JP2007073381A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】
走査電子顕微鏡の構成要素として用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述されている制御内容を、メーカの開発拠点・サービスセンタに居ながらにして変更する。
【解決手段】
メーカの開発拠点・サービスセンタのメンテナンスコンピュータ６０から、データ通信回線８０を介して、通常のＳＥＭ制御手段４１との間で実行する観察作業に関わる操作機能や観察作業に関わる出力機能を実行するコンピュータ５０を経由して、走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１をメンテナンスモードに設定する。その状態で、コンピュータ５０とＳＥＭ制御手段４１との間の制御コマンドによる通信を介して、装置本体制御系３０の所望の各部の制御内容を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、試料の微小な領域を観察する走査電子顕微鏡に関し、特にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やワークステーション（ＷＳ）等のコンピュータ、マイクロプロセッサやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex PLD（Programmable Logic Device））等の書き換え可能な集積回路、並びにモデム等の通信インタフェースを備えた走査電子顕微鏡のリモートメンテナンスシステムに関する。

走査電子顕微鏡は、多くの研究開発分野で試料の微細な構造を観察するために用いられている。

近年、走査電子顕微鏡は、ＰＣやＷＳ等のコンピュータをその構成要素とし、コンピュータのウィンドウシステムを用いた操作画面から、フォーカス調整等の観察作業に関わる操作を行えるものも開発されるようになってきた。ウィンドウシステムは、標準のウィンドウやボタン等の部品の提供とその管理を行うコンピュータのシステムソフトウェアで、これを走査電子顕微鏡に用いることにより、快適な操作性を提供している。

この種のウィンドウシステムを適用した走査電子顕微鏡として、例えば特開平８−２８７８６０号公報に記載されているような走査電子顕微鏡が知られている。

ここで、ＰＣやＷＳ等のコンピュータを構成要素とし、ウィンドウシステムを適用した従来の走査電子顕微鏡の構成について簡単に説明する。

図３は、従来のウィンドウシステムを適用した走査電子顕微鏡の構成図である。

図３において、走査電子顕微鏡１０１は、キーボード５１ａ，マウス５１ｂ等の入力操作手段５１、及びディスプレイ装置５２ａからなる表示手段５２がそれぞれ接続されたＰＣ，ＷＳ等よりなるコンピュータ５０と、このコンピュータ５０とデータ接続された走査電子顕微鏡装置本体１０とから構成されている。また、この走査電子顕微鏡装置本体１０は、試料２への電子線３の照射を行うとともにこの電子線３の照射で生成された二次粒子４を検出する電子光学系２０と、この電子光学系２０に接続されこの電子光学系２０の各部を作動制御する装置本体制御系３０と、前述した入力操作手段５１の操作信号をこの装置本体制御系３０の各部に対して制御指示を与えるための制御信号に変換する専用の制御信号変換手段４０とを備えた構成になっている。

図３に示す走査電子顕微鏡装置本体１０では、電子光学系２０は、電子銃２１，電子レンズ２２，偏向器２３，及び二次粒子検出器２４を備えた構成に、装置本体制御系３０は、レンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，及び画像メモリ３５を備えた構成になっている。その上で、コンピュータ５０と、走査電子顕微鏡装置本体１０の装置本体制御系３０との間には、専用の制御信号変換手段４０としてのＳＥＭ制御手段４１が介在している構成になっている。

この走査電子顕微鏡１０１では、電子銃２１から放射された電子線３は、電子レンズ２２で収束され、偏向器２３で二次元的に走査偏向されて試料２に照射される。その際、電子レンズ２２はレンズ制御回路３１によって制御され、偏向器２３は偏向制御回路３２によってその作動を制御される。

また、試料２に電子線３が照射されると、試料２の形状や材質に従った反射電子や二次電子等の二次粒子４が発生する。この二次粒子４は、二次粒子検出器２４で検出増幅され、その検出データはＡ／Ｄ変換器３３でディジタル値に変換される。このディジタル値に変換された検出データは、画像メモリ３５にＳＥＭ像の画像データとして記憶される。その際、画像メモリ３５のアドレスとして、アドレス制御回路３４が偏向制御回路３２による電子線３の走査信号に同期したアドレスを生成する。

