・非点収差調整設定手段
６１５・・・光軸調整設定手段
Ｐ・・・オーバー領域
Ｙ・・・アンダー領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning-type or transmission-type electron microscope, an operation method thereof, an operation program of the electron microscope, and a computer-readable recording medium.
[0002]
[Prior art]
Today, as a magnifying observation apparatus for enlarging a minute object, an electron microscope using an electronic lens is used in addition to an optical microscope using an optical lens, a digital microscope, and the like. An electron microscope is a device in which an electron traveling direction is freely refracted and an imaging system such as an optical microscope is designed to be electron-optical. Electron microscopes include a transmission type that images electrons transmitted through a sample or specimen using an electron lens, a reflection type that images electrons reflected on the sample surface, and a convergent electron beam that scans the sample surface. There are a scanning electron microscope that forms an image using secondary electrons from each scanning point, and a surface emission type (field ion microscope) that forms electrons emitted from a sample by heating or ion irradiation.
[0003]
2. Description of the Related Art A scanning electron microscope (SEM) is a secondary electron detector and a reflected electron detector that detect secondary electrons and reflected electrons generated when a target sample is irradiated with a thin electron beam (electron probe). This is an apparatus for observing mainly the surface morphology of a sample by taking out using each detector and displaying it on a display screen such as a cathode ray tube or an LCD. On the other hand, a transmission electron microscope (TEM) is a technique in which an electron beam is transmitted through a thin film sample, and electrons scattered and diffracted by atoms in the sample are obtained as an electron diffraction pattern or a transmission electron microscope image. Mainly allows the internal structure of the substance to be observed.
[0004]
When an electron beam is applied to a solid sample, it penetrates through the solid due to the energy of the electrons. At that time, the interaction with the nuclei and electrons that make up the sample causes elastic collision, elastic scattering and energy loss. This produces elastic scattering. Inelastic scattering excites electrons in the shell of the sample element, excites X-rays and the like, emits secondary electrons, and loses energy corresponding to them. The amount of secondary electrons emitted differs depending on the angle of impact. On the other hand, reflected electrons scattered backward by elastic scattering and emitted again from the sample are emitted in an amount specific to the atomic number. The SEM utilizes these secondary electrons and reflected electrons. The SEM irradiates a sample with electrons, detects emitted secondary electrons and reflected electrons, and forms an observation image (for example, Patent Document 1).
[0005]
In order to properly adjust the brightness and contrast of an observation image captured by an electron microscope, it is necessary to accurately set a gain and an offset when amplifying a signal from a detector. In order to accurately set the gain and offset at the time of amplification, for example, while observing an actually captured observation image, an overrange area such as an excessively bright part (over part) or an excessively dark part (under part) of the observation image is set. Checking or using luminance display by histogram has been performed. The histogram is a luminance distribution diagram showing the luminance distribution of the observed image. The horizontal axis represents the luminance from black to white (0 to 255), and the vertical axis represents the number of pixels included in the image data of the observed image for each luminance. . Many pixels peak at a certain luminance, while luminance with few pixels is at the bottom of the graph. If the image is dark, many pixels will tend to cluster on the left, if too bright, will tend to cluster on the right. Therefore, the gain and offset are adjusted so that the peak of the distribution is located at the center in the whole.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-338603 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the adjustment is made while actually observing the observed image, there is a problem that the judgment that the image is too bright or too dark is ambiguous depending on the subjectivity of the observer. In addition, there is a problem that it is difficult for a beginner to make a judgment based on the display of the histogram, and it is particularly difficult for a beginner to understand which part is an under part or an over part. In addition, if the over or under portion is relatively small compared to the optimal portion of the brightness, it is difficult to distinguish on the graph, and there is a problem that adjustment is difficult for a user unfamiliar with the operation of the electron microscope. .
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem. An object of the present invention is to provide an electron microscope, an electron microscope observation image display method, an electron microscope observation image display program, and a computer-readable computer that can easily recognize an overrange region even for a user unfamiliar with the operation of the electron microscope. It is to provide a recording medium.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electron microscope according to claim 1 of the present invention irradiates a sample with an electron beam by applying an accelerating voltage to an electron gun based on image observation conditions, and is emitted from the sample. An observation image is formed by scanning a desired area of the sample surface while detecting secondary electrons or reflected electrons with one or more detectors, and expressing the observation image in gradation based on signals detected by the detector. An electron microscope that can be displayed on a display unit by displaying an overrange region corresponding to an overrange in gradation expression and another region on the display unit in different modes. A range extraction setting unit is provided.
[0010]
In the electron microscope according to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the overrange extraction setting means has a gradation value larger than a first predetermined value in an overrange region. A first region of the observation image and a second region of the observation image having a gradation value smaller than the second predetermined value are displayed on the display unit in different modes. With this configuration, the operator can recognize the first area and the second area, respectively.
[0011]
Further, in the electron microscope according to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect, the display in the different mode is such that a color tone in an overrange area is converted and displayed by image processing. It is characterized by the following. With this configuration, the operator can recognize the overrange area based on the converted color.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for operating an electron microscope, comprising: applying an accelerating voltage to an electron gun to irradiate a sample with an electron beam based on image observation conditions; An observation image is formed by scanning a desired area of the sample surface while detecting electrons or reflected electrons with one or more detectors, and the observation image is displayed in gradation based on a signal detected by the detector. A method of displaying an observation image of an electron microscope that can be displayed on a part, wherein, within the observation image, a step of extracting an overrange region corresponding to an overrange in gradation expression, The method includes a step of performing visualization processing by image processing on the observation image so as to display the image area in a different manner, and a step of displaying the observation image subjected to image processing on a display unit.
[0013]
Furthermore, in the method for operating an electron microscope according to claim 5 of the present invention, in addition to claim 4, the first area of the observation image in which the gradation value is larger than the first predetermined value in the overrange area. And a second step of performing image processing so as to display the second region of the observation image whose tone value is smaller than the second predetermined value in different modes. With this configuration, the operator can recognize the first area and the second area, respectively.
[0014]
Furthermore, the method for operating an electron microscope according to claim 6 of the present invention is characterized in that, in addition to claim 4 or 5, the image processing is color tone conversion processing. With this configuration, the operator can recognize the overrange area based on the converted color.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an operation program for an electron microscope, comprising: applying an accelerating voltage to an electron gun to irradiate a sample with an electron beam based on image observation conditions; An observation image is formed by scanning a desired area of the sample surface while detecting electrons or reflected electrons with one or more detectors, and the observation image is displayed in gradation based on a signal detected by the detector. An observation image display program of an electron microscope for causing a computer to execute an observation image display of an electron microscope that can be displayed on the section, in the observation image, an overrange area corresponding to an overrange in gradation expression, It functions as overrange extraction setting means for displaying the other area on the display unit in a different manner.
[0016]
Further, in the operating program for an electron microscope according to claim 8 of the present invention, in addition to claim 7, the overrange extraction setting means is arranged such that the gradation value is set to a first predetermined value within the overrange region. A first region of the observation image larger than the second region and a second region of the observation image having the gradation value smaller than the second predetermined value are displayed on the display unit in different modes. With this configuration, the operator can recognize the first area and the second area, respectively.
[0017]
Furthermore, in the operation program for an electron microscope according to the ninth aspect of the present invention, in addition to the seventh or eighth aspect, the display in the different mode is such that a color tone of an overrange region is converted by image processing and displayed. It is characterized by doing. With this configuration, the operator can recognize the overrange area based on the converted color.
[0018]
A computer-readable recording medium according to a tenth aspect of the present invention records the observation image display program for an electron microscope according to any one of the seventh to ninth aspects.
[0019]
Recording media include magnetic disks such as CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + RW, optical disk, and optical disk. It includes a magnetic disk, a semiconductor memory, and other media capable of storing programs.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below exemplify an electron microscope, an operation method of the electron microscope, an operation program of the electron microscope, and a computer-readable recording medium for embodying the technical idea of the present invention. The present invention does not specify an electron microscope, an electron microscope operation method, an electron microscope operation program, and a computer-readable recording medium as follows.
[0021]
Further, the present specification does not limit the members described in the claims to the members of the embodiments. In addition, the size, positional relationship, and the like of the members illustrated in each drawing may be exaggerated for clarity of description. Further, in the following description, the same names and reference numerals denote the same or similar members, and a detailed description thereof will be omitted as appropriate.
[0022]
In this specification, the connection between the electron microscope and a computer, a printer, an external storage device, and other peripheral devices connected to the electron microscope for operations, control, display, and other processing is performed by, for example, IEEE1394, RS-232x, or RS-232. 422, communication is performed by being electrically connected via a serial connection such as USB, parallel connection, or a network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, or 1000BASE-T. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using a wireless LAN such as IEEE 802.11x, a radio wave such as Bluetooth, an infrared ray, an optical communication, or the like. Further, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, and the like can be used as a recording medium for storing observation image data, setting, and the like.
[0023]
In the following embodiments, an SEM will be described. However, the present invention can also be used in TEM and other electron microscope related devices. An SEM according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The SEM generally consists of an optical system for generating an electron beam of accelerated electrons and reaching the sample, a sample chamber in which the sample is placed, an exhaust system for evacuating the sample chamber, and an operation system for image observation. Is done. 2 to 15 show image diagrams of a user interface screen of an operation program for operating the electron microscope. The operation program for the electron microscope is installed in the computer 1 of FIG. 1, and a user interface including a display unit for setting image observation conditions of the electron microscope, performing various operations, and displaying observation images shown in FIGS. The screen is displayed on the display unit 28 in FIG.
