JP3987636B2

JP3987636B2 - 電子顕微鏡

Info

Publication number: JP3987636B2
Application number: JP15590198A
Authority: JP
Inventors: 俊明根▲崎▼; 弘幸小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JPH11354060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子顕微鏡に係わり、特に、低倍率と高倍率を使い分けて観察するのに適した電子顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡で試料観察を行う場合、試料形状を確認しながら、徐々に倍率を低倍率から高倍率に上げ、試料台を移動し、目的とする視野の検索を行う。このため、目的とする視野が試料のどの部分に対応するかを確認するには、各倍率に対応した試料形状、および試料台の座標位置を常に監視しする必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電子顕微鏡の倍率範囲は、約５０倍から１５０万倍と広く、高倍率になるに従い、観察している視野が試料のどの部分に対応するかを確認することが困難となる。また、試料台の移動、倍率の変更も頻繁に行うため、未確認の視野が生じたり、誤って同じ視野を何度も観察してしまう等の要因となっていた。
【０００４】
本発明の目的は、未確認視野と確認した視野の区別を簡単にかつ正確に行えることを可能とすることで、高効率で試料観察を行える電子顕微鏡を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料の電子顕微鏡像を画像データとして取込む撮像装置と、前記画像データを表示する表示装置を有し、基準となる前記試料の電子顕微鏡像を基準画像データとして前記表示装置に表示し、表示した基準画像データ上に像観察を行う試料の任意の位置を設定し、前記試料の任意の位置を任意の倍率で拡大して第一の拡大画像データを得る手段と、第一の拡大画像データの任意の位置を任意の倍率で拡大して得られる第二の拡大画像データを得る手段と、を有し、第二の拡大画像データについて、第一の拡大画像データおよび基準画像データとの関連づけを行うのと同様にして第ｎまでの拡大画像データを階層的に記録する観察データ管理手段を具備する電子顕微鏡において、
前記観察データ管理手段は、
第一の拡大画像データによって画像データ表示を行い、更に撮像領域表示の実行によって、基準データによって表示された基準画像データ表示上に撮像領域表示を行い、基準画像データおよび第一の拡大画像データについて、一連の観察結果として記録要とするかについての判定結果が入力されて、記録要の判定があった基準画像データおよび第一の拡大画像データについて一連の観察結果として記録を行い、同様にして第一の拡大画像データおよび第二の拡大画像データによって画像データ表示を行い、更に撮像領域表示の実行によって第一の拡大画像データによって表示された第一の拡大表示上に撮像領域表示を行い、第一の拡大データおよび第二の拡大画像データについて、一連の観察結果として記録要とするかについての判定結果が入力されて、記録要の判定があった第一の拡大画像データおよび第二の拡大画像データについて、一連の観察結果としての記録を行い、同様にして繰り返して記録要の判定があった第ｎまでの一連の拡大画像データを基準画像データとの関連づけを行った階層的な記録とすること
を特徴とする電子顕微鏡を提供する。
【０００６】
本発明は、また、前記観察データ管理手段は、基準画像データ及び一連の拡大画像データを各画像の撮像条件と合わせて記録することを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
本発明は、また、前記観察データ管理手段は、前記表示装置にて表示している前記画像データの電子顕微鏡像を撮影機構にてフィルム上に撮影した場合の撮影条件を、前記画像データに対応させて記録することを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
本発明は、また、前記観察データ管理手段は、基準画像データと、一連の拡大画像データを階層的に連結して、前記表示装置に表示することを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
【０００７】
