JP4002128B2 - 観察装置および観察装置におけるアクチュエータ制御方法 - Google Patents
観察装置および観察装置におけるアクチュエータ制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電子顕微鏡等の観察装置に用いられる除振装置及び当該除振装置の制御方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、当該除振装置を備える観察システム及び当該観察システムの制御方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電子顕微鏡等の観察装置においては、当該観察装置が設置される床面の振動を受けて当該観察装置が微妙に振動することがある。このような場合には、観察時において、観察装置内部の試料の観察像も振動してしまい、観察装置の所定の分解能等の性能が損なわれることがある。
【０００４】
よって、このような問題を解決するために、床面上に配置された基台の上にパッシブ除振器やアクティブ除振器等の除振器を介在させてベースプレートを配置し、このベースプレートの上に観察装置を載置することが行われている。このような場合、特にアクティブ除振器を設けた場合においては、当該アクティブ除振器の制御機構として、載置される観察装置による観察像の画像データから得られるずれ量を検出し、画像データから検出されたずれ量に基いてアクティブ除振器を駆動制御する制御機構が検討されている。そして、このような制御機構を用いて、観察装置の設置時におけるアクティブ除振器の駆動設定を行ったり、観察装置の設置後における経時変化によるアクティブ除振器の駆動設定条件の更新を行うことが考えられている。
【０００５】
このようなアクティブ除振器の制御機構の一例として、特開平８−３２１２７４号公報（以下、公報という）に示された制御機構がある。以下、この公報について説明する。
【０００６】
当該公報の実施例においては、床上に設置された架台（基台）の上にパッシブ除振部材（パッシブ除振器）とアクチュエータ部材（アクティブ除振器）とを設け、これらパッシブ除振部材とアクチュエータ部材により定盤（ベースプレート）を支持する。そして、観察装置である電子顕微鏡の本体が定盤上に搭載される。
【０００７】
そして、振動を検出するための振動検出器を定盤上に設け、また電子顕微鏡の電磁レンズホルダ内に走査画像検出器を設ける。この走査画像検出器は、取り込んだ画像データから水平方向成分のずれ量を検出するものである。
【０００８】
振動検出器からの振動データはローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器を介してＤＳＰ部材に入力され、また、走査画像検出器からの水平方向成分のずれ量はＡ／Ｄ変換器及び画像処理装置を介してＤＳＰ部材に入力される。そして、ＤＳＰ部材にはアクチュエータ部材を制御する実行プログラムが書き込まれており、ＤＳＰ部材はこれによりアクチュエータ部材を制御する。このとき、上記水平方向成分のずれ量とアクチュエータ部材のパワーのそれぞれの２乗値等を評価関数とし、この評価関数が最小となるようにＤＳＰ部材はアクチュエータ部材を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の例においては、電子顕微鏡の画像データから水平方向成分のずれ量を検出し、検出された水平方向成分のずれ量とアクティブ除振器（アクチュエータ部材）のパワーのそれぞれの２乗等からなる評価関数が最小となるようにアクティブ除振器を制御し、これにより水平方向成分のずれ量を少なくするものであるが、当該水平方向のずれ量の振動（像振動）に関する周波数成分にまで考慮したものではなかった。
【００１０】
すなわち、観察像の像振動には、周波数の異なる複数の振動成分（周波数成分）が含まれており、当該公報に記載された例のごとく水平方向成分のずれ量（Ｘ方向変位及びＹ方向変位）のみに着目してアクティブ除振器を制御しても、観察像の像振動を略完全に無くすことはできない。
【００１１】
また、上記公報の例も含めて、企業の研究所等の現地に観察装置が設置されるとき、もしくは観察装置が当該現地に設置された後に、アクティブ除振器の駆動設定もしくは駆動設定条件の更新を行うためには、当該観察装置の供給メーカのメンテナンスエンジニアが当該現地に出向いて調整作業を行う必要があり、人件費等のコストがかかるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、観察像のずれ量の振動である像振動を略完全になくすことのできる除振装置及び除振装置の制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、当該除振装置を有する観察システム及び当該除振装置の制御方法を含む観察システムの制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の観察装置は、コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータと、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出手段と、前記コントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出手段と、検出された前記コントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出手段と、検出された前記周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出手段と、検出された前記最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定手段と、前記駆動条件設定手段により設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の観察装置におけるアクチュエータ制御方法は、コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータとを備える観察装置におけるアクチュエータ制御方法において、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出工程と、検出されたコントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出工程と、検出されたコントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出工程と、検出された周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出工程と、検出された最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定工程と、前記駆動条件設定工程にて設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明における除振装置を備える観察システムを示す概略構成図であり、図中１００は観察システムである。同図において、床１の上面には基台２が配置されており、当該基台２の上面にはアクチュエータ（アクティブ除振器）３及びパッシブ除振器４が配置されている。ここで、パッシブ除振器４は、固定マウント４ａと当該固定マウント４ａ上に配置された弾性部材４ｂとから構成される。
【００２０】
アクチュエータ３及びパッシブ除振器４の上にはベースプレート５が配置される。これにより当該ベースプレート５はアクチュエータ３及びパッシブ除振器４を介して基台２の上に載置される。そして、ベースプレート５の上面には、本発明の観察システムを構成する試料室６が載置される。当該試料室６の内部は、図示しない真空ポンプにより所定の真空度に真空引き可能とされ、その上端部には電子ビームＥＢを発生するための電子銃７が配置される。当該電子銃７で発生して加速された電子ビームＥＢは集束レンズ８、対物レンズ１０によって、試料室６内の載置台１１に載置された試料１２上に集束されて照射される。このとき、偏向器９の作用により、電子ビームＥＢが偏向されて試料１２上を走査する。なお、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０は、おのおの対応する駆動制御回路１６，１７，及び１８によって駆動制御され、これら駆動制御回路１６，１７，及び１８はバスライン１５に接続されている。
