JP2022066928A - 座標リンケージシステム及び座標リンケージ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観察装置の追加、変更等を行い易い座標リンケージシステムを実現する。【解決手段】観察装置１０が有する装置座標系１６上の観察座標が、変換式２４により、仮想座標系２２上の観察座標に変換される。続いて、仮想座標系２２上の観察座標が、逆変換式３２により、観察装置１２が有する装置座標系１８上の観察座標に変換される。仮想座標系２２は、いずれの装置座標系にも依存しない論理的な座標系である。【選択図】図１

Description

本発明は、座標リンケージシステム及び座標リンケージ方法に関し、特に、複数の観察装置の間で観察座標を授受するための技術に関する。

試料を観察する観察装置として、光学顕微鏡、電子顕微鏡、試料加工装置、等が挙げられる。複数の観察装置を連携させることにより観察システムを構築し得る。観察システムによれば、例えば、光学顕微鏡により試料を一定の倍率で観察した上で、その試料を電子顕微鏡により高倍率で観察し得る。観察システムは、一般に、複数の観察装置の間で観察座標を授受するための座標リンケージシステムを備えている。

座標リンケージシステムは、試料をやり取りする複数の観察装置の間において座標変換を行うものである。例えば、第１観察装置が有する装置座標系上の観察座標が、第２観察装置が有する装置座標系上の観察座標に変換される。３台以上の観察装置により構成される観察システムも増えつつある。

特許文献１に記載された座標リンケージシステムでは、共通座標系が利用されている。共通座標系は、試料の外形又は特徴点で定義される座標系であり、試料を観察することにより定義されるものである。共通座標系は、観察装置に依存する座標系である。

特許文献２に記載された座標リンケージシステムでは、複数のマーカーを備えた試料ホルダが利用されている。一方の観察装置において複数のマーカーについての複数のピクセル座標が特定され、他方の観察装置において複数のマーカーについての複数のステージ座標が特定されている。複数のピクセル座標及び複数のステージ座標に基づいて座標変換係数列が演算されている。特許文献２には、いずれの観察装置にも依存しない特別な座標系は開示されていない。

特開平６－２５８２４０号公報 特開２０１８－５５９２４号公報

座標リンケージシステムにおいて、試料を授受する観察装置の組ごとに、具体的には、座標情報を伝送するパスごとに、変換式（変換係数列）を用意することが考えられる。その場合、座標リンケージシステムに対して新たな観察装置が追加された場合や、既存の観察装置においてメンテナンス等が生じてその装置座標系に変化が生じた場合に、少なからずの変換式を生成又は再生成しなければならなくなる。この問題は、観察システムを構成する観察装置の台数が増えれば増えるほど、大きくなる。

本発明の目的は、観察装置の追加、変更等に容易に対応できる座標リンケージシステムを実現することにある。あるいは、本発明の目的は、複数の装置座標系を繋ぐ新しいアーキテクチャーを実現することにある。

本発明に係る座標リンケージシステムは、第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する変換手段と、前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する逆変換手段と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る座標リンケージ方法は、第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する工程と、前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、情報処理装置において実行されるプログラムであって、第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する機能と、前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する機能と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、観察装置の追加、変更等に容易に対応できる座標リンケージシステムを実現できる。あるいは、本発明によれば、複数の装置座標系を繋ぐ新しいアーキテクチャーを実現できる。

実施形態に係る座標リンケージシステムを示す概念図である。 比較例に係る座標リンケージシステムを示す概念図である。 第１実施例を示すブロック図である。 準備過程を示すフローチャートである。 稼働過程を示すフローチャートである。 第２実施例を示すブロック図である。 第３実施例を示すブロック図である。 装置座標系の下で定義されるパラメータを示す図である。 仮想座標系の下で定義されるパラメータを示す図である。 複数の基準座標を示す図である。 点検用基準座標を示す図である。 複数の高さ基準座標を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）実施形態の概要
実施形態に係る座標リンケージシステムは、変換手段、及び、逆変換手段を含む。変換手段は、第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する。逆変換手段は、仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標へ変換する。

上記構成によれば、第１装置座標系と第２装置座標系が仮想座標系を媒介として間接的に結び付けられる。第１装置座標系は、第１観察装置に依存する現実の物理的な座標系であり、第２装置座標系も、第２観察装置に依存する現実の物理的な座標系である。一方、仮想座標系は、いずれの観察装置にも依存しない論理的な座標系であり、それは標準座標系とも言い得る。仮想座標系では誤差や経時変化が想定されない。すなわち、仮想座標系それ自体に対する事後的なメンテナンスは不要である。個々の装置座標系に対して直接的に関係しているのは仮想座標系であるので、観察装置の追加、変更等による影響は、座標リンケージシステム内において局所的又は限定的となる。結果として、観察装置の追加、変更等を容易に行える。

実施形態に係る座標リンケージシステムは、変換式生成手段、及び、逆変換式生成手段を含む。変換式生成手段は、第１装置座標系上の複数の実測基準座標及び仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、第１装置座標系上の観察座標を仮想座標系上の観察座標に変換するための変換式を生成する。逆変換式生成手段は、仮想座標系上の複数の登録基準座標及び第２装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、仮想座標系上の観察座標を第２装置座標系上の観察座標に変換するための逆変換式を生成する。

システム構築時、システムメンテナンス時、等において、変換式生成手段及び逆変換式生成手段が機能する。変換式及び逆変換式が生成された以降、同じ変換式及び逆変換式を使い続けることが可能である。もっとも、必要に応じて、座標変換の都度、又は、定期的に、変換式及び逆変換式を再生成してもよい。