[0024]
The optical system includes an electron gun 7 for generating an electron beam of accelerated electrons, a lens system for narrowing the bundle of accelerated electrons to narrow the bundle, and a detector for detecting secondary electrons and reflected electrons generated from the sample. The scanning electron microscope shown in FIG. 1 includes an electron gun 7 that irradiates an electron beam as an optical system, a gun alignment coil 9 that corrects the electron beam emitted from the electron gun 7 to pass through the center of the lens system, A condenser lens, which is a converging lens 12 for narrowing the size of the spot of the electron beam, an electron beam deflection scanning coil 18 for scanning the electron beam converged by the converging lens 12 on the sample 20, and emitted from the sample 20 with the scanning. And a backscattered electron detector 22 for detecting backscattered electrons.
[0025]
The sample chamber is provided with a sample stage, a sample introduction device, a spectroscope for X-ray detection, and the like. The sample stage has X, Y, and Z movement, rotation, and tilt functions.
[0026]
The exhaust system is necessary for the electron beam of the accelerated electrons to reach the sample without losing energy as much as possible during the passage of the gas component, and a rotary pump and an oil diffusion pump are mainly used.
[0027]
The operation system adjusts irradiation current, focuses, and the like while displaying and observing a secondary electron image, a reflected electron image, an X-ray image, and the like. If the output of a secondary electron image or the like is an analog signal, film photography by a camera was generally used. However, in recent years, it has become possible to output an image converted to a digital signal, thereby saving data, processing an image, and printing. A wide variety of treatments are possible. The SEM in FIG. 1 includes a display unit 28 that displays an observation image such as a secondary electron image or a reflected electron image, and a printer 29 for printing. In addition, the operation system includes an inducing means for inducing (guidance) a setting procedure of setting items necessary for setting at least an acceleration voltage or a spot size (diameter of an incident electron beam) as image observation conditions.
[0028]
The SEM shown in FIG. 1 is connected to the computer 1, uses the computer 1 as a console for operating an electron microscope, saves image observation conditions and image data, and performs image processing and calculations as needed. A central processing unit 2 composed of a CPU, an LSI, and the like shown in FIG. 1 controls each block constituting the scanning electron microscope. By controlling the electron gun high-voltage power supply 3, an electron beam is generated from an electron gun 7 composed of a filament 4, a Wehnelt 5, and an anode 6. The electron beam 8 generated from the electron gun 7 does not always pass through the center of the lens system, and is controlled by the gun alignment coil control unit 10 so that the electron beam 8 passes through the center of the lens system. Make corrections. Next, the electron beam 8 is narrowed down by a condenser coil which is a converging lens 12 controlled by a converging lens controller 11. The converged electron beam 8 passes through an astigmatism correction coil 17 that deflects the electron beam 8, an electron beam deflection scanning coil 18, an objective lens 19, and an objective lens stop 13 that determines the beam opening angle of the electron beam 8. , To the sample 20. The astigmatism correction coil 17 is controlled by the astigmatism correction coil controller 14 to control the beam shape. Similarly, the electron beam deflection scanning coil 18 is controlled by the electron beam deflection scanning coil control unit 15, and the objective lens 19 is controlled by the objective lens control unit 16, respectively. By scanning the sample 20 with the electron beam 8, information signals such as secondary electrons and reflected electrons are generated from the sample 20, and the information signals are detected by the secondary electron detector 21 and the reflected electron detector 22, respectively. You. The detected secondary electron information signal passes through a secondary electron detection / amplification unit 23, and the backscattered electron information signal is detected by a backscattered electron detector 22 and passes through a backscattered electron detection / amplification unit 24. The data is A / D-converted by the devices 25 and 26 and sent to the image data generator 27 to be configured as image data. This image data is sent to the computer 1, displayed on a display unit 28 such as a monitor connected to the computer 1, and printed by a printer 29 as needed.
[0029]
The exhaust system pump 30 evacuates the inside of the sample chamber 31. An evacuation control unit 32 connected to the evacuation system pump 30 adjusts the degree of vacuum and controls from a high vacuum to a low vacuum according to the sample 20 and the purpose of observation.
[0030]
The electron gun 7 is a portion serving as a source for generating accelerated electrons having a certain energy, such as a W (tungsten) filament or LaB. 6 In addition to a thermionic electron gun that emits electrons by heating a filament, there is a field emission electron gun that emits electrons by applying a strong electric field to the tip of a pointed W. The lens system is equipped with a converging lens, an objective lens, an objective lens aperture, an electron beam deflection scanning coil, an astigmatism correction coil, and the like. The converging lens further converges and narrows the electron beam generated by the electron gun. The objective lens is a lens for finally focusing the electron probe on the sample. The objective lens stop is used to reduce aberration. The detector includes a secondary electron detector for detecting secondary electrons and a backscattered electron detector for detecting backscattered electrons. Since the secondary electrons have low energy, they are captured by the collector, converted into photoelectrons by the scintillator, and amplified by the photomultiplier. On the other hand, a scintillator or a semiconductor type is used for detecting the reflected electrons.
[0031]
[Sample stage (stage)]
The positioning of the observation position is performed by physically moving the sample table 33 on which the sample 20 is placed. In this case, the observation positioning means is constituted by the sample table 33. The sample stage 33 can be moved and adjusted in various directions so that the observation position of the sample 20 can be adjusted. As for the direction of movement and adjustment, in order to move and adjust the observation position of the sample stage, the sample stage can be moved in the X-axis direction, the Y-axis direction and the R-axis direction and finely adjusted. It is possible to adjust the sample stage in the T-axis direction for adjustment, and to adjust the distance (working distance) between the objective lens and the sample in the Z-axis direction.
[0032]
The positioning of the observation image and the movement of the observation field of view are not limited to the method of physically moving the sample stage. For example, a method of shifting the scanning position of an electron beam emitted from an electron gun can also be used. Alternatively, a method using both of them can be used. Alternatively, a method of once taking in image data in a wide range and processing the data by software can also be used. In this method, since the data is once captured and processed within the data, the observation position can be moved by software, and there is no hardware movement such as movement of the sample stage or electron beam scanning. There is. As a method of capturing large image data in advance, for example, there is a method of obtaining a plurality of image data at various positions and connecting these image data to obtain image data of a wide area. Alternatively, by acquiring image data at a low magnification, a large acquisition area can be obtained.
[0033]
[E preview]
The electron microscope according to the embodiment of the present invention includes an e-preview as a simple observation image acquisition function (preview function). The e-preview is a method of easily creating a plurality of recommended observation conditions on an electron microscope or computer side to obtain the optimal observation conditions, acquiring observation images under each observation condition, and displaying a list as a plurality of simplified observation images. Is what you do. First, a plurality of sets of settings in which one or more of the setting items of the image observation conditions of the SEM are changed are prepared as simple image observation conditions. For example, a plurality of simple image observation conditions in which the acceleration voltage and the type of the detector are changed are automatically generated. Then, a plurality of prepared simple image observation conditions are sequentially set in the SEM, and the sample is continuously observed under each condition. A plurality of observed simple observation images are temporarily stored and displayed in a list in the second display area 48 of the display unit 28 or the like. In the list display, the simplified observation image can be reduced and a plurality of images can be displayed simultaneously. By displaying the list, a plurality of simple observation images can be easily compared. Further, the selected simple observation image is enlarged and displayed in the first display area 47. However, the simple observation images may be switched and displayed one by one. For the switching, a form such as a slide show in which the display is automatically switched at regular time intervals can be used in addition to a toggle by mouse click or button operation. By displaying one image at a time, each simple observation image can be displayed larger, and detailed observation is possible.
[0034]
For example, the operator compares a plurality of displayed simple observation images and confirms the occurrence of charge-up. If there is an image failure due to charge-up on the screen of the simple observation image, the acceleration voltage used in the observation image before that becomes the maximum acceleration voltage at which no charge-up occurs. The e-preview is executed a plurality of times as necessary. For example, if no charge-up is confirmed, the acceleration voltage is increased and the e-preview is performed again. Alternatively, in order to investigate in detail the maximum acceleration voltage that does not cause charge-up, the amount of change in the acceleration voltage used in the e-preview may be reduced to narrow down. The maximum acceleration voltage without charge-up measured in this way is set as the charge elimination end voltage. When the operator selects the corresponding simple observation image from the second display area, the electron microscope or the computer holds and sets the maximum acceleration voltage at which the acceleration voltage is not automatically charged up. The operator may manually record or input the maximum acceleration voltage that does not charge up.
[0035]
In the electron microscope according to the embodiment of the present invention, the image file in which the previously formed observation image is stored together with the image observation condition, and the image observation condition corresponding to the previously formed observation image are, for example, a computer. 1 is stored in the memory.