本発明は、また、前記基準画像データおよび、一連の拡大画像データの前記表示装置への表示は、各々の画像データと、対応する撮像条件および撮影条件を組み合わせた構成であり、さらに一連の拡大画像データに対応する撮像領域を基準画像データ上に表示することを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
本発明は、また、前記撮像装置を備えた試料観察手段として、透過電子線を用いたことを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
本発明は、また、前記撮像装置を備えた試料観察手段として、電子銃より照射された電子線を用いたことを特徴とする電子顕微鏡を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一実施例を示す電子顕微鏡の構成図である。ＣＰＵ１は試料微動装置２、倍率制御装置３、撮像装置４、ＣＲＴモニタ５、外部記憶装置６に接続される。ＣＰＵ１はさらに、観察データ管理手段１００、試料微動制御手段１０２、倍率制御手段１０３、撮像制御手段１０４及び入力手段１０５に接続される。
【０００９】
観察データ管理手段１００、試料微動制御手段１０２、倍率制御手段１０３及び撮像制御手段１０４は、それぞれメモリに記録されたプログラムやデータによって構成され、ＣＰＵ１により読み出され所定の処理手順が実行される。
【００１０】
電子顕微鏡の電子銃７より照射された電子線８は、照射レンズ９で収束され、試料台１０に装着した試料１１に照射される。試料１１を透過した電子線８は、結像レンズ１２より拡大され、電子線検出器１３上に電子顕微鏡像を結像する。電子線８は電子線検出器１３にて光変換され、ＣＰＵ１及び撮像制御手段１０４で制御される撮像装置４にて画像データに変換される。
【００１１】
画像データに変換された電子顕微鏡像は、ＣＰＵ１及び観察データ管理手段１００を介してＣＲＴモニタ５に表示される。
【００１２】
試料微動装置２は、試料台１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向の２軸の合成でモータ駆動し、ＣＰＵ１及び試料微動制御手段１０２からＸ軸およびＹ軸方向の座標位置を指示することにより、試料台１０を移動することができる。電子顕微鏡の倍率は、ＣＰＵ１及び倍率制御手段１０３の指示に基づいて倍率制御装置３で制御する。ＣＲＴモニタ５に表示された電子顕微鏡像は、ＣＰＵ１及び観察データ管理手段１００を介して記憶装置６に記録される。
【００１３】
ＣＰＵ１及び観察データ管理手段１００等により処理される試料１１の観察記録および表示は、図２に示すフローチャート図に基づき実行される。
【００１４】
次に、図２の図１における観察記録および表示処理のフローチャート図、および図３の表示の一実施例を示す図を用いて、本発明による観察記録および表示の方法を説明する。最初に、基準画像データ指定待ちの状態となる（Ａ１）。次に、オペレータが、入力手段１０５を介して試料台１０の座標位置、観察倍率を設定すると、倍率制御手段１０３により基準となる電子顕微鏡像が電子線検出器１３上に結像される。電子顕微鏡像は、撮像装置４を介して画像データとして取込まれる（Ａ２）。
【００１５】
この時、ＣＲＴ表示が実行され（Ａ３）、初期画面として、図３に示すように観察結果表示１４がＣＲＴモニタ５に表示される。観察結果表示１４は、画像データ表示１４ａおよび撮像条件表示１４ｂで構成される。
【００１６】
ＣＲＴ表示（Ａ３）が終了すると、像観察座標指定待ち（Ａ４）の状態となる。
【００１７】
オペレータが画像データ表示１４ａ上の像観察座標Ｐ１(Ｘ１，Ｙ１)を設定すると、試料微動制御手段１０２及び試料微動装置２により、試料台１０の像観察座標への移動が実行され（Ａ５）、設定した像観察座標に対応する座標位置へ試料台１０が移動される。移動が終了すると観察倍率指定待ち（Ａ６）の状態となる。
【００１８】
オペレータが観察倍率を設定すると、倍率制御手段１０３及び倍率制御装置３により、この時の電子顕微鏡像が撮像装置４にて画像データに変換され、ＣＲＴ表示の実行（Ａ７）により、観察結果表示１４に加えてＰ１の観察結果表示１５が追加表示される。更に、撮像領域表示の実行（Ａ８）により、画像データ表示１４ａ上に、この時の撮像領域を示す撮像領域表示１４ｃが表示される。観察結果表示１５は、図３に示すように、観察結果表示１４同様、設定した倍率での画像データ表示１５ａ、撮像条件表示１５ｂで構成される。観察結果表示１５が表示されると、観察結果の記憶または更新の必要な場合、観察結果記憶・更新が実行され（Ａ９、Ａ１０）、これら一連の観察結果が、観察データ管理手段１００により記憶装置６に記録される。