ある装置座標系が追加され又はある装置座標系に変化があった場合、当該装置座標系と仮想座標系との間の変換式（又は逆変換式）だけを生成又は再生成すればよく、他の装置座標系と仮想座標系との間の変換式（又は逆変換式）の生成又は再生成は不要である。この利点は、座標リンケージシステムに含まれる観察装置の台数が増えれば増えるほど、大きくなる。

一般に、個々の装置座標系と仮想座標系との間に、変換式及び逆変換式のペアが個別的に用意される。もっとも、使用可能性のない変換式又は逆変換式まで用意しておく必要はない。変換式及び逆変換式の各実体は、実施形態において、変換係数列である。座標変換の内容として、水平方向の座標変換、回転方向の座標変換、高さ方向の座標変換、等が挙げられる。変換及び逆変換の一連の過程において、仮想座標系は事実上キャンセルされてしまうので、例えば、設計図における任意の位置を仮想座標系上の原点とすることが可能である。

実施形態に係る座標リンケージシステムは、複数のマーカーを備える試料ホルダを含む。複数の登録基準座標は、仮想座標系上の複数のマーカー座標である。第１装置座標系上の複数の実測基準座標は、第１観察装置に対して試料ホルダを装着した状態において第１観察装置によって複数のマーカーを観察することにより特定される複数のマーカー座標である。第２装置座標系上の複数の実測基準座標は、第２観察装置に対して試料ホルダを装着した状態において第２観察装置によって複数のマーカーを観察することにより特定される複数のマーカー座標である。

試料ホルダは、通常、複数の観察装置間において共用される。実施形態では、その試料ホルダに複数のマーカーが設けられる。その場合、ホルダの設計図上の座標系を仮想座標系にし得る。ホルダに保持される実試料又はダミー試料における複数の特徴点を複数のマーカーとしてもよい。変換式及び逆変換式を生成する準備過程の後の稼働過程では、複数のマーカーを有していない任意のホルダを使用し得る。

実施形態に係る座標リンケージシステムは、中継装置を含む。中継装置には、第１観察装置及び第２観察装置が接続される。中継装置は、変換手段及び逆変換手段を有する。この構成によれば、座標リンケージシステムの構築に際して、各観察装置に対して特別な構成を付加する必要がないという利点を得られる。

実施形態において、中継装置は、第１観察装置で取得された観察画像及びそれに対応する仮想座標系上の観察座標を記憶する記憶部を有する。この構成では、中継装置は画像サーバーとして機能する。

実施形態において、中継装置は、記憶部から読み出された観察画像を第２観察装置へ提供する際に、記憶部から読み出された仮想座標系上の観察座標を第２装置座標系上の観察座標に変換した上で、変換後の観察座標を第２観察装置へ提供する。すなわち、観察画像のアップロードに際しては必要な座標変換が実施され、また、観察画像のダウンロードに際しては必要な逆変換が実施される。記憶された複数の観察画像を一覧表示し、その中から特定の観察画像をユーザーに選択させてもよい。その場合、ユーザーにより指定された観察装置へ観察画像がダウンロードされ、同時に、その観察画像に対応する観察座標がダウンロードされる。ダウンロードの過程で、仮想座標系上の観察座標がダウンロード先の装置座標系上の観察座標に変換される。

実施形態において、変換手段は、第１変換手段、及び、第２変換手段を含み、逆変換手段は、第１逆変換手段、及び、第２逆変換手段を含む。第１変換手段は、第１装置座標系上の観察座標を仮想座標系上の観察座標に変換する。第２変換手段は、第２装置座標系上の観察座標を仮想座標系上の観察座標に変換する。第１逆変換手段は、仮想座標系上の観察座標を第１装置座標系上の観察座標へ変換する。第２逆変換手段は、仮想座標系上の観察座標を第２装置座標系上の観察座標へ変換する。

実施形態に係る座標リンケージシステムは、第１変換式生成手段、第２変換式生成手段、第１逆変換式生成手段、及び、第２逆変換式生成手段を含む。第１変換式生成手段は、第１装置座標系上の複数の実測基準座標及び仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、第１装置座標系上の観察座標を仮想座標系上の観察座標に変換するための第１変換式を生成する。第２変換式生成手段は、第２装置座標系上の複数の実測基準座標及び仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、第２装置座標系上の観察座標を仮想座標系上の観察座標に変換するための第２変換式を生成する。第１逆変換式生成手段は、仮想座標系上の複数の登録基準座標及び第１装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、仮想座標系上の観察座標を第１装置座標系上の観察座標に変換するための第１逆変換式を生成する。第２逆変換式生成手段は、仮想座標系上の複数の登録基準座標及び第２装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、仮想座標系上の観察座標を第２装置座標系上の観察座標に変換するための第２逆変換式を生成する。

実施形態において、第１観察装置は第１変換手段及び第１逆変換手段を含む。第２観察装置は第２変換手段及び第２逆変換手段を含む。この構成によれば、個々の観察装置において必要な座標変換を行える。

実施形態に係る座標リンケージ方法は、変換工程、及び、逆変換工程を含む。変換工程では、第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標が、いずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換される。逆変換工程では、仮想座標系上の観察座標が、第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換される。

上記座標リンケージ方法は、ハードウエアの機能により又はソフトウエアの機能により実現され得る。後者の場合、上記座標リンケージ方法を実行するプログラムが、ネットワークを介して又は可変型記憶媒体を介して、情報処理装置へインストールされる。情報処理装置の概念には、コンピュータ、座標変換装置、中継装置、観察装置、観察システム等が含まれる。観察装置の概念には、試料に対して処理又は操作を行う装置が含まれ得る。