[0036]
In this electron microscope, it is possible to perform image observation while changing the degree of vacuum in the sample chamber by an exhaust system. In general, if the sample chamber is in a high vacuum, a clear image with high resolution can be obtained. However, on the other hand, there are disadvantages that charge-up is easily caused and that the sample containing water is unsuitable for observation. On the other hand, if the vacuum is low, charge-up is unlikely to occur, which is suitable for observation of a sample containing an insulator or moisture, but has a disadvantage that it is difficult to obtain a clear observation image. Therefore, a more appropriate observation image can be obtained by adjusting the pressure (degree of vacuum) in the sample chamber according to the sample to be observed and the observation purpose. However, by adjusting the degree of vacuum, the parameters of the image observation conditions are further increased, and it becomes more difficult for a beginner who is not used to operating the SEM to set the conditions. Particularly in low-vacuum observation, it is difficult to adjust image observation conditions, and even image formation is not easy. Therefore, in the electron microscope according to the embodiment of the present invention, by providing a guidance function specialized for an observation mode for low-vacuum observation, a user environment in which even a beginner can easily perform low-vacuum observation according to this guidance is provided. I have. Furthermore, a guidance function for high-vacuum observation suitable for normal high-vacuum observation is also provided, and the operator can select the pressure (vacuum degree) at which observation is desired, and the guidance function suitable for each is executed. Is done. A plurality of guidance functions such as three stages, four stages or more in addition to two stages of high vacuum observation and low vacuum observation, as well as medium vacuum observation and ultra-high vacuum observation can be provided.
[0037]
In this specification, the values of high vacuum and low vacuum are not particularly limited, but generally high vacuum means that the pressure is 0.1 Pa to 10 Pa. -5 Pa (10 -3 -10 -7 Torr) or 10 with a higher vacuum -5 Pa-10 -8 Pa (10 -7 -10 -10 Torr) and low vacuum means 100 kPa to 100 Pa (760 to 1 Torr) or 100 Pa to 0.1 Pa (1 to 10 Pa). -3 Torr). The low vacuum observation is performed by adjusting the pressure in the sample chamber using, for example, an ESEM (Environmentally Controlled SEM).
[0038]
Further, in the present specification, including at least the setting of the degree of vacuum does not necessarily mean adjusting the degree of vacuum, but also includes setting for keeping the degree of vacuum constant.
[0039]
[Operation program for electron microscope]
Next, an operation program of the electron microscope for operating the electron microscope will be described. The operation program for the electron microscope is installed and executed on a computer connected to the electron microscope. The computer in which the operation program for the electron microscope is installed communicates with the operation program for the electron microscope, transmits and receives necessary information, and makes settings. The communication is performed by serial communication via, for example, an RS-232C cable or a USB cable.
[0040]
2 to 15 show examples of images of the user interface screen of the operation program for the electron microscope. Needless to say, on these screens, the arrangement, shape, display method, size, color scheme, pattern, and the like of each input field and each button can be changed as appropriate. By changing the design, it is possible to make the display more easily viewable, easy to evaluate and judge, and a layout that is easy to operate. For example, the detail setting screen can be displayed in another window, a plurality of screens can be displayed in the same display screen, and the like can be changed as appropriate.
[0041]
On the user interface screens of these programs, ON / OFF operations for virtually provided buttons and input fields, designation of numerical values and command inputs, and the like are performed by input provided on a computer in which the operation program of the electron microscope is installed. Do it on the device. In this specification, "pressing" includes physically touching buttons to perform an operation and clicking or selecting with an input device to simulately press the buttons. The input / output device is connected to the computer by wire or wirelessly, or is fixed to the computer. Examples of general input devices include various pointing devices such as a mouse, keyboard, slide pad, track point, tablet, joystick, console, jog dial, digitizer, light pen, numeric keypad, touch pad, and accu point. These input / output devices can be used not only for operating the program but also for operating the electron microscope itself and its peripheral devices. In addition, using a touch screen or touch panel on the display itself that displays the interface screen, the operator can input and operate by directly touching the screen with the hand, or use voice input and other existing input means Alternatively, these can be used in combination.
[0042]
It should be noted that, in addition to the mode of setting from the input / output device connected to the computer in which the operation program of the electron microscope is installed, the operation program and dedicated hardware of the electron microscope are incorporated in the electron microscope so that the setting can be performed only by the electron microscope. You may do it. In this case, the input / output device is provided or connected to the electron microscope, and a setting monitor or the like is connected as necessary.
[0043]
[Menu screen]
When the operation program of the electron microscope is started, a menu screen is displayed on the display unit 28. FIG. 2 shows an example of the menu screen. The menu screen shown in this figure is one mode of an observation mode selection unit for selecting either the automatic observation mode or the manual observation mode. Icon-shaped buttons are arranged on the menu screen. When each button is pressed, the screen is switched to the corresponding screen. In the present embodiment, a first automatic observation mode and a second automatic observation mode are prepared as a plurality of guidance functions, and either one can be selected from a menu screen. Here, the first automatic observation mode is a guidance function for high vacuum observation, and the second automatic observation mode is a guidance function for low vacuum observation. In order to make it easier for a novice user to understand, "low vacuum observation" is called "auto observation (2)" suitable for observing a sample that does not conduct electricity or a sample containing moisture. By calling it "observation {1}", the operator can simply select an appropriate guidance function according to the sample to be observed without being conscious of the concepts such as the degree of vacuum and pressure. Easy to use.
[0044]
The menu screen of FIG. 2 includes an “auto observation (1)” icon (first auto observation) that shifts to an operation screen corresponding to an observation mode (first auto observation mode) by a simple operation for a user who wants to use it easily. Mode setting means) 101, an “auto-observation {circle around (2)}” icon (the second auto-observation mode) for shifting to an operation screen corresponding to an observation mode (second auto-observation mode) suitable for observing a sample that does not conduct electricity or a sample containing moisture An observation mode including a second auto observation mode setting unit) 102 and a “manual observation” icon (manual observation mode setting unit) 103 that shifts to an operation screen corresponding to an observation mode (manual observation mode) in which all parameters can be operated. The setting means is displayed. On the menu screen, in addition to the observation mode setting icon, an “album” icon (image file editing mode setting means) 104 for shifting to an operation screen of an album mode (image file editing mode) for organizing captured images, A "measurement" icon (measurement mode setting means) 105 for shifting to a measurement mode operation screen for measuring distance and area, and a "maintenance" icon (maintenance mode setting means) for shifting to a maintenance mode operation screen used when exchanging consumables. 106, an "initial setting" icon (initial setting mode setting means) 107 for shifting to an operation screen of an initial setting mode for performing various initial settings, and an "end" icon 108 for ending the menu screen are displayed.
[0045]
By pressing the “auto observation (1)” icon 101, the display screen displayed on the display unit 28 is switched to the operation screen of the first auto observation mode shown in FIG. Similarly, when the “auto observation (2)” icon 102 and the “manual observation” icon 103 are pressed, the display screen displayed on the display unit 28 becomes the operation screen of the second auto observation mode shown in FIG. And the operation screen in the manual observation mode shown in FIG.
[0046]
[First auto observation mode]
FIG. 3 shows an example of an operation screen of the sample classification step in the first auto observation mode. The display unit 28 has a first display area 47 for displaying the formed observation image, a second display area 48 for displaying the position display, the wide area map, the e-preview, and the comparison image, and guiding the operation procedure of the SEM. Operation flow 201, first auto observation sample designating means 211 for setting the material of the sample to be observed, last time condition setting means 212 for setting the previously set image observation conditions as observation conditions, and instructing sample exchange. A sample exchange instructing means 208 for executing the image forming condition and a self condition setting screen shifting means 209 for shifting to a self condition setting screen for individually setting image observation conditions are displayed.
[0047]
In the operation flow 201, for example, a sample classification step, a positioning step, an e preview step (preview step), a condition selection step, and an observation step are sequentially displayed. Each step of the operation flow 201 will be described below.
[0048]
(1) The sample classification step is a step for determining what kind of material the observation sample is and determining conditions for irradiating the electron beam first. Specifically, when the sample is an insulator, the charge-up phenomenon occurs, so it is difficult to charge up.When the sample is a conductor, the signal amount and image quality are less than the concern about charge-up and damage to the sample. Is set as the observation condition with priority given to.
[0049]
(2) The positioning step is a step for performing SEM observation at as low a magnification as possible, finding a position to be observed, and setting the magnification to be observed.
[0050]
(3) The e-preview step is a step for searching for optimal observation conditions according to the purpose of observation. In the e-preview step, a sample is simply imaged under a plurality of image observation conditions.
[0051]
(4) The condition selection step is a step for selecting an optimum observation condition for the purpose by comparing the images formed simply, and setting the observation condition in the apparatus.
[0052]
(5) The observation step is a step for performing fine adjustment of focus, contrast, brightness (brightness), astigmatism, and the like. If observation at another place or another magnification is necessary, it is performed.
[0053]
(Sample classification step)
In the sample classification step, the display of “sample classification” in the operation flow 201 is displayed in a manner different from other steps. For example, the item display of “sample classification” is displayed in bright green, and the other item displays of “positioning”, “e preview”, “condition selection”, and “observation” are displayed in dark green. Of course, the hue may be changed to be displayed as a different mode, and various different modes, such as blinking, underlining, bold, and fluorescent color, in which the item frame and the character are displayed in reverse, can be used. Thus, it can be determined that the current step is “sample classification”.
[0054]
In the sample classification step in the first automatic observation mode, a first automatic observation sample designating means 211 is provided as shown in FIG. The material of the sample is designated by the first automatic observation sample designation means 211, and the image observation conditions are set accordingly. In the example of FIG. 3, the radio button is used to select the material of the sample. Here, a radio button (first first automatic observation sample designating means) 211a for setting a sample of only a conductor or a radio button (second first automatic observation for semiconductor) containing an insulator is set. Any one of the sample designating means) 211b is checked, and based on the check, image observation conditions corresponding to a sample containing only a conductor or a sample (or a semiconductor) containing an insulator are set. Further, when the “observation under the same conditions as the previous time” check box 212 a is checked by the last time condition setting unit 212, the image observation condition set last time is set as the image observation condition.