【００２１】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは、２次電子や反射電子等の被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３により検出される。当該検出器１３にて検出された被検出電子の検出データは増幅器１４にて増幅され、当該増幅器１４で増幅された検出データはバスライン１５に送られる。
【００２２】
このバスライン１５には、観察モード条件記憶部１９及び調整モード条件記憶部２０が接続されており、試料を観察する際の通常の観察モードとアクチュエータ３の駆動制御の調整を行う際の調整モードとの２つのモードに対応する電子ビーム照射条件がおのおの格納されるようになっており、当該２つのモードは選択可能とされている。
【００２３】
さらに、このバスライン１５には、画像処理部２１、画像表示部２２、演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、及び入力部２７が接続されている。
【００２４】
また、基台２上のアクチュエータ３には、当該アクチュエータ３を駆動制御するための駆動制御回路２８が接続されており、当該駆動制御回路２８は別のバスライン２９に接続されている。さらに、基台２上には振動センサ３０が配置されており、当該振動センサ３０は増幅器３１を介してバスライン２９に接続されている。そして、ベースプレート５上にも振動センサ３２が配置されており、当該振動センサ３２は増幅器３３を介してバスライン２９に接続されている。
【００２５】
さらに、このバスライン２９には、駆動条件設定部３４及び駆動条件記憶部３５が接続されている。そして、上記バスライン１５及びバスライン２９の双方にはシステムコントローラ３６が接続されている。当該システムコントローラ３６は、上述の各構成要素を適宜制御するとともに、当該制御において必要とされる演算を行う。なお、上記除振器（アクティブ除振器，パッシブ除振器）３，４及びバスライン１５，２９に接続された特定の構成要素により除振装置が構成される。
【００２６】
次に、上述の観察モード及び調整モードにおける実行動作について説明する。
【００２７】
まず、観察モードを実行する際には、観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて検出され、検出器１３による検出データは上述のごとく増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスライン１５を介して画像処理部２１に送られる。画像処理部２１は受けた検出データを画像処理して画像データを作成し、当該画像データはバスライン１５を介して画像表示部２２に送られる。画像表示部２２は受けた画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。そして、オペレータ（操作者）は、当該観察像（表示画像）を目視にて観察する。
【００２８】
このとき、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件に基いて、駆動制御回路２８により駆動制御されている。ここで、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件は、観察システム１００の設置時における駆動条件（更新前の駆動条件）、もしくは後述の調整モードの実行による更新後の駆動条件となっている。
【００２９】
次いで、調整モードの実行について図２も参照して説明する。ここで、図２は調整モードの実行を示すフローチャートである。
【００３０】
調整モードを実行する際には、メンテナンスエンジニアの操作により、調整モード条件記憶部２０に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。ここでの試料１２としては調整モード専用の試料が用いられる。当該試料１２の表面には、図３に示すように、明暗のコントラスト検出用のパターン１２ａが形成されており、検出時には当該パターン１２ａの輪郭部１２ｂを境としてパターン内が「明」、パターン外が「暗」として、それに対応した検出データ（コントラストデータ）が検出される。そして、このときの電子ビーム照射条件はビームスポット照射を行う条件とされ、これにより試料１２上で固定される所定のスポット径を有したビームスポットが、試料１２のパターン１２ａの輪郭部１２ｂ上に走査が止められた状態で照射される。また、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に予め格納されている更新前の駆動条件にて駆動制御回路２８によって駆動制御されている（ステップＳ１）。
【００３１】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて連続的に検出され、これにより試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動に応じたコントラストデータ（明暗度データ）が検出される。検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスライン１５を介して演算処理部２３に送られる。ここで、パターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動は、観察時での観察像の像振動に対応する。そして、観察システム１００の振動に起因する試料１２の振動は、当該試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂに上記ビームスポットを照射して得られる検出データであるコントラストデータの振動に対応する。
【００３２】
すなわち、試料１２が電子ビームＥＢに対して相対的に変化し、図３に示す電子ビームＥＢ１のようにパターン１２ａ内を照射しているときは「明」のコントラストデータが検出され、また同図に示すＥＢ２のようにパターン１２ａ外を照射しているときは「暗」のコントラストデータが検出される（ステップＳ２）。
【００３３】
演算処理部２３は、コントラストデータを受けて、当該コントラストデータの時間経過に対する振動（コントラスト振動）を検出し、この検出結果に基いてコントラスト振動データを作成する。ここで、このコントラスト振動データの一例を図４に示す（ステップＳ３）。
【００３４】
これに引き続いて、演算処理部２３は、作成したコントラスト振動データをフーリエ変換してコントラスト振動の周波数成分を検出する。ここでの周波数成分は、周波数の異なる複数の振動成分のことをいう。そして、当該周波数成分全体に基いて周波数成分データを作成する。ここで、この周波数成分データの一例を図５に示す（ステップＳ４）。
【００３５】
演算処理部２３で作成された周波数成分データは、バスライン１５を介して最大振幅周波数検出部２４に送られる。当該最大振幅周波数検出部２４では、受けた周波数成分データに基いて、当該データ中での最も振幅の大きい周波数成分を検出する。そして、検出した周波数成分に基いて最大振幅周波数データを作成する（ステップＳ５）。
【００３６】
最大振幅周波数検出部２４で作成された最大振幅周波数データは、バスライン１５を介して周波数比較部２６に送られる。当該周波数比較部２６では、受けた最大振幅周波数データにある最大振幅周波数と予め設定されている周波数閾値（設定周波数）とを比較し、当該最大振幅周波数が当該周波数閾値より高いか又は低いかを判断する。なお、この周波数閾値は、キーボード等からなる入力部２７の操作により設定入力され、周波数閾値記憶部２５に予め格納されている。そして、当該周波数閾値記憶部２５から周波数閾値を読み出すことにより、周波数比較部２６での上述の比較が行われる。そして、上述した比較判断に基いて比較データが作成される（ステップＳ６）。
【００３７】
周波数比較部２６で作成された比較データはバスライン１５を介してシステムコントローラ３６に送られ、当該システムコントローラ３６は、受けた比較データに基き、バスライン２９を介して駆動条件設定部３４を制御する。そして、これにより駆動条件設定部３４によってアクチュエータ３の駆動条件が設定される。
【００３８】