【００１９】
その後、オペレータによる像観察が、Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２）、Ｐ３（Ｘ3,Ｙ３）の座標について行われた場合でも同様に、観察結果表示１６、観察結果表示１７および撮像領域を示す撮像領域表示１４ｄ、撮像領域表示１５ｃが表示される。
【００２０】
図３の観察結果表示１５において、Ｐ３（Ｘ３,Ｙ３）は、画像データ表示１５ａ上の像観察座標であり、このように、ＣＲＴモニタ５に表示されている全ての画像データについて、像観察座標が設定できる。
【００２１】
オペレータによる像観察が終了するまで、像観察座標指定待ち（Ａ４）から観察結果記録、更新（Ａ１０）が繰り返し実行され、これら全ての観察結果が連結され、階層構造により観察結果の記録および表示がなされる。
【００２２】
各観察結果の倍率や座標値及び他の観察結果との関連等は、図４に示す階層構造により記憶装置６に記録される。すなわち、第１項には観察結果表示１４の倍率や座標値、データＮＯ等、第２項には観察結果表示１５及び１６の倍率や座標値、データＮＯ等、第３項には観察結果表示１７の倍率や座標値、データＮＯ等がそれぞれ記録される。
【００２３】
また、記憶装置６に記録されている観察結果が不要となった場合は、ＣＰＵ１を介して観察結果を記憶装置６より削除できる。
【００２４】
上記実施例では、観察結果の表示および記録の説明を第３項までを対象に行ったが、図５に示す階層構造のように、基準の画像データを第１項、第２項、第３項…第ｎ−１項と移動させることで、第ｎ項までの階層構造とすることができる。これにより、第２項以降の観察結果は、第１項の観察結果に全て関連づけられ、既存の観察結果を確認する場合等、有効な手段となる。
【００２５】
本発明の他の実施例を図６および図７において説明する。この実施例は、電子顕微鏡像をフィルム上に撮影した場合の観察記録の例であり、図６に撮影機構を搭載した他の実施例を示した電子顕微鏡の構成図、図７にフィルム上撮影における一表示例を示している。ＣＰＵ１及び撮影機構制御手段１０６は撮影機構制御装置１８に接続され、撮影機構１９に入射した電子線８(電子顕微鏡像)は、撮影機構制御装置１８によりフィルム上に撮影される。ＣＰＵ１及び撮影機構制御手段１０６は、フィルムに印字するための、フィルムナンバーを含めた撮影条件を撮影機構制御装置１８に指示する。撮影機構制御装置１８は、指示に従いフィルム印字を行う。
【００２６】
この時のフィルム印字情報を図７に示す撮影条件表示２０のように追加して表示し、さらに記憶装置６に記録することにより、撮影したフィルムと観察結果を対応させることができる。
【００２７】
上記実施例の説明において試料を装着した試料台の駆動手段を、図８に示す他の実施例に置き換えてもよい。すなわち、図８に示すように、試料１１の電子顕微鏡像(視野)を偏向コイル２１を用いた電磁的な視野移動手段２ａに代替する構成としてもよい。
【００２８】
本実施例によれば、低倍率での観察結果と高倍率での観察結果の関連性を視覚的に捕らえることができ、試料観察の効率向上を図る上で、極めて好適なものである。
【００２９】
図９は、本発明の他の実施例を示す電子顕微鏡の構成図である。図において、３ａは走査電子線制御装置１３ａは二次電子検出器、１３ｂは走査透過電子線検出器である。第一実施例では、透過電子線を用いた試料観察における試料観察記録および表示の実施例であるが、本実施例のように、電子銃７より照射された電子線８を、走査電子線制御装置３ａで制御される照射レンズ９で収束し、走査用コイル２２にて偏向し、対物レンズ１２ａにて、試料台１０に装着した試料１１上に焦点を結び、試料１１上を走査するようにしてもよい。
【００３０】
このようにして得られる、試料１１の形状に伴った二次電子８ａを二次電子検出器１３ａで取り込んだものや、試料１１を透過した走査透過電子線８ｂを走査透過電子線検出器１３ｂで取り込んだものを用いた試料観察とした場合も、第一実施例にて説明した観察記録および表示が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来、常に監視していなければならなかった試料台の座標位置、観察倍率および試料の形状を、低倍率で観察した基準の電子顕微鏡像に対応させて自動的に記録および表示することが実現できる。これにより、低倍率での観察結果と高倍率での観察結果の関連性を視覚的に捕らえることができ、試料観察の効率が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す電子顕微鏡の構成図。