[0055]
[Position display]
In the display example of FIG. 3, a “position display” screen is displayed in the second display area 48. On this “position display” screen, the circle is divided into a plurality of areas, and the numbered areas indicate which part of the similarly numbered area on the sample table 33 is being observed. Displayed for ease of use.
[0056]
[Self-condition setting screen shift means]
A self-condition setting button 209 is provided at the lower left of the screen of FIG. 3 showing the sample classification step, as one mode of a self-condition setting screen shifting means for shifting to a self-condition setting screen. The self-condition setting button 209 is displayed not only in the sample classification step in FIG. 3 but also in other steps such as a positioning step, an e-preview step in FIG. 4, a condition selection step, and an observation step in FIG. In any step, pressing the self-condition setting button 209 instructs a transition to the self-condition setting screen, and the display screen displayed on the display unit 28 is an operation screen of the self-condition setting screen shown in FIG. Can be switched to As a result, the operator can set and change desired image observation conditions at desired timing without being restricted by the order of guidance shown in the operation flow 201. This means that the guidance function presents an operation system that is easy for beginners to understand, and provides a means to quickly shift to the detailed setting screen when necessary, so that only the necessary items can be changed in the desired order and timing regardless of the guidance order. , And a knowledgeable operator can set any item regardless of the guidance order. This allows the operator to set necessary items in a desired order without being restricted by the guidance function as appropriate. As described above, in the present embodiment, the guidance function can be escaped or turned on / off, whereby the guidance function and the normal optional setting function can be arranged side by side, and various users with different proficiency levels and usage patterns can be used. An operation support environment that can respond to requests is realized.
[0057]
(Positioning step)
When the “next” button is pressed after the sample classification step, the process proceeds to the positioning step. In the positioning step, an observation image formed based on the image observation conditions set in the sample classification step is displayed in the first display area 47, and observation positioning and magnification adjustment are performed on this observation image as necessary. Do it. For example, the operator is caused to manually set the positioning of the observation position and the magnification. The focus, contrast, and brightness are adjusted as needed. When the “next” button is pressed after the positioning step is completed, the processing shifts to the e preview step.
[0058]
(E preview step)
[Preview function]
FIG. 4 shows an example of the operation screen of the e preview step in the first automatic observation mode. The display unit 28 has a first display area 47 for displaying the formed observation image, a second display area 48 for displaying the position display, the wide area map, the e-preview, and the comparison image, and guiding the operation procedure of the SEM. An operation flow 201, a preview setting unit 231 for setting a preview function, a simple image observation condition setting unit 232 for setting one observation condition from image observation conditions corresponding to a plurality of preset simple image observation conditions, A sample exchange instructing means 208 for instructing a sample exchange and a self-condition setting screen shifting means 209 for shifting to a self-condition setting screen in which image observation conditions can be individually set are displayed. Also in the e-preview step, as shown in FIG. 4, "e-preview" is highlighted in the display of the operation flow 201, and the operator is more prominent than the display of the other steps, so that the current step is in the preview step. Is shown in
[0059]
In the e-preview step in the first automatic observation mode, the e-preview execution is selected by checking the “execute e-preview” check box 231 a in the preview setting unit 231. By executing the e-preview, a plurality of observation images are simply formed based on a plurality of preset image observation conditions (preview image observation conditions) and displayed on the display unit. The setting of the preview image observation condition sets a plurality of simple image observation conditions by changing one or more specific parameters in the image observation condition stepwise or continuously. Which parameter is to be changed can be designated by the operator, or may be set in advance on the electron microscope side.
[0060]
In the example of FIG. 4, four conditions A to D are set as a plurality of preset simple image observation conditions, which are changed by combining an acceleration voltage and a detector. Each condition is displayed with specific parameters, and by explaining what observation image is obtained as a result, the operator can be easily grasped conceptually. Here, the first image observation condition (secondary electron detection at an acceleration voltage of 2 kV) corresponding to “fine surface unevenness information” as A, and the second image observation corresponding to “between A and C” as B Condition (secondary electron detection at 5 k acceleration voltage), C corresponds to "high image quality, low noise", first image observation condition (secondary electron detection at 20 kV acceleration voltage), and D corresponds to "material difference" The four simple image observation conditions of the first image observation condition (detection of backscattered electrons at an acceleration voltage of 20 kV) are set.
[0061]
These four simple image observation conditions are displayed in the second display area 48 in FIG. When the e-preview is executed, the simple observation image is displayed in addition to the respective simple image observation conditions. Note that the text of the simple image observation condition can be displayed in a chip even after the simple observation image is displayed by selecting with the mouse or moving the mouse cursor close thereto. A plurality of simple observation images obtained by simply forming an observation image and observing the image are temporarily stored and displayed in a list in the second display area 48 of the display unit 28. In the list display, the simplified observation images can be reduced and displayed at the same time.
[0062]
(Condition selection step)
When the “next” button is pressed after the execution of the e-preview, the process proceeds to a condition selection step. In the condition selection step, the e-preview is executed based on the four simple image observation conditions set in the e-preview step, and four simple observation images are formed and listed in the second display area 48 of the display unit 28. You. The operator selects a desired image from these. Here, the second display area 48 functions as a simple observation image selection unit for selecting a desired simple observation image from the displayed plurality of simple observation images. When the “next” button is pressed after the end of the condition selection step, the processing shifts to the observation step. At this time, based on the simple image observation conditions when the selected simple observation image was captured, the conditions are set as image observation conditions, and a new observation image is captured and controlled so as to be displayed in the first display area. Is done. The imaging here is not a simple one, and normal imaging is performed after the selected simple image observation condition is set as the image observation condition. The image observation condition setting means for setting the selected simple image observation condition as the image observation condition is based on the selection on the second display area 48 in the same manner as the simple observation image selection means for selecting the simple observation image. The central processing unit 2 and the like take charge of the inside of the electron microscope. That is, in FIG. 4 and FIG. 9 described later, the “e preview” screen of the second display area 48 includes a simple observation image selecting unit for selecting any one of the image observation conditions from the simple image observation conditions, and a selected simple image observation condition. It functions as an image observation condition setting unit that sets the simple image observation condition set for the observation image as the image observation condition.
[0063]
Further, the e-preview may not be executed. In the e-preview step of FIG. 4, the check box 231a of "perform e-preview" is unchecked. Instead, in the simple image observation condition setting means 232, radio buttons 232a of A "fine surface irregularity information" and B "A And C intermediate radio button 232b, C "high image quality low noise" radio button 232c, and D "material difference" radio button 232d. These conditions correspond to the simple image observation conditions set for the e-preview. When any one of the simple image observation condition setting means 232 is selected, the check in the “execute e preview” check box 231a is automatically turned off, or the simple image observation is performed using “e preview” as a radio button. It may be incorporated in the condition setting means 232. When any one of the preset simple image observation conditions is selected in this way, one observation condition is set from the selected simple image observation conditions, and the selection is performed without e-preview being performed. The control is performed so that an observation image is formed based on the image observation condition corresponding to the selected radio button and displayed on the display unit. In this case, since the condition selection step becomes unnecessary, the operation screen is switched to the observation step operation screen shown in FIG.
[0064]
e In the preview step, the condition selection step, or the positioning step, when the shift to the self-condition setting screen is instructed by pressing the self-condition setting button (self-condition setting screen shift unit) 209, the display is displayed on the display unit 28. The displayed screen is switched to the operation screen of FIG.
[0065]
(Observation step)
FIG. 5 shows an example of displaying the operation screen of the observation step in the first automatic observation mode on the display unit 28. In the observation step, magnification adjustment, visual field movement, contrast / brightness / focus adjustment, etc. are performed as necessary on the formed observation image, and processing such as high-precision image capture, storage, printing, and static elimination are performed. I do. The operation screen of the observation step is similar to the above, except for the first display area 47, the second display area 48, the operation flow 201, the sample exchange instructing means 208, the self-condition setting screen shifting means 209, and the like. An observation operation message area 251 for displaying an operation message and adjustment means for performing magnification adjustment, visual field movement, contrast / brightness / focus adjustment, and the like are provided. In the display example of FIG. 5, a “wide view” screen is displayed in the second display area 48.
[0066]
Also in the observation step, when the shift to the self-condition setting screen is instructed by pressing the self-condition setting button (self-condition setting screen shifting means) 209, the display screen displayed on the display unit 28 is as shown in FIG. The operation screen is switched to a self-condition setting screen in which image observation conditions can be individually set.
[0067]
As described above, the example in which the self-condition setting screen shifting unit is displayed in any of the sample classification step, the e preview step, and the observation step in the first automatic observation mode has been described, but only in a predetermined step in the automatic observation mode. The self-condition setting screen shifting means may be configured to be displayed on the display unit 28. The predetermined step for displaying the self-condition setting screen shifting means does not need to be provided for every step in the automatic observation mode, and can be appropriately set according to the purpose of the step.
[0068]
[Second auto observation mode]
(Sample classification step)
Next, as an example of the second auto observation mode, a second auto observation mode capable of observing a sample that does not conduct electricity or a wet sample containing moisture will be described with reference to FIGS.