具体的には、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より高い」という場合では、システムコントローラ３６はこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量（駆動ゲイン）を減少するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。また、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より低い」という場合では、システムコントローラ３６はこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量を増加するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。この結果、床１の振動を打ち消す逆位相の動作をアクチュエータ３が行うような駆動条件が設定される。なお、この周波数閾値の具体的な数値としては、例えば１０Ｈｚが考えられる（ステップＳ７）。
【００３９】
駆動条件設定部３４にて設定された更新後の駆動条件は駆動制御回路２８に送られ、当該駆動制御回路２８は新たに受けた当該駆動条件にてアクチュエータ３を駆動制御する（ステップＳ８）。
【００４０】
更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動制御されている状態で、今度は観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて試料１２上に電子ビームＥＢを照射する。そして、上述の観察モードの実行時と同様に、検出器１３により被検出電子を検出し、検出データを増幅後、画像処理部２１にて画像処理して画像データを作成することにより、試料１２のパターン１２ａの観察像を検出する（ステップＳ９）。
【００４１】
画像処理部２１にて作成された画像データは画像表示部２２送られ、当該画像表示部２２は当該画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。画像表示部２２により表示された観察像（表示画像）は、上記メンテナンスエンジニアにより目視にて確認され、当該観察像が良好であるか否かを判断される。このとき、必要に応じて振動センサ３０，３２の検出結果を確認し、基台２及びベースプレート５の振動条件を確認してもよい。（ステップＳ１０）。
【００４２】
当該観察像が良好である（ステップＳ１０にて「ＹＥＳ」の）場合には、メンテナンスエンジニアの操作により、上記更新後の駆動条件が駆動記憶部３５に更新されて記憶される（ステップＳ１１）。
【００４３】
また、当該観察像がまだ良好ではないと判断された（ステップＳ１０にて「ＮＯ」の）場合には、上述のステップＳ３に戻り、コントラスト振動の検出を再度行い、その後ステップＳ４以降を繰り返し実行する。
【００４４】
ステップＳ１０にて観察像が良好と判断された更新後の駆動条件は、ステップＳ１１にて駆動条件記憶部３５に記憶されるので、これ以降、通常の動作である観察モードの実行の際には、適宜この駆動条件記憶部３５から更新後の駆動条件を読み出され、当該更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動される。これにより、観察モードの実行時には、検出される観察像が良好な状態で試料の観察を行うことができる。
【００４５】
次に、図６を用いて、本発明の実施の形態の変形例を説明する。なお、図６において、上述の実施の形態と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００４６】
図６は、本発明の変形例における除振装置を備える観察システムを示す概略構成図である。同図において、当該観察システムは、観察ユニット１０１、演算ユニット１０２、及び当該観察ユニット１０１と当該演算ユニット１０２とを接続するインターネット等の通信回線１０３から構成される。
【００４７】
観察ユニット１０１は、上述の実施の形態の観察システムの基本構成を有したものであり、上述の観察システム１００（図１参照）の構成から演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、入力部２７、及びシステムコントローラ３６が取り除かれた構成とされている。そして、当該観察ユニット１０１は、図３に示すように、上記システムコントローラ３６の代わりにバスライン１５，２９に個別に接続されたコントローラ３６ａ，３６ｂを備えるとともに、バスライン１５，２９の双方に接続された通信制御部４１を備える。上記コントローラ３６ａ，３６ｂは、おのおの対応するバスライン１５，２９に接続された各構成要素の制御を行う。
【００４８】
また、本変形例においては、演算ユニット１０２が付加されており、当該演算ユニット１０２は、バスライン４４と当該バスライン４４に接続された演算処理部２３ａ、最大振幅周波数検出部２４ａ、周波数閾値記憶部２５ａ、周波数比較部２６ａ、及び入力部２７ａが接続されている。ここで、これら演算処理部２３ａ、最大振幅周波数検出部２４ａ、周波数閾値記憶部２５ａ、周波数比較部２６ａ、及び入力部２７ａは、それぞれ図１における演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、及び入力部２７に対応する機能を有する。
【００４９】
さらにバスライン４４には、画像表示部４５及びデータベース４６が接続されている。当該画像表示部４５は、観察ユニット１０１の画像表示部２１にて画像処理されて作成された画像データを受けて、必要に応じて当該画像データに基いた表示画像を表示するためのものである。また、データベース４６は、演算ユニット１０２の演算制御の対象となっている観察ユニット１０１の演算制御履歴データを格納するためのものである。さらに、バスライン４４には通信制御部４２及びコントローラ３６ｃが接続されており、当該コントローラ３６ｃはバスライン４４に接続されている上記各構成要素の制御を行う。
【００５０】
そして、観察ユニット１０１の通信制御部４１と演算ユニット１０２の通信制御部４２とは、上述したようにインターネット等からなる通信回線１０３により接続されている。
【００５１】
次に、当該変形例の観察システムにおける観察モード及び調整モードにおける実行動作について説明する。
【００５２】
観察モードの実行の動作については、上述の実施の形態の場合と基本的に同一である。すなわち、観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて検出され、検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスラインを介して画像処理部２１に送られる。画像処理部２１は受けた検出データを画像処理して画像データを作成し、当該画像データはバスライン１５を介して画像表示部２２に送られる。画像表示部２２は受けた画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。そして、オペレータは、当該観察像（表示画像）を目視にて観察する。
【００５３】
このとき、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件に基いて、駆動制御回路２８により駆動制御されている。ここで、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件は、観察ユニット１０１の設置時における駆動条件（更新前の駆動条件）、もしくは後述の調整モードの実行による更新後の駆動条件となっている。
【００５４】
次いで、当該変形例における調整モードの実行について、図４も参照して説明する。ここで、図７は、当該変形例における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【００５５】
調整モードを実行する際には、まず、演算ユニット１０２の入力部２７ａ等を介してメンテナンスエンジニアが調整モード指令をコントローラ３６ｃに送信することにより、当該コントローラ３６ｃからバスライン４４を介して調整モード指令信号が通信制御部４２に送られる。通信制御部４２は、調整モード指令信号を受けて、当該調整モード指令信号を通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する。このとき、通信回線１０３を介した信号の転送は、インターネットで使用されるＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコルが用いられ、以下同様に通信回線１０３を介した信号及びデータの転送は当該通信プロトコルが用いられる。