この画像メモリ３５は、記憶されたＳＥＭ像の画像データを随時、コンピュータ５０に備えられている画像合成手段５３に転送する。画像合成手段５３は、図示省略した表示メモリの画面データに画像メモリ３５から転送される画像データを合成して観察画像（ＳＥＭ像）の画面表示データを生成し、これをビデオ信号に変換してディスプレイ装置５２ａに出力する。これにより、ディスプレイ装置５２ａには、走査電子顕微鏡１０１による観察画像（ＳＥＭ像）がリアルタイム表示される。

ところで、ＰＣやＷＳ等のコンピュータ５０を構成要素とした走査電子顕微鏡１０１においては、そのディスプレイ装置５２ａには、観察画像（ＳＥＭ像）の他に、コンピュータ５０のウィンドウシステムを用いて、例えばＳＥＭ像のフォーカス調整等といった走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる操作を行うための操作ウィンドウも表示される構成になっている。この操作ウィンドウに表示されている設定項目や入力項目を、キーボード５１ａやマウス５１ｂといったコンピュータ５０に備えられている入力操作手段５１を操作して、選択し、入力し、若しくは設定したりすることによって、走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる各種操作が容易に行えるようになっている。この場合、キーボード５１ａやマウス５１ｂといった入力操作手段５１からの操作信号は、そのままコンピュータ５０に伝達される。

一方、コンピュータ５０では、その起動によってウィンドウシステムを用いて前述の走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる各種操作のための操作ウィンドウ（ＳＥＭ操作画面）をディスプレイ装置５２ａに表示させるアプリケーションプログラムのＳＥＭ制御プログラムが、この操作ウィンドウ上での入力操作手段５１の操作に基づいた走査電子顕微鏡装置本体１０に対する制御コマンドの生成を行って、生成した制御コマンドを走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１に伝達する構成になっている。

ＳＥＭ制御手段４１では、このコンピュータ５０から供給される制御コマンドに基づいて、レンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，画像メモリ３５といった装置本体制御系３０の各部３１〜３５に対して、供給された制御コマンドに対応した制御指示を与えるための制御信号を生成し、各部３１〜３５がこの制御信号に基づいてそれぞれ対応する電子光学系２０の各部２２〜２４を制御作動する構成になっている。

このように、コンピュータ５０を走査電子顕微鏡１０１の構成要素として機能させた場合、コンピュータ５０とＳＥＭ制御手段４１との間では、コンピュータ５０のアプリケーションプログラムであるＳＥＭ制御プログラムによって生成される制御コマンドによって通信が行われ、ＳＥＭ制御手段４１ではこの制御コマンドの内容に対応して予め規定されている制御指示を装置本体制御系３０の各部３１〜３５に供給制御し、走査電子顕微鏡１０１の調整作動を行えるようになっている。

具体的には、操作者であるユーザがディスプレイ装置５２ａでＳＥＭ像を観察しながら例えばマウス５１ｂを利用して何らかの調整を行う場合、マウス５１ｂの操作に従った操作信号がマウス５１ｂから順次出力され、コンピュータ５０に伝達される。

この場合、コンピュータ５０は、そのオペレーティングシステムがディスプレイ装置５２ａの画面上でマウスカーソルを移動させる処理を行い、このオペレーティングシステムの下で起動されたアプリケーションプログラムのＳＥＭ制御プログラムが、ウィンドウシステムを用いて、ディスプレイ装置５２ａの画面上に走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる操作を行うための操作ウィンドウを開く。

その上で、ユーザがこの操作ウィンドウ上に表示された所望の設定項目個所や入力項目個所（走査電子顕微鏡１０１の調整箇所に該当）にマウスカーソルを移動させ、この所望の設定項目や入力項目について、例えばマウス５１ｂのボタンを押してドラッグ可能な状態としてそのドラッグを行う等の調整操作を行った場合には、コンピュータ５０のオペレーティングシステムは、マウス５１ｂのボタンが押されたことやドラッグされたことを検知して、コンピュータ５０のウィンドウシステムに対しイベントを発生する。

ウィンドウシステムは、このイベントにより、アプリケーションプログラムのＳＥＭ制御プログラムにこれらマウス５１ｂの操作に対応したイベントを発生する。そして、ＳＥＭ制御プログラムは、これらイベントが、例えば走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる操作の中のいずれの調整操作についてのものであるかを判定し、その調整操作を走査電子顕微鏡装置本体１０に行わせるための制御コマンドを生成し、走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１に与えるようにコンピュータ５０のオペレーティングシステムに対して指示する。