[0069]
FIG. 6 shows an example of an operation screen of the sample classification step in the second auto observation mode. The operation screen of the sample classification step shown on the display unit 28 includes the first display area 47, the second display area 48, the operation flow 301 for guiding the operation procedure of the SEM, and the sample exchange instruction for instructing the sample exchange, as described above. Means 308, a second automatic observation sample designating means 311 for setting the material of the sample to be observed, in addition to a self-condition setting screen shifting means 309 for shifting to a self-condition setting screen capable of individually setting image observation conditions, A previous condition setting unit 312 for setting the previously set image observation condition as the observation condition is provided. In the display example of FIG. 6, a “position display” screen is displayed in the second display area 48.
[0070]
In the operation flow 301, for example, a sample classification step, a positioning step, an e-preview step, a condition selection step, and an observation step are sequentially displayed. In the sample classification step, the display of “sample classification” in the column of the operation flow 301 is emphasized more than the display of the other steps, and indicates the current step.
[0071]
In the sample classification step in the second auto observation mode, a charge-up prevention item for inducing an operation for preventing charge-up or an evaporation-prevention item for inducing an operation for preventing sample evaporation can be set. . For each item, a simple image observation condition suitable for preventing charge-up and a simple image observation condition suitable for preventing evaporation are set in the e-preview.
[0072]
In order to prevent charge-up, it is necessary to suppress the charging of the sample by keeping the acceleration voltage low in a high vacuum. On the other hand, at low vacuum, air molecules increase, which ionizes and hinders charging, so that charge-up hardly occurs even at a high acceleration voltage. As described above, the degree of charge-up largely depends on the degree of vacuum, but also on the spot size and the acceleration voltage.
[0073]
Examples of simple image observation conditions for the purpose of preventing charge-up include adjusting the degree of vacuum and the acceleration voltage, for example, the acceleration voltage is 1 kV in a high vacuum, the acceleration voltage is 2 kV in a high vacuum, the acceleration voltage is 15 kV in a vacuum degree of 13 Pa, and A set of four simple image observation conditions of a vacuum degree of 30 Pa and an acceleration voltage of 20 kV. When the degree of vacuum is changed, a waiting time occurs due to evacuation. The waiting time depends on the degree of change, but it takes several minutes to several tens of minutes because mechanical operations such as opening and closing of a valve and rotation of a pump are required. In the related art, a waiting time for evacuation occurs every time the degree of vacuum is changed. Therefore, the operator has to intermittently stop working for several minutes and wait. Since half-time is available, it is not possible to leave the electron microscope for another work. However, in the above embodiment, the degree of vacuum is automatically adjusted to the degree specified by the preview function, so that the operator does not need to wait completely at the electron microscope until the preview is completed, and dedicates to other work. Can be used effectively without wasting waiting time.
[0074]
Alternatively, the acceleration voltage and the spot size are adjusted by fixing the degree of vacuum, and while maintaining the degree of vacuum constant at 13 Pa, the spot size is 16 at an acceleration voltage of 20 kV, the spot size is 16 at an acceleration voltage of 10 kV, and the acceleration voltage is 15 kV. A set of five simple image observation conditions, with a spot size of 12, a spot size of 8 at an acceleration voltage of 20 kV, and a spot size of 8 at an acceleration voltage of 10 kV. Adjustment of the degree of vacuum requires time because the pressure in the sample chamber 31 is adjusted by the exhaust system pump 30. Therefore, if the degree of vacuum is kept constant under each simple image observation condition, there is an advantage that this time can be saved and the time required to obtain a preview image can be reduced.
[0075]
On the other hand, in order to prevent evaporation of the sample, the degree of vacuum must be kept low. Further, the evaporation amount depends not only on the degree of vacuum but also on the acceleration voltage. This is because the degree to which the sample is heated changes depending on the difference in the acceleration voltage. Therefore, by adjusting the acceleration voltage while keeping the degree of vacuum constant, there is an advantage that the time required for adjusting the degree of vacuum can be omitted and the time required for obtaining a preview image can be shortened, similarly to the above.
[0076]
As the simple image observation conditions for the purpose of preventing evaporation, for example, four simple conditions of an acceleration voltage of 1 kV in a high vacuum, an acceleration voltage of 2 kV in a high vacuum, an acceleration voltage of 15 kV at a degree of vacuum of 13 Pa, and an acceleration voltage of 20 kV at a degree of vacuum of 30 Pa are used. This is a set of image observation conditions. Alternatively, the degree of vacuum is fixed at 130 Pa, the spot size is 16 at an acceleration voltage of 7 kV, the spot size is 16 at an acceleration voltage of 10 kV, the spot size is 16 at an acceleration voltage of 15 kV, and the spot size is 16 at an acceleration voltage of 20 kV. A set of the four simple image observation conditions described above.
[0077]
In the sample classification step in the second automatic observation mode, the material of the sample is specified by the second automatic observation sample specifying means 311 as shown in FIG. Here, options indicating the type of the sample and the image quality of the observation image to be imaged are presented so that the operator only needs to select the sample to be observed without being conscious of values such as the degree of vacuum and the acceleration voltage. In the example of FIG. 6, first to third options are provided as the second automatic observation sample designating means 311, and one of them is selected by a radio button. Here, the sample is classified into three categories: "sample containing no moisture <high-speed>", "sample containing no moisture <high image quality>", and "sample containing moisture". Of these, “sample containing no moisture <high-speed>” and “sample containing no moisture <high image quality>” correspond to charge-up prevention items in which materials requiring charge-up prevention are set, and “sample containing moisture” The “sample” corresponds to an evaporation prevention item in which a material requiring evaporation prevention is set. Specifically, a radio button for setting high-speed observation of a sample containing no water or a semiconductor sample as the first second automatic observation sample designating means 311a, and a second second automatic observation sample designating means 311b, respectively. Are radio buttons for setting high-quality observation of a sample containing no moisture or a semiconductor sample, and a radio button for setting a sample containing moisture as the third second automatic observation sample designating means 311c. When one of the radio buttons is selected, an image observation condition corresponding to the selected condition is set.
[0078]
Further, a history storage unit for storing the history of the image observation conditions used in the past can be provided. A plurality of histories stored in the history storage means are displayed retrospectively, a desired image observation condition is selected, and this is set as a current image observation condition. When selecting from the stored past histories, it is possible to use a method of specifying this by executing the date or by giving a name to a specific image observation condition in advance and storing it, for example.
[0079]
In particular, in the present embodiment, as one mode of such a history storage unit, a previous condition setting unit capable of storing one image observation condition corresponding to the observation image formed last time is provided. When the check box 312a for "observe under the same conditions as the previous time" is checked by the last time condition setting means 312, the image observation conditions set at the previous observation are called and set as the image observation conditions.
[0080]
When the operator presses the “next” button after setting the image observation conditions in the second automatic observation sample designating unit 311 or the previous condition setting unit 312, the process proceeds to the positioning step of FIG. Displays an observation image formed based on the set image observation conditions.
[0081]
On the other hand, in the sample classification step or any other step, a self-condition setting button, which is one mode of the self-condition setting screen shifting means 309, is displayed. By pressing this button, a transition to the self-condition setting screen is instructed, and the display screen displayed on the display unit 28 is switched to the operation screen in FIG. As a result, the operator is released from the guidance according to the operation flow 301 and can set a desired item.
[0082]
(Positioning step)
When the “next” button is pressed after the sample classification step in FIG. 6 is completed, the process proceeds to the positioning step. FIG. 7 shows an example of an operation screen of the positioning step in the second automatic observation mode. The operation screen of the positioning step displayed on the display unit 28 includes a first display area 47 for displaying the formed observation image and a second display area for switching and displaying the position display, the wide area map, the e preview, and the comparison image. The display area 48, the operation flow 301 for guiding the operation procedure of the SEM, the positioning operation message area 321 for displaying the operation message in the positioning step, the sample exchange instructing means 308 for instructing the specimen exchange, and the image observation conditions are individually set. There is provided a self-condition setting screen shift unit 309 for shifting to a settable self-condition setting screen.
[0083]
In the positioning step, an observation image formed based on the image observation conditions set in the sample classification step is displayed in the first display area 47, and observation positioning and magnification adjustment are performed on this observation image as necessary. Do it. In the second display area 48, a “wide view” screen with a lower magnification than that displayed in the first display area 47 is displayed, and the area being displayed in the first display area 47 is displayed in any of the second display areas 48. Whether the area is applicable is indicated by a frame line. For example, the operator is caused to manually set the positioning of the observation position and the magnification. The focus, contrast, and brightness are adjusted as needed. When the “next” button is pressed after the end of the positioning step, the processing shifts to the e preview step in FIG.
[0084]
(Preview step)
FIG. 8 shows an example of the operation screen of the e-preview step in the second automatic observation mode. The operation screen of the e-preview step displayed on the display unit 28 includes a first display area 47, a second display area 48, an operation flow 301, a preview setting unit 331, a simple image observation condition, as in FIG. The system includes a setting unit 332, a sample exchange instruction unit 308, and a self-condition setting screen shifting unit 309. Also in this e-preview step, the display of “e-preview” in the operation flow 301 is highlighted so as to be more prominent than other steps.