【００５６】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、受けた調整モード指令信号をコントローラ３６ａに送る。観察ユニット１０１のコントローラ３６ａは、当該調整モード指令信号を受けて、上述の実施の形態における調整モードの実行時と同様に、調整モード条件記憶部２０に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。ここでの試料１２としても調整モード専用の試料が用いられる。すなわち、当該試料１２の表面には、図３に示すように、明暗のコントラスト検出用のパターン１２ａが形成されており、検出時には当該パターン１２ａの輪郭部１２ｂを境としてパターン内が「明」、パターン「外」が暗として、それに応じた検出データ（コントラストデータ）が検出される。そして、このときの電子ビーム照射条件はビームスポット照射を行う条件とされ、これにより試料１２上で固定される所定のスポット径を有したビームスポットが、試料１２のパターン１２ａの輪郭部１２ｂ上に走査が止められた状態で照射される。また、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に予め格納されている更新前の駆動条件にて駆動制御回路２８によって駆動制御されている（ステップＳ２１）。
【００５７】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて連続的に検出され、これにより試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動に応じたコントラストデータ（明暗度データ）が検出される。検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られる。ここで、パターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動は、観察時での観察像の像振動に対応する。そして、観察ユニット１０１の振動に起因する試料１２の振動は、試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂに上記ビームスポットを照射して得られる検出データであるコントラストデータの振動に対応する。すなわち、試料１２が電子ビームＥＢに対して相対的に変位し、図３に示す電子ビームＥＢ１のようにパターン１２ａ内を照射しているときは「明」のコントラストデータが検出され、また同図に示す電子ビームＥＢ２のようにパターン外を照射しているときは「暗」のコントラストデータが検出される（ステップＳ２２）。
【００５８】
当該コントラストデータはバスライン１５を介して通信制御部４１に送られ、当該通信制御部４１から通信回線１０３を介して演算ユニット１０２の通信制御部４２に転送される（ステップＳ２３）。
【００５９】
通信制御部４２は、通信回線１０３を介して受けたコントラストデータをバスライン４４を介して演算処理部２３ａに送る。演算処理部２３ａは、コントラストデータを受けて、当該コントラストデータの時間経過に対する振動（コントラスト振動）を検出し、この検出結果に基いてコントラスト振動データを作成する。このコントラスト振動データは、上述の図４に示された一例に対応する（ステップＳ２４）。
【００６０】
これに引き続いて、演算処理部２３ａは、作成したコントラスト振動データをフーリエ変換してコントラスト振動の周波数成分を検出する。ここでの周波数成分は、周波数の異なる複数の振動成分のことをいう。そして、当該周波数成分全体に基いて周波数成分データを作成する。この周波数成分データは、上述の図５に示された一例に対応する（ステップＳ２５）。
【００６１】
演算処理部２３ａで作成された周波数成分データは、バスライン４４を介して最大振幅周波数検出部２４ａに送られる。当該最大振幅周波数検出部２４ａでは、受けた周波数成分データに基いて、当該データ中での最も振幅の大きい周波数成分を検出する。そして、検出した周波数成分に基いて最大振幅周波数データを作成する（ステップＳ２６）。
【００６２】
最大振幅周波数検出部２４ａで作成された最大振幅周波数データは、バスライン４４を介して周波数比較部２６ａに送られる。当該周波数比較部２６ａでは、受けた最大振幅周波数データにある最大振幅周波数と予め設定されている周波数閾値とを比較し、当該最大振幅周波数が当該周波数閾値より高いか又は低いかを判断する。なお、この周波数閾値は、キーボード等からなる入力部２７ａの操作により設定入力され、周波数閾値記憶部２５ａに予め格納されている。そして、当該周波数閾値記憶部２５ａから周波数閾値を読み出すことにより、周波数比較部２６ａでの上述の比較が行われる。そして、上述した比較判断に基いて比較データが作成される（ステップＳ２７）。
【００６３】
周波数比較部２６ａで作成された比較データはバスライン４４を介して通信制御部４２に送られる。通信制御部４２は、比較データを受けて、当該比較データを通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する（ステップＳ２８）。
【００６４】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、通信回線１０３を介して比較データを受けて、当該比較データをバスライン２９を介してコントローラ３６ｂに送る。当該コントローラ３６ｂは、受けた比較データに基き、バスライン２９を介して駆動条件設定部３４を制御する。そして、これにより駆動条件設定部３４によってアクチュエータ３の駆動条件が設定される。
【００６５】
具体的には、上述の実施の形態と同様に、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より高い」という場合では、コントローラ３６ｂはこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量（駆動ゲイン）を減少するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。また、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より低い」という場合では、コントローラ３６ｂはこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量を増加するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。この結果、床１の振動を打ち消す逆位相の動作をアクチュエータが行うような駆動条件が設定される。なお、この周波数閾値の具体的な数値としては、例えば１０Ｈｚが考えられる（ステップＳ２９）。
【００６６】
駆動条件設定部３４にて設定された更新後の駆動条件は駆動制御回路２８に送られ、当該駆動制御回路２８は新たに受けた当該駆動条件にてアクチュエータ３を駆動制御する（ステップＳ３０）。
【００６７】
更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動制御されている状態で、今度は観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて試料１２上に電子ビームＥＢを照射する。そして、上述の観察モードの実行時と同様に、検出器１３により被検出電子を検出し、検出データを増幅後、画像処理部２１にて画像処理して画像データを作成することにより、試料１２のパターン１２ａの観察像を検出する（ステップＳ３１）。
【００６８】
画像処理部２１にて作成された画像データはバスライン１５を介して通信制御部４１に送られ、当該通信制御部４１から通信回線１０３を介して演算ユニット１０２の通信制御部４２に転送される（ステップＳ３２）。
【００６９】