（２）実施形態の詳細
図１には、実施形態に係る座標リンケージシステムが概念図として示されている。座標リンケージシステムは、観察システムであり、又は、観察システムの基盤部分に相当する。座標リンケージシステムは、図示の例において、３つの観察装置１０，１２，１４で構成される。各観察装置１０，１２，１４は、例えば、光学顕微鏡、電子顕微鏡、試料加工装置である。電子顕微鏡の一例として、走査電子顕微鏡が挙げられる。試料加工装置の一例として、集束イオンビーム加工装置が挙げられる。集束イオンビーム加工装置は、試料を観察する機能を備えており、それも観察装置の一種である。上記で挙げた以外にも、観察機能を備えた様々な装置が提供されている。

観察装置１０は、それ固有の物理的な座標系としての装置座標系（device coordinate system）１６を有する。装置座標系１６は、例えば、試料ホルダを搭載する可動ステージに対して定義される座標系である。観察装置１２及び観察装置１４も、固有の物理的な座標系としての装置座標系１８，２０を有する。それらの装置座標系１８，２０も試料ホルダを搭載する可動ステージに対して定義される座標系である。もっとも、ビーム走査座標系を装置座標系としてもよい。

複数の装置座標系１６，１８，２０は、仮想座標系２２を媒介として、間接的に相互に結び付けられる。仮想座標系２２は、実施形態において、試料ホルダの設計図上の座標系である。仮想座標系２２として任意の座標系を採用し得る。仮想座標系２２は、いずれの観察装置１０，１２，１４にも依存しない机上の論理的な座標系である。それは、複数の装置座標系１６，１８，２０の相互間で、インターフェイスとして機能する。メンテナンス等によっていずれかの装置座標系１６，１８，２０に変化が生じても、その影響は仮想座標系２２それ自体には及ばない。座標リンケージシステムに対して新規の観察装置が追加されても、座標リンケージシステムからいずれかの観察装置が除外されても、それらによる影響は仮想座標系２２それ自体には及ばない。

装置座標系１６と仮想座標系２２の間には、変換式２４及び逆変換式３０が用意されている。装置座標系１６に依拠する観察座標、端的に言えば装置座標系１６上の観察座標が変換式２４により仮想座標系２２上の観察座標に変換される。仮想座標系２２上の観察座標が逆変換式３０により装置座標系１６上の観察座標に変換される。観察座標は試料における特定の部位の座標であり、特定の部位は観察部位、加工部位等である。変換式２４及び逆変換式３０の各実体は変換係数列である。以下に説明する変換式及び逆変換式の各実体も同様である。

装置座標系１８と仮想座標系２２の間には、変換式２６及び逆変換式３２が用意されている。装置座標系１８上の観察座標が変換式２６により仮想座標系２２上の観察座標に変換される。仮想座標系２２上の観察座標が逆変換式３２により装置座標系１８上の観察座標に変換される。

装置座標系２０と仮想座標系２２の間には、変換式２８及び逆変換式３４が用意されている。装置座標系２０上の観察座標が変換式２８により仮想座標系２２上の観察座標に変換される。仮想座標系２２上の観察座標が逆変換式３４により装置座標系２０上の観察座標に変換される。

図１に示される構成において、例えば、観察装置１４のメンテナンス等により装置座標系２０に何等かの変化が生じ、それ故、変換式２８及び逆変換式３４の再生成が必要となっても、変換式２４，２６及び逆変換式３０，３２を再生成する必要はない。それらをそのまま使用し得る。他の装置座標系１６，１８において変化が生じた場合も同様である。いずれの観察装置にも依存しない仮想座標系をインターフェイスとすることにより、座標リンケージシステムの拡張性及び柔軟性を増大でき、座標リンケージシステムの構築やメンテナンスに際してその負担を大幅に軽減できる。

図２には、比較例に係る座標リンケージシステムが概念図として示されている。座標リンケージシステムは、３つの観察装置１０，１２，１４を有し、それらは装置座標系１６，１８，２０を有している。観察装置１０と観察装置１２の間には変換式３６，３８が用意されており、観察装置１２と観察装置１４の間には変換式４０，４２が用意されており、観察装置１０と観察装置１４の間には変換式４４，４６が用意されている。例えば、変換式３６により、装置座標系１６上の観察座標が装置座標系１８上の観察座標に直接的に変換される。また、変換式３８により、装置座標系１８上の観察座標が装置座標系１６上の観察座標に直接的に変換される。

比較例において、観察装置の個数をｎで表現した場合、ｎＰ２個の変換式を用意する必要がある。例えば、観察装置１４のメンテナンスにより、装置座標系２０に変化が生じた場合、４個の変換式４０，４２，４４，４６を再作成する必要がある。

これに対し、図１に示した実施形態においては、２ｎ個の変換式を用意するだけで済む。特定の装置座標系に変更が生じても、それに関係する２個の変換式を再作成するだけで済む。実施形態によれば、座標リンケージシステム内の観察装置の台数が増えれば増えるほど、より大きな利点を得られる。

図３には、第１実施例に係る座標リンケージシステムが示されている。図３に示されている内容は図１に示した概念を具体化したものに相当する。

図３において、複数の観察装置１０，１２，・・・の間に、中継装置５０が設けられている。中継装置５０は、コンピュータ等により構成される座標リンケージサーバーである。複数の観察装置１０，１２，・・・と中継装置５０は、図示されていないネットワークを介して接続される。

仮想座標系２２は、例えば、試料ホルダの設計図上の座標系である。符号５２ａは、設計図上の図形としての試料ホルダを示している。試料ホルダ５２ａには、２つの基準点Ｐ，Ｑが定められている。実際には、一定の精度を担保するため、３つ以上の基準点を定めることが望まれる。２つの基準点Ｐ，Ｑの実体は２つのマーカーの位置である。