例えば、ＳＥＭ制御プログラムは、ウィンドウシステムによってマウス５１ｂの操作に発生されたイベントがフォーカス調整操作であると判定した場合には、この判定に基づいてフォーカス調整についての制御コマンドを走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１に与えるように、コンピュータ５０のオペレーティングシステムに対して指示する。

これに対して、走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１は、コンピュータ５０から調整操作についての制御コマンドを受けると、装置本体制御系３０の調整対象である該当部３１〜３５に対してその制御コマンドによる調整操作内容を実行させるための制御指示を生成し、制御指示を与えるための制御信号を与える。

例えば、ＳＥＭ制御手段４１は、コンピュータ５０からフォーカス調整の制御コマンドを受けると、電子線３を収束させる電子レンズ２２を駆動するレンズ制御回路３１に対して、フォーカス調整についての制御コマンドの調整操作内容を実行させるための指示信号を与える。

特開平８−２８７８６０号公報

ところで、上述した走査電子顕微鏡１０１における走査電子顕微鏡装置本体１０の、レンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，画像メモリ３５を備える装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１は、マイクロプロセッサや論理回路を用いて構成され、集積化されている。

また、走査電子顕微鏡装置本体１０で、これら装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサや論理回路は、その当初制御内容（制御内容には、プログラムやその制御データ、ロジックも含む）が変更可能なように、書き換え可能なメモリを搭載したもの（フラッシュＲＯＭを搭載したマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ等）が一般的となってきている。

これに伴い、走査電子顕微鏡１０１の装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤの場合は、メーカの開発拠点・サービスセンタで専用のプログラミング手段を用いて、ユーザすなわち顧客の走査電子顕微鏡１０１の用途等にしたがってカスタマイズ化された制御内容が記述されている。

そのため、客先で走査電子顕微鏡１０１の各要素の制御内容に変更が生じた場合には、その装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤ等のメモリの記述内容を変更することによって、走査電子顕微鏡１０１の各要素の制御内容を変更することが可能である。

そこで、走査電子顕微鏡１０１のユーザ（顧客）への納入後、実際の使用によって当初仕様の制御内容に対して顧客から変更要求が生じたり、トラブル等が発生したりした場合には、その装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述された制御内容の変更が必要になる場合もあり、このようなときには、メーカのサービスマンが顧客先まで行ってその制御内容の書き換え作業を行わなければならなかった。

その際、サービスマンは、予めメーカの開発拠点・サービスセンタで専用のプログラミング手段により記述された装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられているマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに新たに記憶する変更制御内容を、ＣＤ−ＲＯＭ等、ＰＣやＷＳ等のコンピュータ５０が読み込み可能な記録用媒体に記録して、ユーザの下に持ち運ぶ。その上で、サービスマンは、装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤの制御内容を、コンピュータ５０のウィンドウシステムのウィンドウ画面上から、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み込み可能な記録用媒体に予め記録してきた制御内容に変更する書き換え作業を行うようになっている。

しかしながら、上述した従来技術による走査電子顕微鏡１０１の場合は、装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられているマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリにされた制御内容の変更が必要になった場合は、その変更制御内容はメーカの開発拠点・サービスセンタで専用のプログラミング手段によってでしか通常作成できず、客先（ユーザの下）での作成・変更ができないこと、並びにその変更制御内容を装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられているマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記憶するのは、コンピュータ５０のウィンドウシステムのウィンドウ画面上からしか行えないことによって、次のような問題点が生じる。

すなわち、顧客（ユーザ）からの個別仕様、客先でのトラブルに対応した装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１の変更制御内容を、メーカの開発拠点・サービスセンタで作成し、その作成した変更制御内容を可搬の記録媒体に記録してから、サービスマンが客先に持参する必要があり、多大な時間と労力とを要した。

また、作成した変更制御内容の内容確認は、可搬の記録媒体に記録して客先に持参する前にも行われるが、作成した変更制御内容の実際の確認は、それを客先の走査電子顕微鏡１０１の装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に記憶させて走査電子顕微鏡１０１自体を作動させて見なければ、顧客からの個別仕様やトラブル対策が顧客にとって満足できるものであるか否かを確認できない。そのため、持参した変更制御内容が顧客にとって満足できるものでない場合は、サービスマンは再び開発拠点・サービスセンタで変更制御内容を作成し直し、持参しなければならない。

また、客先で走査電子顕微鏡１０１が設置される箇所は、客先の特殊環境下の研究開発場所である場合が多いので、サービスマンが作業することによってその機密性や環境条件の維持も問題になる。