演算ユニット１０２の通信制御部４２は、通信回線１０３を介して受けた画像データをバスライン４４を介して画像表示部４５に送る。当該画像表示部４５は当該画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。画像表示部４５により表示された観察像（表示画像）は、上記メンテナンスエンジニアにより目視にて確認され、当該観察像が良好であるか否かを判断される。このとき、必要に応じて振動センサ３０，３２の検出結果を通信回線１０３を介して受けて確認し、基台２及びベースプレート５の振動状態を確認してもよい（ステップＳ３３）。
【００７０】
当該観察像が良好である（ステップＳ３３にて「ＹＥＳ」の）場合には、メンテナンスエンジニアが入力部２７ａ等を介してその旨を入力し、当該入力信号はコントローラ３６ｃに送られる。コントローラ３６ｃは、当該入力信号を受けて、「ＹＥＳ」の旨の判断データをバスライン４４を介して通信制御部４２に送る。通信制御部４２は、当該判断データを通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する（ステップＳ３４）。
【００７１】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、通信回線１０３を介して受けた判断データをバスライン２９を介してコントローラ３６ｂに送る。コントローラ３６ｂは、当該判断データを受けて、上記更新後の駆動条件を駆動記憶部３５に格納する。これにより駆動条件が当該駆動記憶部３５に更新されて記憶される（ステップＳ３５）。
【００７２】
ここで、当該観察像がまだ良好ではないと判断された（ステップＳ３３にて「ＮＯ」の）場合には、上述のステップＳ２４に戻り、コントラスト振動の検出を再度行い、その後ステップＳ２５以降を繰り返し実行する。
【００７３】
ステップＳ３３にて観察像が良好と判断された更新後の駆動条件は、ステップＳ３５にて駆動条件記憶部３５に記憶されるので、これ以降、通常の動作である観察モードの実行の際には、適宜この駆動条件記憶部３５から更新後の駆動条件を読み出され、当該更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動される。これにより、観察モードの実行時には、検出される観察像が良好な状態で試料の観察を行うことができる。
【００７４】
上述の本発明の変形例においては、例えば、図６における観察ユニット１０１が企業の研究所等の現地に設置され、また演算ユニット１０２が観察装置（観察ユニット１０１）の供給メーカの事業所に設置され、当該観察ユニット１０１と当該演算ユニット１０２とがインターネット等からなる通信回線１０３によって接続されることとなる。
【００７５】
よって、当該現地に観察ユニット１０１が設置されるとき、もしくは観察ユニット１０１が当該現地に設置された後に、観察ユニット１０１のアクティブ除振器（アクチュエータ３）の駆動設定もしくは駆動設定条件の更新を行う際には、上記供給メーカの事業所内のメンテナンスエンジニアが演算ユニット１０２を操作し、これにより通信回線１０３を介して現地の観察ユニット１０１を遠隔操作すればよいので、メンテナンスエンジニアが現地に出向いて調整作業を行う必要がなく、人件費等のコストを低減することができる。
【００７６】
なお、上述の変形例において、複数の観察ユニット１０１が設置場所を異にして設置されたときに、当該複数の観察ユニット１０１に対して通信回線１０３を介して一つの演算ユニット１０２を対応させることもできる。この場合、演算ユニット１０２のデータベース４６は、当該複数の観察ユニット１０１の演算制御履歴を格納できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における観察システムを示す概略構成図である。
【図２】 上記実施の形態における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【図３】 電子ビームが照射される試料の要部拡大図である。
【図４】 コントラスト振動データの一例を示す図である。
【図５】 周波数成分データの一例を示す図である。
【図６】 本発明の変形例における観察システムを示す概略構成図である。
【図７】 上記変形例における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３…アクチュエータ（アクティブ除振器）， ６…試料室， １２…試料室，
２１…画像処理部， ２２…画像表示部， ２３…演算処理部，
２４…最大振幅周波数検出部， ２５…周波数閾値記憶部，
２６…周波数比較部， ２７…入力部， ２８…駆動制御回路，
３４…駆動条件設定部， ３５…駆動条件記憶部，
３６…システムコントローラ
【発明の属する分野】
本発明は、電子顕微鏡等の観察装置に用いられる除振装置及び当該除振装置の制御方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、当該除振装置を備える観察システム及び当該観察システムの制御方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電子顕微鏡等の観察装置においては、当該観察装置が設置される床面の振動を受けて当該観察装置が微妙に振動することがある。このような場合には、観察時において、観察装置内部の試料の観察像も振動してしまい、観察装置の所定の分解能等の性能が損なわれることがある。
【０００４】
よって、このような問題を解決するために、床面上に配置された基台の上にパッシブ除振器やアクティブ除振器等の除振器を介在させてベースプレートを配置し、このベースプレートの上に観察装置を載置することが行われている。このような場合、特にアクティブ除振器を設けた場合においては、当該アクティブ除振器の制御機構として、載置される観察装置による観察像の画像データから得られるずれ量を検出し、画像データから検出されたずれ量に基いてアクティブ除振器を駆動制御する制御機構が検討されている。そして、このような制御機構を用いて、観察装置の設置時におけるアクティブ除振器の駆動設定を行ったり、観察装置の設置後における経時変化によるアクティブ除振器の駆動設定条件の更新を行うことが考えられている。
【０００５】
このようなアクティブ除振器の制御機構の一例として、特開平８−３２１２７４号公報（以下、公報という）に示された制御機構がある。以下、この公報について説明する。
【０００６】
当該公報の実施例においては、床上に設置された架台（基台）の上にパッシブ除振部材（パッシブ除振器）とアクチュエータ部材（アクティブ除振器）とを設け、これらパッシブ除振部材とアクチュエータ部材により定盤（ベースプレート）を支持する。そして、観察装置である電子顕微鏡の本体が定盤上に搭載される。
【０００７】
そして、振動を検出するための振動検出器を定盤上に設け、また電子顕微鏡の電磁レンズホルダ内に走査画像検出器を設ける。この走査画像検出器は、取り込んだ画像データから水平方向成分のずれ量を検出するものである。
【０００８】
振動検出器からの振動データはローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器を介してＤＳＰ部材に入力され、また、走査画像検出器からの水平方向成分のずれ量はＡ／Ｄ変換器及び画像処理装置を介してＤＳＰ部材に入力される。そして、ＤＳＰ部材にはアクチュエータ部材を制御する実行プログラムが書き込まれており、ＤＳＰ部材はこれによりアクチュエータ部材を制御する。このとき、上記水平方向成分のずれ量とアクチュエータ部材のパワーのそれぞれの２乗値等を評価関数とし、この評価関数が最小となるようにＤＳＰ部材はアクチュエータ部材を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の例においては、電子顕微鏡の画像データから水平方向成分のずれ量を検出し、検出された水平方向成分のずれ量とアクティブ除振器（アクチュエータ部材）のパワーのそれぞれの２乗等からなる評価関数が最小となるようにアクティブ除振器を制御し、これにより水平方向成分のずれ量を少なくするものであるが、当該水平方向のずれ量の振動（像振動）に関する周波数成分にまで考慮したものではなかった。
【００１０】
すなわち、観察像の像振動には、周波数の異なる複数の振動成分（周波数成分）が含まれており、当該公報に記載された例のごとく水平方向成分のずれ量（Ｘ方向変位及びＹ方向変位）のみに着目してアクティブ除振器を制御しても、観察像の像振動を略完全に無くすことはできない。
【００１１】