中継装置５０に対して、仮想座標系の下で定義された、基準点Ｐの座標（基準座標）ＰＳ及び基準点Ｑの座標（基準座標）ＱＳが与えられる。基準座標ＰＳ及び基準座標ＱＳは、それぞれ、中継装置５０に登録される登録基準座標である。例えば、基準座標ＰＳ及び基準座標ＱＳは、それぞれ、Ｘ軸座標及びＹ軸座標により構成される。

観察装置１０は、可動ステージ５４を有する。可動ステージ５４の位置及び姿勢を制御するための座標系が装置座標系１６である。可動ステージ５４上の所定の位置に、所定の向きで、試料ホルダ５２が装着される。変換式及び逆変換式を生成する準備過程では、試料ホルダ５２単体が可動ステージ５４に装着される。その後における試料観察過程つまり座標リンケージシステムの稼働過程では、試料５５を保持した試料ホルダ５２が可動ステージ５４に装着される。

試料ホルダ５２には、基準点Ｐ，Ｑを示す２つのマーカーが設けられている。図示されていないＣＣＤカメラにより、試料ホルダ５２が撮像される。ＣＣＤカメラの出力信号が画像生成部５６へ送られている。画像生成部５６において、試料ホルダ５２の上面を示す画像が生成される。その画像内には、試料ホルダ像の一部として、２つのマーカー像が含まれる。図示の構成例では、画像解析部５８による画像の解析により、２つのマーカー像が抽出され、２つのマーカー像から２つの基準点の座標ＰＡ，ＱＡが特定される。特定された２つの座標ＰＡ，ＱＡは、それぞれ、実際に測定された実測基準座標である。

表示器に試料ホルダ像を表示し、ユーザーにより２つの基準点の位置を指定させてもよい。その場合、その指定により、実測基準座標ＰＡ，ＱＡが特定される。その構成を採用する場合、画像解析部５８は不要となる。なお、試料ホルダにダミー試料を設け、ダミー試料における複数の特徴点を複数の基準点としてもよい。実試料における複数の特徴点を複数の基準点としてもよい。

制御部６０は、プロセッサを含み、それは制御器及び演算器として機能する。制御部６０により、観察装置１０の動作が制御される。制御部６０は、中継装置５０との間でデータを授受する機能を有する。観察装置１０は、例えば、光学顕微鏡であり、その場合、可動ステージ５４の位置はマニュアルで調整される。準備過程において、制御部６０は、中継装置５０に対して、実測基準座標ＰＡ，ＱＡを示すデータを送信する。

準備過程後の稼働過程では、試料５５を保持した試料ホルダ５２が可動ステージ５４に装着される。その状態で、試料５５が観察され、また、ＣＣＤカメラを利用して試料の画像が取得される。図３において、Ｔａは試料５５における観察部位を示している。ＴＡは、観察部位の座標つまり観察座標を示している。観察座標ＴＡは、可動ステージ５４の位置情報から特定され、ホルダ像の解析により特定され、あるいは、ホルダ像上でのユーザー指定により特定される。図示の例では、稼働過程において、観察座標ＴＡを示すデータが中継装置５０へ送られている。なお、稼働過程において、２つのマークを有しない試料ホルダや他の形態を有する試料ホルダが用いられてもよい。

観察装置１２は、可動ステージ６１を有する。可動ステージ６１を制御するための座標系が装置座標系１８である。観察装置１２は、図示の例では、走査電子顕微鏡である。電子ビームの走査も装置座標系１８に従って制御される。

準備過程では、観察装置１２においても、可動ステージ６１上の所定の位置に、所定の向きで、試料ホルダ５２が装着される。その後の稼働過程では、試料５５を保持した試料ホルダ５２が可動ステージ６１に装着される。観察装置１０への試料ホルダ５２のセットに先立って、観察装置１２に対して試料ホルダ５２をセットしてもよい。

観察装置１２において、図示されていないＣＣＤカメラにより、試料ホルダ５２が撮像される。ＣＣＤカメラの出力信号が画像生成部６２へ送られている。画像生成部６２において、試料ホルダ５２の上面を示す画像が生成される。その画像内には、試料ホルダ像の一部として、２つのマーカー像が含まれる。画像解析部６４による試料ホルダ像の解析により、２つのマーカー像が抽出され、２つのマーカー像から２つの基準点の座標ＰＢ，ＱＢが特定される。特定された２つの座標ＰＢ，ＱＢはそれぞれ実測基準座標として用いられる。既に説明したように、表示されたホルダ像上において、２つの基準点の位置をユーザーが指定してもよい。

制御部６６は、プロセッサを含み、それは制御器及び演算器として機能する。制御部６６により、可動ステージ６１及び照射部６８を含む観察装置１２の動作が制御される。制御部６６は、中継装置５０との間でデータを授受する機能を有する。準備過程において、制御部６０は、中継装置５０に対して実測基準座標ＰＢ，ＱＢを示すデータを送信する。

準備過程後の稼働過程では、試料５５を保持した試料ホルダ５２が可動ステージ６１に装着される。その状態で、ＣＣＤカメラを利用して試料５５の画像が生成される。照射部６８は電子ビームを生成及び走査するモジュールである。電子ビームの走査により、試料５５の画像（ＳＥＭ画像）が生成されてもよい。図３において、Ｔｂは試料５５における観察部位を示している。ＴＢは、観察部位の座標つまり観察座標を示している。以下に説明するように、中継装置５０において、観察座標ＴＡから観察座標ＴＢが演算される。