本発明は上述した上述した問題点を鑑みなされたものであって、メーカの開発拠点・サービスセンタから離れた客先に設置されている走査電子顕微鏡の装置本体制御系３０の各部３１〜３５や制御信号変換手段４０に用いられているマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述されている制御内容を、メーカの開発拠点・サービスセンタに居ながらにして変更することが可能な走査電子顕微鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を達成するために、本発明の走査電子顕微鏡は、表示手段に表示されたＳＥＭ操作画面を入力操作手段で操作することによって、これら表示手段及び入力操作手段が接続されたコンピュータが走査電子顕微鏡装置本体の制御信号変換手段に制御コマンドを与え、この制御コマンドにしたがって制御信号変換手段が装置本体制御系の各部へ対応する制御指示を与えることによって、この装置本体制御系が走査電子顕微鏡装置本体の電子光学系を作動制御する走査電子顕微鏡にあって、走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部や制御信号変換手段の制御内容を、メーカの開発拠点・サービスセンタ等に設置されている専用のプログラミング手段としてのメンテナンスコンピュータからモデム等の通信インタフェースを通して、走査電子顕微鏡を実行動作モードから書き込み可能モードに設定する手段を提供する。

そのために、本発明の走査電子顕微鏡は、表示手段に表示された操作画面を入力操作手段で操作することによって、表示手段及び入力操作手段が接続されたコンピュータが走査電子顕微鏡装置本体の制御信号変換手段に操作画面上に表示されている設定項目や入力項目に対応した制御コマンドを与え、当該制御コマンドにしたがって制御信号変換手段が装置本体制御系の各部へ対応する制御指示を与えることによって、当該制御指示を受けた装置本体制御系が走査電子顕微鏡装置本体の電子光学系を作動制御する走査電子顕微鏡であって、コンピュータを、入力操作手段の操作に基づく制御コマンドを走査電子顕微鏡装置本体へ供給する観察モードから、走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部並びに制御信号変換手段の変更制御内容の供給を許容するメンテナンスモードに設定変更するモード変更手段と、走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部や制御信号変換手段の変更制御内容を、メーカの開発拠点・サービスセンタ等に設置されている専用のプログラミング手段としてのメンテナンスコンピュータからデータ通信を介して受信する通信インタフェースと、モード変更手段がメンテナンスモードに設定されている状態で、通信インタフェースを介して受信した走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部や制御信号変換手段の変更制御内容を、当該装置本体制御系の各部や制御信号変換手段に記憶させる制御コマンドを当該制御信号変換手段に供給するメンテナンス手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、専用のプログラミング手段が設けられているメーカの開発拠点・サービスセンタから離れた客先に設置されている走査電子顕微鏡の各要素の制御を、顧客要求に基づいて迅速にかつ容易に変更することができる。これにより、走査電子顕微鏡を使用する顧客とメーカの開発拠点・サービスセンタにいる専門知識を有した要員との間で、お互いが客先と開発拠点・サービスセンタとをそれぞれ離れることなく対話を行いながら、走査電子顕微鏡の各要素についての制御内容の変更が可能となり、ユーザすなわち顧客のより細かな要求に対応することが可能となる。

また、本発明によれば、メンテナンスモードの設定によって、制御信号変換手段が自身や走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部の制御内容を変更するので、サービスマンが実際に走査電子顕微鏡の設置場所（すなわち現地）に居る必要はなく、さらにメンテナンスモードの設定もメーカの開発拠点・サービスセンタに設置されている専用のプログラミング手段等で設定することも可能であるので、客先における機密性や環境条件の維持も良好にはかれる。

以下、図面とともに、本発明の一実施形態による走査電子顕微鏡について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による走査電子顕微鏡の構成図である。

なお、本実施の形態による走査電子顕微鏡１の構成の説明に当たって、図３に示した従来の走査電子顕微鏡１０１と同一又は同様の構成部分については、同一符号を図中に付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態の走査電子顕微鏡１は、ウィンドウシステムを用いて前述の走査電子顕微鏡１０１の観察作業に関わる各種操作のための操作ウィンドウ（ＳＥＭ操作画面）をディスプレイ装置５２ａに表示し、この操作ウィンドウ上での入力操作手段５１の操作に基づいた走査電子顕微鏡装置本体１０に対する制御コマンドの生成を行って、生成した制御コマンドを走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１に送出する観察作業に関わる操作機能、並びに、観察時、ＳＥＭ制御手段４１の画像メモリ３５から転送される画像データを合成して観察画像（ＳＥＭ像）の画面表示データを生成し、これをビデオ信号に変換してディスプレイ装置５２ａに表示出力する観察作業に関わる出力機能を備えているコンピュータ５０には、モデム等の通信インタフェース５４が備えられている。