また、上記公報の例も含めて、企業の研究所等の現地に観察装置が設置されるとき、もしくは観察装置が当該現地に設置された後に、アクティブ除振器の駆動設定もしくは駆動設定条件の更新を行うためには、当該観察装置の供給メーカのメンテナンスエンジニアが当該現地に出向いて調整作業を行う必要があり、人件費等のコストがかかるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、観察像のずれ量の振動である像振動を略完全になくすことのできる除振装置及び除振装置の制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、当該除振装置を有する観察システム及び当該除振装置の制御方法を含む観察システムの制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の観察装置は、コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータと、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出手段と、前記コントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出手段と、検出された前記コントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出手段と、検出された前記周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出手段と、検出された前記最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定手段と、前記駆動条件設定手段により設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の観察装置におけるアクチュエータ制御方法は、コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータとを備える観察装置におけるアクチュエータ制御方法において、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出工程と、検出されたコントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出工程と、検出されたコントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出工程と、検出された周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出工程と、検出された最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定工程と、前記駆動条件設定工程にて設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明における除振装置を備える観察システムを示す概略構成図であり、図中１００は観察システムである。同図において、床１の上面には基台２が配置されており、当該基台２の上面にはアクチュエータ（アクティブ除振器）３及びパッシブ除振器４が配置されている。ここで、パッシブ除振器４は、固定マウント４ａと当該固定マウント４ａ上に配置された弾性部材４ｂとから構成される。
【００２０】
アクチュエータ３及びパッシブ除振器４の上にはベースプレート５が配置される。これにより当該ベースプレート５はアクチュエータ３及びパッシブ除振器４を介して基台２の上に載置される。そして、ベースプレート５の上面には、本発明の観察システムを構成する試料室６が載置される。当該試料室６の内部は、図示しない真空ポンプにより所定の真空度に真空引き可能とされ、その上端部には電子ビームＥＢを発生するための電子銃７が配置される。当該電子銃７で発生して加速された電子ビームＥＢは集束レンズ８、対物レンズ１０によって、試料室６内の載置台１１に載置された試料１２上に集束されて照射される。このとき、偏向器９の作用により、電子ビームＥＢが偏向されて試料１２上を走査する。なお、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０は、おのおの対応する駆動制御回路１６，１７，及び１８によって駆動制御され、これら駆動制御回路１６，１７，及び１８はバスライン１５に接続されている。
【００２１】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは、２次電子や反射電子等の被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３により検出される。当該検出器１３にて検出された被検出電子の検出データは増幅器１４にて増幅され、当該増幅器１４で増幅された検出データはバスライン１５に送られる。
【００２２】
このバスライン１５には、観察モード条件記憶部１９及び調整モード条件記憶部２０が接続されており、試料を観察する際の通常の観察モードとアクチュエータ３の駆動制御の調整を行う際の調整モードとの２つのモードに対応する電子ビーム照射条件がおのおの格納されるようになっており、当該２つのモードは選択可能とされている。
【００２３】
さらに、このバスライン１５には、画像処理部２１、画像表示部２２、演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、及び入力部２７が接続されている。
【００２４】
また、基台２上のアクチュエータ３には、当該アクチュエータ３を駆動制御するための駆動制御回路２８が接続されており、当該駆動制御回路２８は別のバスライン２９に接続されている。さらに、基台２上には振動センサ３０が配置されており、当該振動センサ３０は増幅器３１を介してバスライン２９に接続されている。そして、ベースプレート５上にも振動センサ３２が配置されており、当該振動センサ３２は増幅器３３を介してバスライン２９に接続されている。
【００２５】
さらに、このバスライン２９には、駆動条件設定部３４及び駆動条件記憶部３５が接続されている。そして、上記バスライン１５及びバスライン２９の双方にはシステムコントローラ３６が接続されている。当該システムコントローラ３６は、上述の各構成要素を適宜制御するとともに、当該制御において必要とされる演算を行う。なお、上記除振器（アクティブ除振器，パッシブ除振器）３，４及びバスライン１５，２９に接続された特定の構成要素により除振装置が構成される。
【００２６】
次に、上述の観察モード及び調整モードにおける実行動作について説明する。
【００２７】
まず、観察モードを実行する際には、観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて検出され、検出器１３による検出データは上述のごとく増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスライン１５を介して画像処理部２１に送られる。画像処理部２１は受けた検出データを画像処理して画像データを作成し、当該画像データはバスライン１５を介して画像表示部２２に送られる。画像表示部２２は受けた画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。そして、オペレータ（操作者）は、当該観察像（表示画像）を目視にて観察する。
【００２８】
このとき、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件に基いて、駆動制御回路２８により駆動制御されている。ここで、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件は、観察システム１００の設置時における駆動条件（更新前の駆動条件）、もしくは後述の調整モードの実行による更新後の駆動条件となっている。
【００２９】
次いで、調整モードの実行について図２も参照して説明する。ここで、図２は調整モードの実行を示すフローチャートである。
【００３０】