中継装置５０は、プロセッサを有し、図３においては、プロセッサが発揮する複数の機能が複数のブロックで表現されている。具体的には、中継装置５０は、変換式生成部７０、変換部７２、逆変換式生成部７４、及び、逆変換部７６を有している。なお、逆変換は変換の一種であるが、座標変換方向を明示的に区別するため、場合により、変換と逆変換の用語を使い分けることにする。

変換式生成部７０及び逆変換式生成部７４は、準備過程において機能する。変換式生成部７０は、実測基準座標ＰＡ，ＱＡ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、装置座標系１６から仮想座標系２２への座標変換を行うための変換式ＡＳを生成する。また、変換式生成部７０は、実測基準座標ＰＢ，ＱＢ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、装置座標系１８から仮想座標系２２への座標変換を行う変換式ＢＳを生成する。変換式ＡＳ，ＢＳの各実体は変換係数列である。生成された変換式ＡＳ，ＢＳは、稼働過程で機能する変換部７２に与えられる。

逆変換式生成部７４は、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＡ，ＱＡに基づいて、仮想座標系２２から装置座標系１６への座標変換を行う逆変換式ＳＡを生成する。また、逆変換式生成部７４は、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＢ，ＱＢに基づいて、仮想座標系２２から装置座標系１８へ座標変換を行う逆変換式ＳＢを生成する。逆変換式ＳＡ，ＳＢの各実体も変換係数列である。生成された逆変換式ＳＡ，ＳＢは、稼働過程で機能する逆変換部７６に与えられる。

以上のような変換式及び逆変換式の生成が観察装置１０，１２，・・・ごとに実施される。これにより、図１に示した座標リンケージ体系が構築される。

例えば、準備過程では、まず、登録基準座標ＰＳ，ＱＳが中継装置５０内の変換式生成部７０及び逆変換式生成部７４へ与えられる（Ｓ１０を参照）。一方、観察装置１０に対して試料ホルダ５２がセットされ、試料ホルダ５２の観察により、実測基準座標ＰＡ，ＱＡが取得され、それらが中継装置５０内の変換式生成部７０及び逆変換式生成部７４へ与えられる（Ｓ１２及びＳ１４を参照）。変換式生成部７０により、実測基準座標ＰＡ，ＱＡ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、変換式ＡＳが生成される。逆変換式生成部７４により、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＡ，ＱＡに基づいて、逆変換式ＳＡが生成される。

続いて、観察装置１２に対して同一の試料ホルダ５２がセットされ、試料ホルダ５２の観察により、実測基準座標ＰＢ，ＱＢが取得され、それらが中継装置５０内の変換式生成部７０及び逆変換式生成部７４へ与えられる（Ｓ１６及びＳ１８を参照）。変換式生成部７０により、実測基準座標ＰＢ，ＱＢ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、変換式ＢＳが生成される。逆変換式生成部７４により、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＢ，ＱＢに基づいて、逆変換式ＳＢが生成される。生成された変換式ＡＳ，ＢＳは変換部７２に登録され、生成された逆変換式ＳＡ，ＳＢは逆変換部７６に登録される。以上により準備過程が完了する。

稼働過程では、例えば、最初に観察装置１０で試料が観察され、次に、その試料が観察装置１２で観察される。その場合には、以下のように処理される。まず、観察装置１０において、観察部位Ｔａの観察座標ＴＡが特定され、観察座標ＴＡが中継装置５０内の変換部７２に与えられる（Ｓ２０を参照）。変換部７２は、変換式ＡＳを用いて、観察座標ＴＡを仮想座標系２２上の観察座標ＴＳに変換する。観察座標ＴＳが逆変換部７６に与えられる（Ｓ２２を参照）。逆変換部７６は、逆変換式ＳＢを用いて、観察座標ＴＳを装置座標系１８上の観察座標ＴＢに逆変換する。観察座標ＴＢが観察装置１２内の制御部６６に送られる（Ｓ２４を参照）。制御部６６は、観察座標ＴＢで特定される位置Ｔｂが観察対象となるように、可動ステージ６１及び電子ビーム走査を制御する（Ｓ２６を参照）。

稼働過程において、ユーザーは仮想座標系を意識する必要はない。必要な変換及び逆変換は基本的にすべて自動的に遂行される。

図４には、準備過程がフローチャートとして整理されている。図５には、稼働過程での典型的な動作例がフローチャートとして整理されている。準備過程は、システム構築時、システムメンテナンス時、等において実行される。稼働過程は、試料観察ごとに実施される。

図４において、Ｓ３０では、仮想座標系上の複数の登録基準座標が登録される。その登録は、システム開発者又はシステムメンテナンス者（それらは広義のユーザーに含まれる）により行われ、あるいは自動的に行われる。Ｓ３２では、複数の観察装置の中から選択された観察装置の可動ステージ上へ、マーカー付き試料ホルダが装着される。Ｓ３４では、選択された観察装置において、複数の実測基準座標が取得される。Ｓ３６では、中継装置において、仮想座標系に従う複数の登録基準座標、及び、装置座標系に従う複数の実測基準座標に基づいて、変換式及び逆変換式が生成され、それらが登録される。

Ｓ３８において、すべての観察装置について変換式及び逆変換式の生成が完了されたか否かが判断され、完了していない場合には、Ｓ３２以降の各工程が再び実行される。最終的に、座標リンケージシステム内のすべての観察装置について変換式及び逆変換式が生成されることになる。もっとも、観察座標の伝送が行われないパスについては変換式又は逆変換式を生成しておく必要はない。