[0085]
Also in the e-preview step in the second auto observation mode, the e-preview execution is selected by checking the “execute e-preview” check box 331 a in the preview setting unit 331. When the "execute e preview" check box 331a is checked, the simple image observation condition setting means 332 is grayed out and cannot be selected, thereby preventing a malfunction of the operator. In the example of FIG. 8 as well, the same condition as the condition presented by the simple image observation condition setting means 332 is set as a plurality of preset simple image observation conditions. Here, simple image observation conditions suitable for low vacuum observation are set as A “low resolution low charge”, B “image close to A”, C “image close to D”, and D “high image quality low noise”. Done. In this step, the e preview is not executed yet, and the e preview is started by pressing the “next” button. The plurality of simple observation images obtained by simply forming the observation images by the e-preview are temporarily stored, and are listed in the second display area 48 of the display unit 28.
[0086]
Also, the e-preview may not be executed as in FIG. In the e-preview step of FIG. 8, the “execute e-preview” check box 331 a is unchecked, and the simple image observation condition setting unit 332 sets the simple image observation condition instead. In the example of FIG. 8, four options are displayed by radio buttons, and a radio button 332a of A “low resolution and low charge”, a radio button 332b of B “image close to A”, and a radio button 332c of C “image close to D” are displayed. , And D "high image quality low noise" radio button 332d is presented. By selecting one of these radio buttons and pressing the “next” button, an observation image is formed based on the simple image observation conditions corresponding to the selected radio button without performing e-preview. The image is controlled to be displayed in the first display area 47. In this case, the condition selection step in FIG. 9 is unnecessary, and the screen is switched to the operation screen in the observation step shown in FIG.
[0087]
(Condition selection step)
FIG. 9 shows an example of an operation screen of the condition selection step in the second automatic observation mode. The operation screen shown in this figure also has a first display area 47, a second display area 48, an operation flow 301, a condition selection observation operation message area 341 for displaying an operation message in the condition selection step, and a sample exchange instruction means 308. And a self-condition setting screen shifting unit 309 and the like.
[0088]
In the display example of FIG. 9, an “e preview” screen is displayed in the second display area 48. In the condition selecting step, by pressing any one of the four “e preview” screens displayed in the second display area 48, the simple image observation conditions corresponding to the screen are set. That is, the “e preview” screen of the second display area 48 is a simple observation image selecting means for selecting any one of the simple image observation conditions from the simple image observation conditions, and the simple image observation conditions set for the selected simple observation image. Function as an image observation condition setting means for setting the image observation condition as an image observation condition. The selection can be made even during the e-preview operation. Although it takes time to draw the e-preview, the operator can select a desired simple observation image or a screen not displayed even during the drawing in which the imaging of the four simple observation images is not completed. In this way, when the operator selects any screen in the second display area 48 and presses the “next” button, the operation shifts to the observation step.
[0089]
(Observation step)
FIG. 10 shows an example of the operation screen of the observation step in the second automatic observation mode. This figure corresponds to FIG. 5 described above. Similarly, the first display area 47, the second display area 48, the operation flow 301, the observation operation message area 351, the sample exchange instruction means 308, the self-condition setting Screen transition means 309. In the display example of FIG. 10, a “wide view” screen is displayed in the second display area 48, and magnification adjustment, visual field movement, contrast, brightness, and focus adjustment are performed on the observation image formed as described above. And the like are performed as necessary, and processing such as capturing, storing, printing, and static elimination of images with higher precision is performed. In order to perform these adjustments, the screen of FIG. 10 is provided with adjustment means for performing magnification adjustment, visual field movement, contrast / brightness / focus adjustment, and the like, as in FIG.
[0090]
The example in which the self-condition setting screen transition means is displayed in any of the sample classification step, the positioning step, the e preview step, the condition selection step, and the observation step in the second automatic observation mode has been described. In a predetermined step in the mode, the self-condition setting screen shifting means may be displayed on the display unit 28. The predetermined step for displaying the self-condition setting screen shifting means does not need to be provided for every step in the automatic observation mode, and can be appropriately set according to the purpose of the step.
[0091]
[Self-condition setting screen]
Next, the self-condition setting screen will be described. The self-condition setting screen is different from the auto-observation mode in which conditions are sequentially set in accordance with a predetermined operation flow, and an operator can set desired items in an arbitrary order. Therefore, the configuration is such that items that can be set in FIGS. 6 to 10 are summarized on one screen. It is needless to say that not all items need to be set on one screen, and specific items may be set on another screen. When necessary, the user can return to the automatic observation mode by pressing the "return" button as the mode return means.
[0092]
Further, in the present embodiment, as a mode switching means, by switching a tab provided at a lower portion of the screen, the mode can be switched to a manual observation in which more detailed settings can be made, or an automatic observation (1) or an automatic observation (2) can be performed. It can also be changed, or switched to a measurement mode, album mode, etc. In the manual observation described later, all setting items can be adjusted, but only predetermined items can be set on the self-condition setting screen. The self-condition setting screen is intended for an operator who is accustomed to an operation to some extent, and prevents erroneous operation by preventing items that do not normally need to be changed from being changed. An operator who wants to make more detailed settings shifts to the manual observation mode.
[0093]
FIG. 11 shows an example of an operation screen displayed on the display unit 28 when the display shifts from the first automatic observation mode to the self-condition setting screen. This operation screen corresponds to the first display area 47, the second display area 48, the sample specifying means 401 for setting the material of the sample to be observed, and a plurality of preset simple image observation conditions as described above. A simple image observation condition setting unit 402 for setting one observation condition from image observation conditions to be performed, an individual condition setting unit 403 for setting a detector, an acceleration voltage, a spot size, and the like, and corresponding to a previously stored image file. And a file corresponding condition setting unit 404 for setting one observation condition from the image observation conditions to be performed. In the display example of FIG. 11, a "position display" screen is displayed in the second display area 48.
[0094]
The sample specifying means 401 specifies the material of the sample to be observed. The sample designation means 401 shown in FIG. 11 is provided with a radio button 401a of "sample containing only conductors" or a radio button 401b of "sample containing insulator" as two options. When one of these is selected, image observation conditions suitable for each sample observation are set.
[0095]
The preview function can also be executed on the self-condition setting screen. After designating the characteristics of the sample in the sample designating unit 401, when the “e preview” button 401c, which is one mode of the preview setting unit, is pressed, the e preview is executed. The second display area 48 is automatically switched to an e-preview tab, and a plurality of simple observation images are displayed in the second display area 48 based on a plurality of preset simple image observation conditions. Since the plurality of simple image observation conditions correspond to the simple observation conditions indicated by the simple image observation condition setting means 402 described later, the operator can check the simple image observation conditions of each simple observation image.
[0096]
In the simple image observation condition setting unit 402, the observation image is formed based on the simple image observation condition designated by the operator without executing the preview function. In the simple image observation condition setting means 402 of FIG. 11, four simple image observation conditions A to D are presented as options, and the operator selects a desired radio button. Here, A "fine surface irregularity information (acceleration voltage 2 kV)" radio button 402a, B "A and C intermediate (acceleration voltage 5 kV)" radio button 402b, C "high image quality low noise (acceleration voltage 20 kV)" A radio button 402c and a D "difference in material (20 kV reflected electron)" radio button 402d are presented. When one of the check boxes is checked and the “set above condition” button 402e is pressed, the selected simple image observation condition is set, and the observation image is set based on the image observation condition. The image is controlled to be displayed on the first display area 47 of the display unit.
[0097]
Apart from the above, the image observation conditions can be individually set by the individual condition setting means 403 which can individually set the image observation conditions. Examples of the image observation conditions include items such as a detector, an acceleration voltage, and a spot size. In the example of FIG. 11, the detector is set by selecting the type of the detector from the "detector" box 403a in the individual condition setting means 403. The acceleration voltage is set by selecting a numerical value of the acceleration voltage from the “acceleration voltage” box 403b. Further, the spot size is set by selecting a numerical value of the spot size from the “spot size” box 403d. Here, an example in which the detector, the acceleration voltage, and the spot size are individually set by the individual condition setting means has been described. You may comprise so that image observation conditions may be set.
[0098]
Further, by using a “read from file” button, which is one mode of the file correspondence condition setting unit 404, one observation condition can be set from the image observation conditions corresponding to the previously stored image file. When a “read from file” button 404 is pressed, a previously stored image file or an image observation condition corresponding to a previously stored image file can be selected, and the image observation condition corresponding to the selected previously stored image file can be selected. Control is performed such that an observation image is formed based on the image observation conditions and displayed on the display unit.
[0099]
Although FIG. 11 shows an example in which the self-condition setting screen is selected in the first auto-observation mode, the same operation screen of the self-condition setting screen is provided in the second auto-observation mode. When the second auto observation mode is low vacuum observation, conditions suitable for low vacuum observation are presented.
[0100]
[Manual observation mode]
Further, the electron microscope according to the present embodiment has a manual observation mode in which all setting items can be adjusted. This mode is a mode in which the operator can set all image observation conditions. FIG. 12 shows an example of the operation screen in the manual observation mode. The operation screen shown in this figure includes a first display area 47 for displaying the formed observation image, a second display area 48 for displaying the position display, the wide area view, the e-preview, and the comparison image, and an image of the observation image. Image correction setting means 601 for setting correction, individual condition setting means 603 for individually setting image observation conditions such as a detector, an acceleration voltage, a degree of vacuum, and a spot size, and corresponding to previously stored image files. File-corresponding condition setting means 604 for setting one observation condition from image observation conditions, preview setting means 605 for setting a preview function, magnification setting means 611 for setting a magnification of an observation image or the like, and setting movement of an observation visual field. Observation field movement setting means 612 for setting contrast and brightness setting means 613 for setting contrast and brightness, and astigmatism adjustment for setting adjustment of astigmatism It includes a setting unit 614, and an optical axis adjusting setting unit 615 sets an adjustment of the optical axis.