調整モードを実行する際には、メンテナンスエンジニアの操作により、調整モード条件記憶部２０に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。ここでの試料１２としては調整モード専用の試料が用いられる。当該試料１２の表面には、図３に示すように、明暗のコントラスト検出用のパターン１２ａが形成されており、検出時には当該パターン１２ａの輪郭部１２ｂを境としてパターン内が「明」、パターン外が「暗」として、それに対応した検出データ（コントラストデータ）が検出される。そして、このときの電子ビーム照射条件はビームスポット照射を行う条件とされ、これにより試料１２上で固定される所定のスポット径を有したビームスポットが、試料１２のパターン１２ａの輪郭部１２ｂ上に走査が止められた状態で照射される。また、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に予め格納されている更新前の駆動条件にて駆動制御回路２８によって駆動制御されている（ステップＳ１）。
【００３１】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて連続的に検出され、これにより試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動に応じたコントラストデータ（明暗度データ）が検出される。検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスライン１５を介して演算処理部２３に送られる。ここで、パターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動は、観察時での観察像の像振動に対応する。そして、観察システム１００の振動に起因する試料１２の振動は、当該試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂに上記ビームスポットを照射して得られる検出データであるコントラストデータの振動に対応する。
【００３２】
すなわち、試料１２が電子ビームＥＢに対して相対的に変化し、図３に示す電子ビームＥＢ１のようにパターン１２ａ内を照射しているときは「明」のコントラストデータが検出され、また同図に示すＥＢ２のようにパターン１２ａ外を照射しているときは「暗」のコントラストデータが検出される（ステップＳ２）。
【００３３】
演算処理部２３は、コントラストデータを受けて、当該コントラストデータの時間経過に対する振動（コントラスト振動）を検出し、この検出結果に基いてコントラスト振動データを作成する。ここで、このコントラスト振動データの一例を図４に示す（ステップＳ３）。
【００３４】
これに引き続いて、演算処理部２３は、作成したコントラスト振動データをフーリエ変換してコントラスト振動の周波数成分を検出する。ここでの周波数成分は、周波数の異なる複数の振動成分のことをいう。そして、当該周波数成分全体に基いて周波数成分データを作成する。ここで、この周波数成分データの一例を図５に示す（ステップＳ４）。
【００３５】
演算処理部２３で作成された周波数成分データは、バスライン１５を介して最大振幅周波数検出部２４に送られる。当該最大振幅周波数検出部２４では、受けた周波数成分データに基いて、当該データ中での最も振幅の大きい周波数成分を検出する。そして、検出した周波数成分に基いて最大振幅周波数データを作成する（ステップＳ５）。
【００３６】
最大振幅周波数検出部２４で作成された最大振幅周波数データは、バスライン１５を介して周波数比較部２６に送られる。当該周波数比較部２６では、受けた最大振幅周波数データにある最大振幅周波数と予め設定されている周波数閾値（設定周波数）とを比較し、当該最大振幅周波数が当該周波数閾値より高いか又は低いかを判断する。なお、この周波数閾値は、キーボード等からなる入力部２７の操作により設定入力され、周波数閾値記憶部２５に予め格納されている。そして、当該周波数閾値記憶部２５から周波数閾値を読み出すことにより、周波数比較部２６での上述の比較が行われる。そして、上述した比較判断に基いて比較データが作成される（ステップＳ６）。
【００３７】
周波数比較部２６で作成された比較データはバスライン１５を介してシステムコントローラ３６に送られ、当該システムコントローラ３６は、受けた比較データに基き、バスライン２９を介して駆動条件設定部３４を制御する。そして、これにより駆動条件設定部３４によってアクチュエータ３の駆動条件が設定される。
【００３８】
具体的には、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より高い」という場合では、システムコントローラ３６はこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量（駆動ゲイン）を減少するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。また、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より低い」という場合では、システムコントローラ３６はこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量を増加するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。この結果、床１の振動を打ち消す逆位相の動作をアクチュエータ３が行うような駆動条件が設定される。なお、この周波数閾値の具体的な数値としては、例えば１０Ｈｚが考えられる（ステップＳ７）。
【００３９】
駆動条件設定部３４にて設定された更新後の駆動条件は駆動制御回路２８に送られ、当該駆動制御回路２８は新たに受けた当該駆動条件にてアクチュエータ３を駆動制御する（ステップＳ８）。
【００４０】
更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動制御されている状態で、今度は観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて試料１２上に電子ビームＥＢを照射する。そして、上述の観察モードの実行時と同様に、検出器１３により被検出電子を検出し、検出データを増幅後、画像処理部２１にて画像処理して画像データを作成することにより、試料１２のパターン１２ａの観察像を検出する（ステップＳ９）。
【００４１】
画像処理部２１にて作成された画像データは画像表示部２２送られ、当該画像表示部２２は当該画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。画像表示部２２により表示された観察像（表示画像）は、上記メンテナンスエンジニアにより目視にて確認され、当該観察像が良好であるか否かを判断される。このとき、必要に応じて振動センサ３０，３２の検出結果を確認し、基台２及びベースプレート５の振動条件を確認してもよい。（ステップＳ１０）。
【００４２】
当該観察像が良好である（ステップＳ１０にて「ＹＥＳ」の）場合には、メンテナンスエンジニアの操作により、上記更新後の駆動条件が駆動記憶部３５に更新されて記憶される（ステップＳ１１）。
【００４３】
また、当該観察像がまだ良好ではないと判断された（ステップＳ１０にて「ＮＯ」の）場合には、上述のステップＳ３に戻り、コントラスト振動の検出を再度行い、その後ステップＳ４以降を繰り返し実行する。
【００４４】
ステップＳ１０にて観察像が良好と判断された更新後の駆動条件は、ステップＳ１１にて駆動条件記憶部３５に記憶されるので、これ以降、通常の動作である観察モードの実行の際には、適宜この駆動条件記憶部３５から更新後の駆動条件を読み出され、当該更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動される。これにより、観察モードの実行時には、検出される観察像が良好な状態で試料の観察を行うことができる。
【００４５】
次に、図６を用いて、本発明の実施の形態の変形例を説明する。なお、図６において、上述の実施の形態と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００４６】
図６は、本発明の変形例における除振装置を備える観察システムを示す概略構成図である。同図において、当該観察システムは、観察ユニット１０１、演算ユニット１０２、及び当該観察ユニット１０１と当該演算ユニット１０２とを接続するインターネット等の通信回線１０３から構成される。
【００４７】