なお、システムメンテナンス時において、一部又は全部の変換式及び逆変換式を再生成する場合には、Ｓ４０で示されているように、Ｓ３２以降の各工程が実行される。

図５において、Ｓ５０では、観察装置Ａに対して試料を保持した試料ホルダがセットされる。Ｓ５２では、試料の観察が実施される。観察終了後、Ｓ５４では、観察装置Ａの装置座標系上の観察座標ＴＡが中継装置へ送られる。Ｓ５６では、中継装置において、観察座標ＴＡが仮想座標系上の観察座標ＴＳに変換される。続いて、Ｓ５８では、観察座標ＴＳが装置座標系上の観察座標ＴＢに逆変換される。Ｓ６０では、中継装置から観察装置Ｂへ観察座標ＴＢが送られる。Ｓ６２では、観察装置Ｂにおいて観察座標ＴＢに従って可動ステージの移動等が制御される。Ｓ６４では、試料において観察座標ＴＢで特定される部位が観察される。その場合、例えば、観察座標ＴＢが画像中心となるように、可動ステージの位置及び姿勢が制御される。ここで、観察装置Ｂにおいて取得される画像は、ＣＣＤ画像及びＳＥＭ画像である。Ｓ６６では、試料観察の終了後、試料を保持した試料ホルダが観察装置Ｂから取り外される。

図６には、第２実施例に係る座標リンケージシステムが示されている。図６に示されている内容は図１に示した概念を具体化したものに相当する。なお、図６において、図３に示した要素と同様の要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

ネットワーク８０には、観察装置１０Ａ，１２Ａ，・・・が接続されており、また、登録装置８２が接続されている。登録装置８２は、登録基準座標ＰＳ，ＱＳを観察装置１０Ａ，１２Ａ，・・・へ提供する装置である。観察装置１０Ａ，１２Ａ，・・・への登録基準座標ＰＳ，ＱＳの登録がユーザーにより行われてもよい。

観察装置１０Ａにおいて、制御部６０Ａは、変換式生成部７０Ａ、変換部７２Ａ、逆変換式生成部７４Ａ、及び、逆変換部７６Ａを有している。変換式生成部７０Ａにより、実測基準座標ＰＡ，ＱＡ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、変換式ＡＳが生成され、それが変換部７２Ａに与えられる。逆変換式生成部７４Ａにより、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＡ，ＱＡに基づいて、逆変換式ＳＡが生成され、それが逆変換部７６Ａに与えられる。

観察装置１２Ａにおいて、制御部６６Ａは、変換式生成部７０Ｂ、変換部７２Ｂ、逆変換式生成部７４Ｂ、及び、逆変換部７６Ｂを有している。変換式生成部７０Ｂにより、実測基準座標ＰＢ，ＱＢ及び登録基準座標ＰＳ，ＱＳに基づいて、変換式ＢＳが生成され、それが変換部７２Ｂに与えられる。逆変換式生成部７４Ｂにより、登録基準座標ＰＳ，ＱＳ及び実測基準座標ＰＢ，ＱＢに基づいて、逆変換式ＳＢが生成され、それが逆変換部７６Ｂに与えられる。ネットワーク８０に対して他の観察装置が接続されている場合においても、その内部に、変換式生成部、逆変換式生成部、変換部及び逆変換部が設けられる。

以上のように、第２実施例においては、独立した中継装置が設けられておらず、そこに含まれていた複数の機能が、観察装置１０Ａ，１２Ａ，・・・に分散的に組み込まれている。

図７には、第３実施例に係る座標リンケージシステムが示されている。複数の観察装置１０，１２，１４は装置座標系１６，１８，２０を有している。複数の観察装置１０，１２，１４は画像サーバー８４を介して相互に接続されている。画像サーバー８４は中継装置として機能するものであり、それは仮想座標系２２を有する。画像サーバー８４には記憶部８５を有している。

観察装置１４において取得された観察画像８６を画像サーバー８４にアップロードする際、観察画像８６に付随して座標情報８８Ａもアップロードされる。座標情報８８Ａの実体は、観察画像８６を取得した際の観察座標である。それは、装置座標系２０に依拠する座標である。座標情報８８Ａは、画像サーバー８４が有する座標変換機能により、仮想座標系２２に従う座標情報８８Ｂに変換される。つまり、装置座標系２０上の観察座標が仮想座標系上の観察座標に自動的に変換される。記憶部８５には、観察画像８６と共に座標情報８８Ｂが格納される。他の観察装置１０，１２から観察画像を画像サーバー８４にアップロードする場合にも上記同様の処理が実行される。

記憶部８５には、観察装置１０で取得された観察画像９０及びそれに対応する座標情報９２Ｂも記憶される。座標情報９２Ｂは、仮想座標系２２に従う座標情報である。観察装置１４により、観察画像９０をダウンロードする際、座標情報９２Ｂが装置座標系２０に従う座標情報９２Ｃに逆変換される。すなわち、画像サーバー８４から観察装置１４へ、観察画像及び座標情報９２Ｃが送られる。他の観察装置１０，１２において、画像サーバー８４から観察画像をダウンロードする場合にも上記同様の処理が実行される。

以上のように第３実施例によれば、観察画像の送信先に適合した座標情報を自動的に生成できる。その際においてユーザーは座標系の違いを意識する必要がないという利点を得られる。

第３実施例において、記憶部８５に格納されている全部又は一部の観察画像が表示器に一覧表示されてもよい。例えば、複数の観察画像を示す複数のサムネイル画像がタイル表示されてもよい。その場合、表示された複数の観察画像の中からユーザーにより特定の観察画像が指定され、指定された観察画像がユーザー指定された観察装置へ送信されてもよい。第３実施例によれば、その際に特定の観察画像に伴ってそれに対応する座標変換後の座標情報が送信される。観察画像の指定後に座標情報のみが特定の観察装置へ送られてもよい。複数の観察画像の表示に際して、それらに対応する複数の座標情報が表示されてもよい。その場合、仮想座標系上の複数の座標情報が表示されてもよいし、装置座標系上の複数の座標情報（原座標情報）が表示されてもよい。