そして、コンピュータ５０は、この通信インタフェース５４によって、無線又は有線の公衆又は専用のデータ通信回線８０を介して、メーカの開発拠点・サービスセンタに設置されている専用のプログラミング手段としてのメンテナンスコンピュータ６０とデータ通信可能に接続されている。６１は、メーカの開発拠点・サービスセンタに設置されたメンテナンスコンピュータ６０に設けられているモデム等の通信インタフェースである。

その上で、コンピュータ５０は、そのアプリケーションプログラムとして、上述したＳＥＭ制御手段４１との間で実行する観察作業に関わる操作機能や観察作業に関わる出力機能を有するＳＥＭ制御プログラム５５に加えて、メーカの開発拠点・サービスセンタに設置されているメンテナンスコンピュータ６０との間、及びＳＥＭ制御手段４１との間で、このＳＥＭ制御プログラム自体、又は走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１や装置本体制御系３０の各部３１〜３５についてのＳＥＭ制御プログラム５５の実行時に関わる制御内容を変更するために、メンテナンス制御手段としてのメンテナンス制御プログラム５６を備えている。

さらに、このメンテナンス制御プログラム５６は、走査電子顕微鏡装置本体１０の上述した装置本体制御系３０の各部３１〜３５、及びＳＥＭ制御手段４１それぞれの制御状態を自己診断する自己診断手段としての自己診断機能を併せ持ち、自己診断結果を通信インタフェース５４からデータ通信回線８０を介して、離れたメーカの開発拠点・サービスセンタのメンテナンスコンピュータ６０にデータ伝送できるようにもなっている。

これは、顧客との対話によるＳＥＭ制御手段４１や装置本体制御系３０の各部３１〜３５の制御内容の変更時に、メンテナンスコンピュータ６０が備えられている開発拠点・サービスセンタが遠隔地にあり、走査電子顕微鏡１の設置箇所の客先に走査電子顕微鏡１用のデバッグ環境がない場合でも、変更した制御内容についての走査電子顕微鏡１を用いた実際の観察作業での検証を、メンテナンスコンピュータ６０側で可能にするためである。

本実施の形態による走査電子顕微鏡１の場合、コンピュータ５０のアプリケーションプログラムとしてのメンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）５６は、予め入力操作手段５１の所定操作によって設定されたウィンドウシステム上の起動許可環境で、メーカの開発拠点・サービスセンタに設置されているメンテナンスコンピュータ６０からのメンテナンス作業開始要求を受信することによって起動し、メンテナンスコンピュータ６０からのメンテナンス作業終了要求を受信することによってその起動を停止する構成になっている。また、メンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）５６は、その起動中は上述したＳＥＭ制御プログラム５５による観察作業の実行は禁止する構成にもなっている。

また、本実施の形態の走査電子顕微鏡１では、走査電子顕微鏡装置本体１０の装置本体制御系３０を構成するレンズ制御回路３１、偏向制御回路３２、Ａ／Ｄ変換器３３、アドレス制御回路３４、画像メモリ３５は、それぞれがＦＰＧＡ，ＣＰＬＤを含んだ構成になっており、その制御内容（制御論理，制御データ等を含む）が変更可能な構成になっている。また、走査電子顕微鏡装置本体１０の制御信号変換手段４０としてのＳＥＭ制御手段４１は、本実施の形態の場合は、図２に示すような構成になっている。

図２は、本実施の形態による走査電子顕微鏡におけるＳＥＭ制御手段の一実施例の構成図である。

図２に示すように、本実施例のＳＥＭ制御手段４１は、マイクロプロセッサ４２と、動作モード切り替え回路４３とを備えて構成されている。

マイクロプロセッサ４２は、その内部に図示せぬ書き換え可能なメモリとしてのフラッシュＲＯＭを搭載し、制御コマンドを含むコンピュータ５０との間でデータ通信を行うための通信用ポート４２ａ，動作モード切り替え回路４３からの切り替え信号（メンテナンスモード設定指令）の供給を受ける動作モード切り替え用ポート４２ｂ，後述のメンテナンスモードの制御内容をマイクロプロセッサ４２に実行させるための動作モード切り替え回路４３からのリセット信号が入力されるリセットポート４２ｃ，及び制御指示信号や変更制御内容のデータを含む装置本体制御系３０の各部３１〜３５との間でのデータ通信を行うアドレス・データバス用ポート４２ｄを有して構成されている。