[0101]
In the manual observation mode, the image correction setting unit 601 includes a sharpness setting unit 601a for setting sharpness, a highlight setting unit 601b for setting highlight, a gamma correction setting unit 601c for setting gamma correction, and a luminance of an observed image. A luminance distribution diagram (histogram) 601d showing the distribution and overrange extraction setting means 601e are displayed. The overrange extraction setting means is for setting to extract and display an overranged region. Specifically, when the “over range check” column, which is one mode of the over range extraction setting unit 601e, is checked in a state where the observation image is displayed, the under range of the observation image or the over range region that has become the over region is checked. Are displayed in a manner different from the intermediate color area.
[0102]
Further, the image observation conditions can be individually set by the individual condition setting means 603 which can individually set the image observation conditions. Examples of the image observation conditions include a detector, an acceleration voltage, a spot size, and the like. The detector is set by selecting the type of the detector from the "detector" box 603a in the individual condition setting means 603. The acceleration voltage is set by selecting a numerical value of the acceleration voltage from the “acceleration voltage” box 603b. The degree of vacuum is set by selecting the degree of vacuum from the “degree of vacuum” box 603c. Also, the spot size is set by selecting a numerical value of the spot size from the “spot size” box 603d. Here, an example in which the detector, the acceleration voltage, the degree of vacuum, and the spot size are individually set in the individual condition setting means has been described. However, the individual condition setting means includes astigmatism adjustment setting means and optical axis adjustment setting means. Can be included.
[0103]
A “read from file” button (file correspondence condition setting unit) 404 allows one observation condition to be set from the image observation conditions corresponding to the previously stored image file. When a “read from file” button 404 is pressed, a previously stored image file or an image observation condition corresponding to a previously stored image file can be selected, and the image observation condition corresponding to the selected previously stored image file can be selected. Control is performed such that an observation image is formed based on the image observation conditions and displayed on the display unit.
[0104]
When a preview function is set by an “e preview setting” button 605 which is one mode of the preview setting means, a plurality of observation images are simply formed based on a plurality of preset simple image observation conditions, and a display unit is provided. And the preview function is executed.
[0105]
[Overrange extraction display]
Next, a procedure for detecting an over-range region in an observation image and adjusting contrast and brightness will be described with reference to FIGS. FIG. 13 shows a display example of an observation image in the manual observation mode. In the display example of FIG. 13, the observation image currently being observed is displayed in the first display area 47, and the second display area 48 is imaged at a lower magnification than the observation image being displayed, and is displayed. A wide area image (wide area diagram) including the observation image area is displayed. Hereinafter, the observation image displayed in the first display area 47 is also referred to as a high magnification observation image, and the observation image displayed in the second display area 48 is also referred to as a low magnification observation image. In the wide area diagram, an image observation area corresponding to the high-magnification observation image displayed in the first display area 47 is displayed by a rectangular frame W (rectangular area). This observation region is acquired based on the position information of the sample stage. The image file of the wide area map corresponding to the observation image and the image observation area information indicating the position of the observation image in the wide area map are saved as a set or pair corresponding to the observation image image file by pressing the corresponding wide area map save button. Is done. The corresponding wide area map save button is assigned to the “save” button 606a in FIG. 13, for example, as the related observation image save setting unit 606. The image file of the low-magnification observation image obtained by observing the same sample at a low magnification and the image file of the high-magnification observation image obtained by observing the image at a high magnification by the related observation image storage setting unit 606 are combined with the high-magnification image in the low-magnification observation image. It is controlled to store the observation image in association with the image observation area information.
[0106]
In the screen of FIG. 13, a “Register right image as wide area” button 606b arranged on the left side of the “Save” button 606a converts the observation image displayed in the first display area 47 into a wide area view. , Are used for display and registration in the second display area 48. As a specific example, when the “Register right image as wide area map” button 606b is operated, the observation image being displayed in first display area 47 at the time of operation is displayed in second display area 48 as a wide area map. You. At this time, together with the image information of the wide area map being displayed in the second display area 48, the display magnification and the position information of the sample stage at the time when the image was displayed in the first display area 47 are registered in a predetermined memory. As a result, the size of the rectangular frame W displayed in the second display area 48 and the position on the image can be appropriately displayed. Further, when the "save" button 606a is operated, the image file of the wide area map is stored on the fixed disk, and the image information and position information registered in the memory are stored in association with the image file. These functions can be assigned to individual buttons in addition to individual buttons. For example, with one button operation, all operations such as registration of a wide area map, registration of image files of a wide area view / high magnification observation image, association of information with these image files, and the like are performed.
[0107]
In the SEM, the sample 20 is scanned by the electron beam 8 and the signals detected by the detectors 21 and 22 are amplified by the amplifiers 23 and 24 to form an observation image. In order to obtain a proper observation image, it is necessary to properly set the gain and offset when amplifying the signals from the detectors 21 and 22. The gain is an amplification factor of signals from the detectors 21 and 22, and affects both brightness and contrast of an observed image. The offset is a designated value to be added to the signal, and affects the brightness.
[0108]
The observation image being displayed in the first display area 47 in FIG. 13 is an example of an image including an overranged area. The over range area includes an over area and an under area. The observation image displayed in the first display area 47 has many over-areas displayed in white and many under-areas displayed in black, and has few intermediate colors (gray). In such an over-range area, information originally contained in the image is lost. Therefore, it is desirable to eliminate the over-range area by adjusting the gain and the offset.
[0109]
The embodiment of the present invention includes an overrange extraction setting unit for extracting an overrange region and visually displaying the extracted overrange region on a screen. The over-range extraction setting unit extracts the under region and / or the over region, converts the color tone of these regions and superimposes them on the original image, and displays them in a different manner from the other intermediate color regions. can do. When the "overrange check" column 601e, which is one mode of the overrange extraction setting means, is checked in the state where the observation image of FIG. 13 is displayed, the screen shown in FIG. 14 is obtained. As shown in this figure, the over-range areas that have become the under-area Y or the over-area P are converted or colored into different colors, respectively, and are displayed so as to overlap the original image. In the example of FIG. 14, the under area Y is displayed in yellow and the over area P is converted in pink. As a result, which region is over-ranged is displayed so as to be conspicuous. Since the operator can accurately recognize an area where an overrange has occurred, such as a part that is too bright and a part that is too dark, the operator can appropriately correct the gain and offset with reference to these. That is, the operator adjusts the gain and offset by adjusting the contrast / brightness setting means 613 and the like while checking the observation image so that the area of the under area Y and the area of the over area P are reduced. In the example shown in the figure, the contrast / brightness setting unit 613 performs a process of adjusting the gain and the offset inside the electron microscope regardless of the name. The names such as contrast and brightness are used to make it easy for a user who does not understand the meanings of the gain and the offset to operate.
[0110]
As a result of adjusting the gain and the offset as described above, a proper observation image can be obtained as shown in the observation image of the first display area 47 in FIG. In the example of FIG. 15, when the histogram of the luminance distribution diagram 601d is confirmed, the distribution is properly corrected. Even when the overrange check is performed by the overrange extraction setting unit 601e, the overrange region is not confirmed, and It can be seen that the image is set to a proper image.
[0111]
The over region and the under region are determined based on whether the output value of a digital signal in an image such as a secondary electron image, that is, the gradation value is equal to or greater than a first predetermined value and equal to or less than a second predetermined value. be able to. That is, an area where the tone value is equal to or more than the first predetermined value is determined as an over area, and an area where the tone value is equal to or less than the second predetermined value is determined as an under area. The first predetermined value and the second predetermined value can be set, for example, as the maximum value and the minimum value of the gradation value, respectively. Further, the first predetermined value and the second predetermined value are not limited to the maximum value and the minimum value, and can be appropriately set according to the output characteristics of the detector, the gradation characteristics of display, and the like.
[0112]
In the above example, the under-area Y is converted into yellow and the over-area P is converted into pink, and the under-area and over-area are displayed. However, the display mode of the over-range area is changed to another color. It can be displayed in various modes different from the intermediate color area, such as shading processing, blinking display, and the like. It is also possible to display the overrange region as it is, display the intermediate color region by image processing such as color tone conversion, and display the intermediate color region and the overrange region separately. Further, the display of the over-range area is more preferable because the under-area and the over-area can be distinguished from each other by being displayed in different modes.