次に、図８～図１０を用いて、座標変換の具体例について説明する。ここでは、観察装置Ａの装置座標系から仮想座標系への変換を取り上げる。逆変換の場合にも、以下に説明する考え方とまったく同じ考え方を適用し得る。

図８には、観察装置Ａが有する装置座標系に従うパラメータが列記されている。図９には、仮想座標系に従うパラメータが列記されている。図８及び図９において、Ｘ軸座標及びＹ軸座標は、注目点（基準点、観察点）についてのＸ軸上の座標及びＹ軸上の座標を示している。回転角度は、可動ステージの回転角度を示している。回転方向定義は、可動ステージの回転軸についての正及び負の回転方向の定義であり、時計回りの場合にはＩ_Ａが＋１とされ、反時計回りの場合にはＩ_Ａが－１とされる。回転中心座標は、可動ステージの回転軸中心の座標を意味している。高さは可動ステージについての垂直方向の高さである。

汎用性を考慮して図８及び図９の内容が構成されている。仮想座標系において、回転中心座標は（０，０）としてもよく、高さを０としてもよい。なお、回転軸中心の座標を管理することにより、回転軸中心が装置座標系上の原点に一致しない場合においても、正確に変換係数列を演算することが可能となる。

図１０には、第１基準点、第２基準点、及び、第３基準点について、装置座標系上の座標（実測基準座標）及び仮想座標系上の座標（登録基準座標）が示されている。各基準点はマーカー位置に相当する。

観察装置Ａが有する装置座標系上の座標を仮想座標系上の座標へ変換するための変換係数列（Ｋ_１，Ｋ_２，Ｋ_３，Ｋ_４，Ｌ_Ｘ，Ｌ_Ｙ）は、例えば、以下のように演算される。

次に、変換係数列を用いた座標変換について説明する。まず、観察装置Ａにおいてステージが回転していることを前提として、その状態で取得された座標（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）が、以下のように、ステージが回転していない状態（回転角度０度）での座標（Ｘ_Ｒ０Ａ，Ｙ_Ｒ０Ａ）に変換される。

続いて、以下のように、上記の座標（Ｘ_Ｒ０Ａ，Ｙ_Ｒ０Ａ）が仮想座標系上の座標（Ｘ_Ｒ０Ｓ，Ｙ_Ｒ０Ｓ）に変換される。

一方、観察装置Ａでの回転角度Ｒ_Ａが仮想座標系での回転角度Ｒ_Ｓに以下のように変換される。

上記において、回転オフセット値Ｒ_userはユーザーが任意に設定し得る数値であり、これについては後述する。

以上のように、可動ステージの回転までを考慮した上で、仮想座標系上の座標（Ｘ_Ｓ，Ｙ_Ｓ）は、以下のように計算される。

既に説明したように逆変換用の変換式も上記同様に求めることが可能である。また、他の観察装置についても上記同様に変換式及び逆変換式を求めることが可能である。

上述したように、座標変換時に回転オフセット値をユーザーが指定できるようにしておくことで、利便性を向上できる。例えば、観察装置ごとに、所望する試料の向きが決まっている場合、それに対応した回転オフセット値を設定しておけばよい。

例えば、集束イオンビーム加工装置で薄膜試料を作成し、その薄膜試料を、光学顕微鏡を備えたピックアップ装置（試料操作装置）に移送する場合において、回転オフセット値を効果的に機能させ得る。すなわち、集束イオンビームで薄膜試料を作成する場合、可動ステージの傾斜方向に制約があることから、薄膜試料の面方向が同装置のＸ軸に平行になるように、可動ステージの回転角度が決定される。一方、ピックアップ装置では、薄膜試料に対して横方向からプローブをアプローチすることになるため、薄膜試料の面方向がステージのＹ方向に平行になるように、薄膜試料の向きを定めることが望まれる。

以上のような場合、仮想座標系からピックアップ装置の装置座標系への座標変換に際して、回転オフセット値として９０度を設定しておくと、薄膜試料を搬送する都度、９０度の回転が自動的に実施されるので、ユーザーがマニュアルで回転を指示する必要がなくなる。表示器の画面上に回転オフセット値の入力欄を備えたＧＵＩを表示してもよい。

生成された変換式（又は逆変換式）が正しく動作していることを確認する自動点検を実行するようにしてもよい。その場合には、図１１に示されているように、点検用の基準点を用意すればよい。装置座標系上の座標を変換式に与えて（符号９４を参照）、変換結果としての座標と、仮想座標系上の登録基準座標とを比較すればよい。その際に一定の誤差を許容するマージンを定めてもよい。

座標変換に際しては、変換対象に試料の高さを含めてもよい。その場合には、図１２に示すように、第１高さ基準点及び第２高さ基準点を用意すればよい。それらを利用して、以下のように、高さについての変換係数列を演算し得る。

その上で、高さについての座標変換は以下のように行える。

試料高さの変換は、光学顕微鏡から電子顕微鏡へ試料を移送する場合に、非常に有用である。電子顕微鏡での焦点深度は深いため、フォーカス情報から試料高さを精密に決定することは困難である。一方、光学顕微鏡でも焦点深度は浅いため、フォーカス情報から試料の高さを精度良く決めることができる。光学顕微鏡で求めた試料高さを電子顕微鏡で再現することで、電子顕微鏡単体では困難な精密な試料高さ合わせを実現し得る。