【図２】図１における観察記録および表示処理のフローチャート図。
【図３】表示の一実施例を示す図。
【図４】データ記憶の階層構造の例を示す図。
【図５】データ記憶の階層構造の他の例を示す図。
【図６】撮影機構を搭載した他の実施例を示した電子顕微鏡の構成図。
【図７】フィルム上撮影における一表示例を示した図。
【図８】電磁的な視野移動手段を用いた他の実施例を示す電子顕微鏡の構成図。
【図９】本発明の他の実施例を示す電子顕微鏡の構成図。
【符号の説明】
１・・・ＣＰＵ、２・・・試料微動装置、２ａ・・・電磁的な視野移動手段、３・・・倍率制御装置、３ａ・・・走査電子線制御装置、４・・・撮像装置、５・・・ＣＲＴモニタ、６・・・外部記憶装置、７・・・電子銃、８・・・電子線、９・・・照射レンズ、１０・・・試料台、１１・・・試料、１２・・・結像レンズ、１２ａ・・・対物レンズ、１３・・・電子線検出器、１３ａ・・・二次電子検出器、１３ｂ・・・走査透過電子線検出器、１４・・・観察結果表示、１４ａ・・・画像データ表示、１４ｂ・・・撮像条件表示、１４ｃ・・・撮像領域表示、１４ｄ・・・撮像領域表示、１５・・観察結果表示、１５ａ・・・画像データ表示、１５ｂ・・・撮像条件表示、１５ｃ・・・撮像領域表示、１６・・観察結果表示、１７・・観察結果表示、１８・・・撮影機構制御装置、１９・・・撮影機構、２０・・・撮影条件表示、２１・・・偏向コイル、２２・・・走査用コイル

Claims

試料の電子顕微鏡像を画像データとして取込む撮像装置と、前記画像データを表示する表示装置を有し、基準となる前記試料の電子顕微鏡像を基準画像データとして前記表示装置に表示し、表示した基準画像データ上に像観察を行う試料の任意の位置を設定し、前記試料の任意の位置を任意の倍率で拡大して第一の拡大画像データを得る手段と、第一の拡大画像データの任意の位置を任意の倍率で拡大して得られる第二の拡大画像データを得る手段と、を有し、第二の拡大画像データについて、第一の拡大画像データおよび基準画像データとの関連づけを行うのと同様にして第ｎまでの拡大画像データを階層的に記録する観察データ管理手段を具備する電子顕微鏡において、
前記観察データ管理手段は、
第一の拡大画像データによって画像データ表示を行い、更に撮像領域表示の実行によって、基準データによって表示された基準画像データ表示上に撮像領域表示を行い、基準画像データおよび第一の拡大画像データについて、一連の観察結果として記録要とするかについての判定結果が入力されて、記録要の判定があった基準画像データおよび第一の拡大画像データについて一連の観察結果として記録を行い、同様にして第一の拡大画像データおよび第二の拡大画像データによって画像データ表示を行い、更に撮像領域表示の実行によって第一の拡大画像データによって表示された第一の拡大表示上に撮像領域表示を行い、第一の拡大データおよび第二の拡大画像データについて、一連の観察結果として記録要とするかについての判定結果が入力されて、記録要の判定があった第一の拡大画像データおよび第二の拡大画像データについて、一連の観察結果としての記録を行い、同様にして繰り返して記録要の判定があった第ｎまでの一連の拡大画像データを基準画像データとの関連づけを行った階層的な記録とすること
を特徴とする電子顕微鏡。
請求項１において、前記観察データ管理手段は、基準画像データ及び一連の拡大画像データを各画像の撮像条件と合わせて記録することを特徴とする電子顕微鏡。
請求項１ないし２のいずれかにおいて、前記観察データ管理手段は、前記表示装置にて表示している前記画像データの電子顕微鏡像を撮影機構にてフィルム上に撮影した場合の撮影条件を、前記画像データに対応させて記録することを特徴とする電子顕微鏡。
請求項１ないし２のいずれかにおいて、前記観察データ管理手段は、基準画像データと、一連の拡大画像データを階層的に連結して、前記表示装置に表示することを特徴とする電子顕微鏡。
請求項４において、前記基準画像データおよび、一連の拡大画像データの前記表示装置への表示は、各々の画像データと、対応する撮像条件および撮影条件を組み合わせた構成であり、さらに一連の拡大画像データに対応する撮像領域を基準画像データ上に表示することを特徴とする電子顕微鏡。
請求項１ないし２のいずれかにおいて、前記撮像装置を備えた試料観察手段として、透過電子線を用いたことを特徴とする電子顕微鏡。
請求項１ないし２のいずれかにおいて、前記撮像装置を備えた試料観察手段として、電子銃より照射された電子線を用いたことを特徴とする電子顕微鏡。