[0113]
【The invention's effect】
As described above, according to the electron microscope of the present invention, the observation image display method of the electron microscope, the observation image display program of the electron microscope, and the computer-readable recording medium, the occurrence of overrange is easily recognized, The gain, offset, and the like can be adjusted to reduce this. This is because the present invention extracts overrange areas, performs processing such as changing the color tone so as to easily identify these areas, and displays the overlaid area on the original observation image. According to this method, the overrange region can be visually grasped without using a histogram or the like, and can be adjusted while confirming the observation image in a direction in which this region is reduced. Even an operator can use it sensuously and can improve operability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a scanning electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an image diagram showing a menu screen of an operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an image diagram showing an operation screen of a sample classification step in a first automatic observation mode of an operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an image diagram showing an operation screen of an e-preview step in a first automatic observation mode of an operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an image diagram showing an operation screen of an observation step in a first automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an image diagram showing an operation screen of a sample classification step in a second automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an image diagram showing an operation screen of a positioning step in a second automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an image diagram showing an operation screen of an e-preview step in a second automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an image diagram showing an operation screen of a condition selection step in a second automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an image diagram showing an operation screen of an observation step in a second automatic observation mode of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an image diagram showing an operation screen in a self-condition setting step of the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an image diagram showing an operation screen in a manual observation mode of an operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an image diagram showing an observation image including an overrange region in the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an image diagram showing an observation image to which an overrange extraction display is added in the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an image diagram showing an observation image in which an overrange has been corrected in the operation program of the electron microscope according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Computer
2 Central processing unit
3. High voltage power supply for electron gun
4 ... filament
5 ... Wehnelt
6 ... Anode
7 ... Electron gun
8 ... Electron beam
9 ... gun alignment coil
10 ... gun alignment coil controller
11: Convergent lens controller
12 ・ ・ ・ Convergent lens
13 ... objective lens aperture
14 ... Astigmatism correction coil control unit
15 ... Electron beam deflection scanning coil controller
16 Objective lens control unit
17 ・ ・ ・ Astigmatism correction coil
18 ... Electron beam deflection scanning coil
19 ... Objective lens
20 ... sample
21 ... Secondary electron detector
22 ... backscattered electron detector
23 ... Secondary electron detection amplifier
24 ... backscattered electron detection and amplification unit
25 ... A / D converter
26 ... A / D converter
27 ... Image data generation unit
28 Display unit
29 ・ ・ ・ Printer
30 ... Exhaust pump
31 ・ ・ ・ Sample room
32 ... Exhaust control unit
33 ... Sample stage
47 ... first display area
48 second display area
101: first automatic observation mode setting means
102: second automatic observation mode setting means
103: Manual observation mode setting means
104 image file editing mode setting means
105 ··· Measurement mode setting means
106: Initial setting mode setting means
107 ... End setting means
201 ... operation flow
208: sample exchange instruction means
209: means for shifting to the self-condition setting screen
211 ··· First automatic observation sample designating means
212: Previous condition setting means
231 preview setting means
232: Simple image observation condition setting means
252... Observation operation message area
301 ... operation flow
308 ・ ・ ・ Sample exchange instruction means
309: means for shifting to self-condition setting screen
311 ... Second automatic observation sample designating means
311a: First and second automatic observation sample designating means
311b... Second second automatic observation sample designating means
311c... The third second automatic observation sample designating means
312: Previous condition setting means
312a: check box for “observe under the same conditions as the previous time”
331a ... "e preview" check box
332: Simple image observation condition setting means
401 ... Sample designation means
401a: Radio button for "sample with conductor only"
401b ... radio button of "sample containing insulator"
401c ... "e preview" button
402: Simple image observation condition setting means
402a... "Information of fine irregularities on the outermost surface (acceleration voltage 2 kV)" radio button
402b ... radio button between "between A and C (acceleration voltage 5 kV)"
402c: radio button for "high image quality, low noise (acceleration voltage: 20 kV)"
402d ... "Material difference (20kV backscattered electron)" radio button
402e ... "Set to the above conditions" button
403 ・ ・ ・ Individual condition setting means
403a: "Detector" box
403b: "Acceleration voltage" box
403d: "Spot size" box
404... File correspondence condition setting means
601: Image correction setting means
601a: Sharpness setting means
601b: highlight setting means
601c... Gamma correction setting means
601d: luminance distribution diagram
601e: Overrange extraction setting means
603: Individual condition setting means
603a: "Detector" box
603b "Acceleration voltage" box
603c: "Vacuum degree" box
603d: "Spot size" box
604: File correspondence condition setting means
605: "e preview setting" button
606... Related observation image storage setting means
606a ... "Save" button
606b ... "Register right image as wide area map" button
611: magnification setting means
612: Observation visual field movement setting means
613: Contrast / brightness setting means
614... Astigmatism adjustment setting means
615: Optical axis adjustment setting means
P: Over area
Y: Under area

Claims (10)

像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡であって、
前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域と、他の領域とを異なる態様で表示部に表示するためのオーバーレンジ抽出設定手段を備える電子顕微鏡。Based on the image observation conditions, an accelerating voltage is applied to the electron gun to irradiate the sample with an electron beam, and secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample are detected by one or more detectors while a desired surface of the sample is detected. An electron microscope that forms an observation image by scanning an area, and that can display an observation image on a display unit by expressing a gradation based on a signal detected by a detector,
An electron microscope including overrange extraction setting means for displaying, on the display unit, an overrange region corresponding to an overrange in gradation expression and another region in the observation image in a different manner. 前記オーバーレンジ抽出設定手段が、オーバーレンジ領域の内で、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示部に表示することを特徴とする請求項２に記載の電子顕微鏡。The overrange extraction setting means includes a first region of an observation image having a gradation value larger than a first predetermined value and an observation image having a gradation value smaller than a second predetermined value within the overrange region. 3. The electron microscope according to claim 2, wherein the second area and the second area are displayed on the display unit in different modes. 前記異なる態様での表示が、オーバーレンジ領域の色調を画像処理によって変換して表示することであることを特徴とする請求項１または２記載の電子顕微鏡。The electron microscope according to claim 1, wherein the display in the different mode is a display in which a color tone in an overrange region is converted by image processing. 像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡の観察像表示方法であって、
前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域を抽出する工程と、
抽出されたオーバーレンジ領域と他の画像領域とを異なる態様で表示するように、前記観察像に画像処理により可視化処理を加える工程と、
画像処理を加えた観察像を表示部に表示する工程と、
を備えることを特徴とする電子顕微鏡の観察像表示方法。Based on the image observation conditions, an accelerating voltage is applied to the electron gun to irradiate the sample with an electron beam, and secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample are detected by one or more detectors while a desired surface of the sample is detected. An observation image display method of an electron microscope capable of forming an observation image by scanning an area, expressing a gradation of the observation image based on a signal detected by a detector and displaying the gradation on a display unit,
Of the observation image, a step of extracting an overrange area corresponding to an overrange in gradation expression,
To display the extracted overrange area and another image area in a different manner, and to perform a visualization process by image processing on the observation image,
A step of displaying an observation image subjected to image processing on a display unit;
A method for displaying an observation image of an electron microscope, comprising: オーバーレンジ領域における、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示するように画像処理を行う工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の電子顕微鏡の観察像表示方法。In the overrange region, the first region of the observation image whose gradation value is larger than the first predetermined value and the second region of the observation image whose gradation value is smaller than the second predetermined value are different from each other. The method for displaying an observation image of an electron microscope according to claim 4, further comprising a step of performing image processing so as to display the observation image in an aspect. 画像処理は色調変換処理であることを特徴とする請求項４または５記載の電子顕微鏡の観察像表示方法。The method according to claim 4 or 5, wherein the image processing is a color tone conversion processing. 像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、検出器で検出した信号に基づいて観察像を階調表現して表示部に表示可能な電子顕微鏡の観察像表示をコンピュータに実行させるための電子顕微鏡の観察像表示プログラムであって、
前記観察像の内で、階調表現におけるオーバーレンジに相当するオーバーレンジ領域と、他の領域とを異なる態様で表示部に表示するためのオーバーレンジ抽出設定手段として機能させる電子顕微鏡の操作プログラム。Based on the image observation conditions, an accelerating voltage is applied to the electron gun to irradiate the sample with an electron beam, and secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample are detected by one or more detectors while a desired surface of the sample is detected. An electron for forming an observation image by scanning an area and causing a computer to execute an observation image display of an electron microscope capable of displaying a gradation on the observation image based on a signal detected by a detector and displaying the gradation on a display unit. A microscope image display program,
An operation program for an electron microscope that functions as overrange extraction setting means for displaying an overrange region corresponding to an overrange in gradation expression and another region in the observation image in a different manner on a display unit. 前記オーバーレンジ抽出設定手段が、オーバーレンジ領域の内で、階調値が第一の所定値よりも大きい観察像の第一の領域と、階調値が第二の所定値よりも小さい観察像の第二の領域とを、それぞれ異なる態様で表示部に表示することを特徴とする請求項７に記載の電子顕微鏡の操作プログラム。The overrange extraction setting means includes a first region of an observation image having a gradation value larger than a first predetermined value and an observation image having a gradation value smaller than a second predetermined value within the overrange region. The operation program for an electron microscope according to claim 7, wherein the second area is displayed on the display unit in different modes. 前記異なる態様での表示が、オーバーレンジ領域の色調を画像処理によって変換して表示することであることを特徴とする請求項７または８記載の電子顕微鏡の操作プログラム。9. The computer-readable storage medium according to claim 7, wherein the display in the different mode is performed by converting a color tone in an overrange region by image processing and displaying the converted color tone. 10. 請求項７から９のいずれかに記載した電子顕微鏡の観察像表示プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。A computer-readable recording medium that records the observation image display program for an electron microscope according to claim 7.
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JP2012028282A (en) * 2010-07-28 2012-02-09 Hitachi High-Technologies Corp Transmission type an scan transmission type electron microscope

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