上記実施形態によれば、観察装置の追加、変更等に容易に対応できる座標リンケージシステムを実現できる。換言すれば、複数の装置座標系を繋ぐ新しいアーキテクチャーを実現できる。上記実施形態に係る座標リンケージ方法とより高精度な他の座標リンケージ方法とを組み合わせてもよい。例えば、標準的精度の位置決めが求められる場合には実施形態に係る座標リンケージ方法が選択され、より高度性の位置決めが求められる場合には他の座標リンケージ方法が選択されてもよい。実施形態に係る座標リンケージ方法に加えて他の座標リンケージ方法を重畳的に適用する変形例も考えられる。上記実施形態において、観察座標以外の座標（例えば、試料の特徴点、可動ステージの代表点）が変換されてもよい。

１０，１２，１４ 観察装置、１６，１８，２０ 装置座標系、２２ 仮想座標系、５０ 中継装置、５２ 試料ホルダ、５４，６１ 可動ステージ、５５ 試料、７０，７０Ａ，７０Ｂ 変換式生成部、７２，７２Ａ，７２Ｂ 変換部、７４，７４Ａ，７４Ｂ 逆変換式生成部、７６，７６Ａ，７６Ｂ 逆変換部。

Claims (11)

1. 第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する変換手段と、
   前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する逆変換手段と、
   を含むことを特徴とする座標リンケージシステム。
2. 請求項１記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記第１装置座標系上の複数の実測基準座標及び前記仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、前記第１装置座標系上の観察座標を前記仮想座標系上の観察座標に変換するための変換式を生成する変換式生成手段と、
   前記仮想座標系上の複数の登録基準座標及び前記第２装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、前記仮想座標系上の観察座標を前記第２装置座標系上の観察座標に変換するための逆変換式を生成する逆変換式生成手段と、
   を含むことを特徴とする座標リンケージシステム。
3. 請求項２記載の座標リンケージシステムにおいて、
   複数のマーカーを備える試料ホルダを含み、
   前記仮想座標系上の複数の登録基準座標は、前記仮想座標系上の複数のマーカー座標であり、
   前記第１装置座標系上の複数の実測基準座標は、前記第１観察装置に対して前記試料ホルダを装着した状態において前記第１観察装置によって前記複数のマーカーを観察することにより特定される複数のマーカー座標であり、
   前記第２装置座標系上の複数の実測基準座標は、前記第２観察装置に対して前記試料ホルダを装着した状態において前記第２観察装置によって前記複数のマーカーを観察することにより特定される複数のマーカー座標である、
   ことを特徴とする座標リンケージシステム。
4. 請求項１記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記第１観察装置及び前記第２観察装置が接続され、前記変換手段及び前記逆変換手段を有する中継装置を含む、
   ことを特徴とする座標リンケージシステム。
5. 請求項４記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記中継装置は、前記第１観察装置で取得された観察画像及びそれに対応する前記仮想座標系上の観察座標を記憶する記憶部を有する、
   ことを特徴とする座標リンケージシステム。
6. 請求項５記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記中継装置は、前記記憶部から読み出された観察画像を前記第２観察装置へ提供する際に、前記記憶部から読み出された前記仮想座標系上の観察座標を前記第２装置座標系上の観察座標に変換した上で、変換後の観察座標を前記第２観察装置へ提供する、
   ことを特徴とする座標リンケージシステム。
7. 請求項１記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記変換手段は、
   前記第１装置座標系上の観察座標を前記仮想座標系上の観察座標に変換する第１変換手段と、
   前記第２装置座標系上の観察座標を前記仮想座標系上の観察座標に変換する第２変換手段と、
   を含み、
   前記逆変換手段は、
   前記仮想座標系上の観察座標を前記第１装置座標系上の観察座標へ変換する第１逆変換手段と、
   前記仮想座標系上の観察座標を前記第２装置座標系上の観察座標へ変換する第２逆変換手段と、
   を含む、ことを特徴とする座標リンケージシステム。
8. 請求項７記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記第１装置座標系上の複数の実測基準座標及び前記仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、前記第１装置座標系上の観察座標を前記仮想座標系上の観察座標に変換するための第１変換式を生成する第１変換式生成手段と、
   前記第２装置座標系上の複数の実測基準座標及び前記仮想座標系上の複数の登録基準座標に基づいて、前記第２装置座標系上の観察座標を前記仮想座標系上の観察座標に変換するための第２変換式を生成する第２変換式生成手段と、
   前記仮想座標系上の複数の登録基準座標及び前記第１装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、前記仮想座標系上の観察座標を前記第１装置座標系上の観察座標に変換するための第１逆変換式を生成する第１逆変換式生成手段と、
   前記仮想座標系上の複数の登録基準座標及び前記第２装置座標系上の複数の実測基準座標に基づいて、前記仮想座標系上の観察座標を前記第２装置座標系上の観察座標に変換するための第２逆変換式を生成する第２逆変換式生成手段と、
   を含むことを特徴とする座標リンケージシステム。
9. 請求項７記載の座標リンケージシステムにおいて、
   前記第１観察装置は前記第１変換手段及び前記第１逆変換手段を含み、
   前記第２観察装置は前記第２変換手段及び前記第２逆変換手段を含む、
   ことを特徴とする座標リンケージシステム。
10. 第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する工程と、
    前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する工程と、
    を含むことを特徴とする座標リンケージ方法。
11. 情報処理装置において実行されるプログラムであって、
    第１観察装置が有する第１装置座標系上の観察座標をいずれの観察装置にも依存しない仮想座標系上の観察座標に変換する機能と、
    前記仮想座標系上の観察座標を第２観察装置が有する第２装置座標系上の観察座標に変換する機能と、
    を含むことを特徴とするプログラム。

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