マイクロプロセッサ４２の書き換え可能なメモリとしてのフラッシュＲＯＭには、マイクロプロセッサ４２の切り替えモード状態が観察作業モード（実行動作可能モード）であるかメンテナンスモード（書き換え可能モード）であるかを記憶する動作モード記憶エリアと、ＳＥＭ制御手段４１が観察作業モードの設定時にコンピュータ５０から供給される制御コマンドにより実行する制御内容と、ＳＥＭ制御手段４１がメンテナンスモードの設定時にコンピュータ５０から供給される制御コマンドにより実行する制御内容が、それぞれ記憶されている。

ここで、コンピュータ５０からメンテナンスモードの設定時にコンピュータ５０から供給される制御コマンドによりマイクロプロセッサ４２が実行する制御内容としては、観察作業モードの設定時におけるＳＥＭ制御手段４１自身の制御内容を変更する自己制御内容の変更処理と、観察作業モードの設定時における走査電子顕微鏡装置本体１０の装置本体制御系３０を構成するレンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，及び画像メモリ３５の中のコンピュータ５０からのコマンド内容に基づく対応部について、その構成要素であるＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記憶されている制御内容を変更する装置本体制御系３０の変更処理とがある。

また、動作モード切り替え回路４３は、ＳＥＭ制御手段４１の観察作業モード又はメンテナンスモードの動作モード切り替え機能を備え、そのモード切り替えを行うためにコンピュータ５０からモード切り替え時に供給される規定の切り替えコマンド（前述した切り替え信号（メンテナンスモード設定指令）に対応）を記憶している構成になっている。

次に、上述のように構成された走査電子顕微鏡１についてのメンテナンス処理について説明する。

ユーザは、走査電子顕微鏡１に、例えば実際の使用によって当初仕様の制御内容に対して変更が生じたり、トラブル等が発生したりした場合は、メーカの開発拠点・サービスセンタのサービスマンと例えば電話，電子メール等の通信手段を用いて連絡をとって打合せを行い、走査電子顕微鏡１の走査電子顕微鏡装置本体１０における装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述された制御内容の変更が必要であるか否かを検討する。

検討の結果、走査電子顕微鏡１の走査電子顕微鏡装置本体１０における装置本体制御系３０の各部３１〜３５又はＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述された制御内容の変更が必要である場合は、ユーザは、入力操作手段５１の所定操作によって設定されたウィンドウシステム上の起動許可環境で、走査電子顕微鏡１のコンピュータ５０に備えられたメンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）５６をメーカの開発拠点・サービスセンタのメンテナンスコンピュータ６０側から起動許可できるように設定する。これにより、走査電子顕微鏡１のコンピュータ５０は、メーカの開発拠点・サービスセンタのメンテナンスコンピュータ６０からのメンテナンス作業開始要求を受信待ち状態になる。

一方、メーカの開発拠点・サービスセンタのサービスマンは、ユーザとの打合せに基づいて、装置本体制御系３０の各部３１〜３５やＳＥＭ制御手段４１に用いられるマイクロプロセッサ，ＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述された制御内容の変更を行い、変更する制御内容を作成したならば、メンテナンス作業開始要求を含む制御コマンドを、通信インタフェース６１からデータ通信回線８０を介して、ユーザの走査電子顕微鏡１のコンピュータ５０宛に送信する。

ユーザの走査電子顕微鏡１のコンピュータ５０は、通信インタフェース５４によりメンテナンスコンピュータ６０からのメンテナンス作業開始要求を受信すると、メンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）５６を起動して、要求発信元の認証を行い、メンテナンスモードへの動作モード切り替え制御コマンドを生成し、走査電子顕微鏡装置本体１０のＳＥＭ制御手段４１に送出する。

ＳＥＭ制御手段４１では、コンピュータ５０から送出された動作モード切り替え制御コマンドを、動作モード切り替え回路４３で受信する。

動作モード切り替え回路４３は、この動作モード切り替え制御コマンドの供給を検出すると、マイクロプロセッサ４２の動作モード切り替え用ポート４２ｂに切り替え信号（メンテナンスモード設定指令）を出力する。

ここでは、動作モード切り替え用ポート４２ｂへの動作モード切り替え回路４３からの切り替え信号の供給によって、マイクロプロセッサ４２は、そのフラッシュＲＯＭの動作モード記憶エリアに、観察作業モード（実行動作可能モード）に代えてメンテナンスモード（書き換え可能モード）を記憶し、観察作業モードに代えてメンテナンスモードが設定した場合を例に説明する。

次に、動作モード切り替え回路４３は、マイクロプロセッサ４２のリセット用ポート４２ｂにリセット信号を出力し、切り替え信号の供給によってマイクロプロセッサ４２のフラッシュＲＯＭの動作モード記憶エリアに設定されている動作モード、すなわちメンテナンスモードを有効とする。マイクロプロセッサ４２は、リセット用ポート４２ｂに動作モード切り替え回路４３からのリセット信号の供給を受け、この場合はそのフラッシュＲＯＭの動作モード記憶エリアに記憶されているメンテナンスモードに基づいて、同じくフラッシュＲＯＭに記憶されているメンテナンスモード設定時の制御内容の実行を開始する。

この一連の動作により、ＳＥＭ制御手段４１のマイクロプロセッサ４２は、フラッシュＲＯＭに記憶されている観察作業モードの設定時における自身の制御内容、観察作業モードの設定時における走査電子顕微鏡装置本体１０の装置本体制御系３０を構成するレンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，及び画像メモリ３５それぞれの制御内容が、コンピュータ５０から通信用ポート４２ａに供給される制御コマンドに基づいて書き換え可能なモードとしてのメンテナンスモードになる。

また、動作モード切り替え回路４３は、ＳＥＭ制御手段４１のマイクロプロセッサ４２のメンテナンスモードへの動作モード切り替え後、メンテナンス制御手段５６としているコンピュータ５０にメンテナンスモードへの動作モードの切り替えが完了したことを伝えるコマンドを伝送する。

そして、コンピュータ５０は、ＳＥＭ制御手段４１の動作モード切り替え回路４３からのメンテナンスモードへの動作モードの切り替え完了を示すコマンドを受信すると、通信インタフェース５４からデータ通信回線８０を介して、メンテナンスコンピュータ６０にメンテナンスモードへの移行完了を示すコマンドを送信し、メーカの開発拠点・サービスセンタのサービスマンは、走査電子顕微鏡１がその各要素の制御内容が変更可能になったことを理解することができる。

この後、サービスマンによって、メーカの開発拠点・サービスセンタのメンテナンスコンピュータ６０から、モデム等の通信インタフェース６１，５４で接続されたデータ通信回線８０を介して伝送され、コンピュータ５０内に記録されたプログラム等の変更制御内容が、コンピュータ５０とＳＥＭ制御手段４１との間の制御コマンドによる通信を介して、ＳＥＭ制御手段４１内のマイクロプロセッサ４２のＲＡＭやフラッシュＲＯＭに書き込まれる。

さらに、その際、記憶された走査電子顕微鏡装置本体１０の装置本体制御系３０を構成するレンズ制御回路３１，偏向制御回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，アドレス制御回路３４，及び画像メモリ３５それぞれの変更制御内容は、マイクロプロセッサ４２のアドレス・データバス用ポート４２ｄから対応する各部３１〜３５に供給され、各部を構成するＦＰＧＡ，ＣＰＬＤのメモリに記述される。

そして、メンテナンスコンピュータ６０により作成された変更制御内容の書き込み後は、メンテナンスコンピュータ６０からメンテナンス作業終了要求を含む制御コマンドをコンピュータ５０に送信し、コンピュータ５０は、ＳＥＭ制御手段４１との間で、メンテナンス作業開始の場合と同様に一連のメンテナンスモード解除処理（すなわち、観察作業モード設定処理）を行うことにより、ＳＥＭ制御手段４１を観察作業モードとした上で、コンピュータ５０自身も、メンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）５６に代えてＳＥＭ制御プログラム５５の実行モードになる。これにより、コンピュータ５０は、通常のＳＥＭ制御手段４１との間で実行する観察作業に関わる操作機能や観察作業に関わる出力機能を実行するようになり、ユーザが使用できる状態となる。

本実施の形態による走査電子顕微鏡１は、次に述べるような効果を奏する。
（１）開発拠点・サービスセンタから離間した客先にある走査電子顕微鏡１の各要素の制御内容の変更を、サービスマンがその場にいることなく、迅速に行うことが可能となり、トラブルや顧客からの個別の要求に対しても迅速に対応が可能となる。
（２）走査電子顕微鏡１が設置されている環境はクリーンルームであることが多いが、本実施の形態の走査電子顕微鏡１によれば、サービスマンがクリーンルームに立ち入ることなく制御内容の変更が可能となるため、クリーン度の維持の上で有益である。
（３）走査電子顕微鏡１は理化学機器という側面を持っており、研究・開発に用いられる事が多い。このため、特殊な使用方法を要求されることも多く、実験的に制御内容の変更を行いたいという顧客も存在する。このような要求に対しても、本発明は非常に有効であるといえる。特に専門知識を要した要員と直接対話を行い、結果を見ながら制御を変更することは、このような要求に対して絶大な効果をもたらす。
（４）検査用の走査電子顕微鏡１は高度に自動化されたシステムにより自動運転を行うことが一般的であるが、この自動化のプロセスは顧客により異なることがほとんどであり、変更も頻繁にある。このような問題に対しても、本実施の形態の走査電子顕微鏡１は、専門知識を要した要員と直接対話することにより、顧客と要求に動的に満たすことができるアプリケーションを提供できる。

本発明の一実施形態による走査電子顕微鏡の構成図である。 本実施の形態による走査電子顕微鏡におけるＳＥＭ制御手段の一実施例の構成図である。 従来のウィンドウシステムを適用した走査電子顕微鏡の構成図である。

符号の説明

１，１０１ 走査電子顕微鏡
２ 試料
３ 電子線
４ 二次粒子
１０ 走査電子顕微鏡装置本体
２０ 電子光学系
２１ 電子銃
２２ 電子レンズ
２３ 偏向器
２４ 二次粒子検出器
３０ 装置本体制御系
３１ レンズ制御回路
３２ 偏向制御回路
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ アドレス制御回路
３５ 画像メモリ
４０ 制御信号変換手段
４１ ＳＥＭ制御手段
４２ マイクロプロセッサ
４２ａ 通信用ポート
４２ｂ 動作モード切り替え用ポート
４２ｃ リセットポート
４２ｄ アドレス・データバス用ポート
４３ 動作モード切り替え回路
５０ コンピュータ
５１ 入力操作手段
５１ａ キーボード
５１ｂ マウス
５２ 表示手段
５２ａ ディスプレイ装置
５３ 画像合成手段
５４ 通信インタフェース
５５ ＳＥＭ制御プログラム
５６ メンテナンス制御プログラム（メンテナンス制御手段）
６０ メンテナンスコンピュータ
６１ 通信インタフェース
８０ データ通信回線

Claims (3)

1. 表示手段に表示された操作画面を入力操作手段で操作することによって、該表示手段及び入力操作手段が接続されたコンピュータが走査電子顕微鏡装置本体の制御信号変換手段に前記操作画面上に表示されている設定項目や入力項目に対応した制御コマンドを与え、当該制御コマンドにしたがって該制御信号変換手段が装置本体制御系の各部へ対応する制御指示を与えることによって、当該制御指示を受けた該装置本体制御系が前記走査電子顕微鏡装置本体の電子光学系を作動制御する走査電子顕微鏡であって、
   前記コンピュータを、前記入力操作手段の操作に基づく制御コマンドを前記走査電子顕微鏡装置本体へ供給する観察モードから、前記走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部並びに制御信号変換手段の変更制御内容の供給を許容するメンテナンスモードに設定変更するモード変更手段と、
   前記走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部や制御信号変換手段の変更制御内容を、メーカの開発拠点等に設置されている専用のプログラミング手段としてのメンテナンスコンピュータからデータ通信を介して受信する通信インタフェースと、
   前記モード変更手段がメンテナンスモードに設定されている状態で、該通信インタフェースを介して受信した前記走査電子顕微鏡装置本体の装置本体制御系の各部や制御信号変換手段の変更制御内容を、当該装置本体制御系の各部や制御信号変換手段に記憶させる制御コマンドを当該制御信号変換手段に供給するメンテナンス手段と
   を備えていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
2. 前記モード変更手段は、前記入力操作手段又は前記表示手段に表示された操作画面上に設定部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。
3. 前記モード変更手段は、前記通信インタフェースに設定部が設けられ、該設定部は前記メンテナンスコンピュータからのメンテナンスモードコマンドを受信することを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。

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