観察ユニット１０１は、上述の実施の形態の観察システムの基本構成を有したものであり、上述の観察システム１００（図１参照）の構成から演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、入力部２７、及びシステムコントローラ３６が取り除かれた構成とされている。そして、当該観察ユニット１０１は、図３に示すように、上記システムコントローラ３６の代わりにバスライン１５，２９に個別に接続されたコントローラ３６ａ，３６ｂを備えるとともに、バスライン１５，２９の双方に接続された通信制御部４１を備える。上記コントローラ３６ａ，３６ｂは、おのおの対応するバスライン１５，２９に接続された各構成要素の制御を行う。
【００４８】
また、本変形例においては、演算ユニット１０２が付加されており、当該演算ユニット１０２は、バスライン４４と当該バスライン４４に接続された演算処理部２３ａ、最大振幅周波数検出部２４ａ、周波数閾値記憶部２５ａ、周波数比較部２６ａ、及び入力部２７ａが接続されている。ここで、これら演算処理部２３ａ、最大振幅周波数検出部２４ａ、周波数閾値記憶部２５ａ、周波数比較部２６ａ、及び入力部２７ａは、それぞれ図１における演算処理部２３、最大振幅周波数検出部２４、周波数閾値記憶部２５、周波数比較部２６、及び入力部２７に対応する機能を有する。
【００４９】
さらにバスライン４４には、画像表示部４５及びデータベース４６が接続されている。当該画像表示部４５は、観察ユニット１０１の画像表示部２１にて画像処理されて作成された画像データを受けて、必要に応じて当該画像データに基いた表示画像を表示するためのものである。また、データベース４６は、演算ユニット１０２の演算制御の対象となっている観察ユニット１０１の演算制御履歴データを格納するためのものである。さらに、バスライン４４には通信制御部４２及びコントローラ３６ｃが接続されており、当該コントローラ３６ｃはバスライン４４に接続されている上記各構成要素の制御を行う。
【００５０】
そして、観察ユニット１０１の通信制御部４１と演算ユニット１０２の通信制御部４２とは、上述したようにインターネット等からなる通信回線１０３により接続されている。
【００５１】
次に、当該変形例の観察システムにおける観察モード及び調整モードにおける実行動作について説明する。
【００５２】
観察モードの実行の動作については、上述の実施の形態の場合と基本的に同一である。すなわち、観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて検出され、検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られ、このバスラインを介して画像処理部２１に送られる。画像処理部２１は受けた検出データを画像処理して画像データを作成し、当該画像データはバスライン１５を介して画像表示部２２に送られる。画像表示部２２は受けた画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。そして、オペレータは、当該観察像（表示画像）を目視にて観察する。
【００５３】
このとき、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件に基いて、駆動制御回路２８により駆動制御されている。ここで、駆動条件記憶部３５に記憶されている駆動条件は、観察ユニット１０１の設置時における駆動条件（更新前の駆動条件）、もしくは後述の調整モードの実行による更新後の駆動条件となっている。
【００５４】
次いで、当該変形例における調整モードの実行について、図４も参照して説明する。ここで、図７は、当該変形例における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【００５５】
調整モードを実行する際には、まず、演算ユニット１０２の入力部２７ａ等を介してメンテナンスエンジニアが調整モード指令をコントローラ３６ｃに送信することにより、当該コントローラ３６ｃからバスライン４４を介して調整モード指令信号が通信制御部４２に送られる。通信制御部４２は、調整モード指令信号を受けて、当該調整モード指令信号を通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する。このとき、通信回線１０３を介した信号の転送は、インターネットで使用されるＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコルが用いられ、以下同様に通信回線１０３を介した信号及びデータの転送は当該通信プロトコルが用いられる。
【００５６】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、受けた調整モード指令信号をコントローラ３６ａに送る。観察ユニット１０１のコントローラ３６ａは、当該調整モード指令信号を受けて、上述の実施の形態における調整モードの実行時と同様に、調整モード条件記憶部２０に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて電子銃７、集束レンズ８、偏向器９、及び対物レンズ１０を駆動制御し、これにより載置台１１に載置された試料１２上に電子ビームＥＢが照射される。ここでの試料１２としても調整モード専用の試料が用いられる。すなわち、当該試料１２の表面には、図３に示すように、明暗のコントラスト検出用のパターン１２ａが形成されており、検出時には当該パターン１２ａの輪郭部１２ｂを境としてパターン内が「明」、パターン「外」が暗として、それに応じた検出データ（コントラストデータ）が検出される。そして、このときの電子ビーム照射条件はビームスポット照射を行う条件とされ、これにより試料１２上で固定される所定のスポット径を有したビームスポットが、試料１２のパターン１２ａの輪郭部１２ｂ上に走査が止められた状態で照射される。また、アクチュエータ３は、駆動条件記憶部３５に予め格納されている更新前の駆動条件にて駆動制御回路２８によって駆動制御されている（ステップＳ２１）。
【００５７】
電子ビームＥＢが照射された試料１２からは被検出電子が発生し、当該被検出電子は検出器１３にて連続的に検出され、これにより試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動に応じたコントラストデータ（明暗度データ）が検出される。検出器１３による検出データは増幅器１４にて増幅されてバスライン１５に送られる。ここで、パターン１２ａの輪郭部１２ｂの振動は、観察時での観察像の像振動に対応する。そして、観察ユニット１０１の振動に起因する試料１２の振動は、試料１２上のパターン１２ａの輪郭部１２ｂに上記ビームスポットを照射して得られる検出データであるコントラストデータの振動に対応する。すなわち、試料１２が電子ビームＥＢに対して相対的に変位し、図３に示す電子ビームＥＢ１のようにパターン１２ａ内を照射しているときは「明」のコントラストデータが検出され、また同図に示す電子ビームＥＢ２のようにパターン外を照射しているときは「暗」のコントラストデータが検出される（ステップＳ２２）。
【００５８】
当該コントラストデータはバスライン１５を介して通信制御部４１に送られ、当該通信制御部４１から通信回線１０３を介して演算ユニット１０２の通信制御部４２に転送される（ステップＳ２３）。
【００５９】
通信制御部４２は、通信回線１０３を介して受けたコントラストデータをバスライン４４を介して演算処理部２３ａに送る。演算処理部２３ａは、コントラストデータを受けて、当該コントラストデータの時間経過に対する振動（コントラスト振動）を検出し、この検出結果に基いてコントラスト振動データを作成する。このコントラスト振動データは、上述の図４に示された一例に対応する（ステップＳ２４）。
【００６０】
これに引き続いて、演算処理部２３ａは、作成したコントラスト振動データをフーリエ変換してコントラスト振動の周波数成分を検出する。ここでの周波数成分は、周波数の異なる複数の振動成分のことをいう。そして、当該周波数成分全体に基いて周波数成分データを作成する。この周波数成分データは、上述の図５に示された一例に対応する（ステップＳ２５）。
【００６１】
演算処理部２３ａで作成された周波数成分データは、バスライン４４を介して最大振幅周波数検出部２４ａに送られる。当該最大振幅周波数検出部２４ａでは、受けた周波数成分データに基いて、当該データ中での最も振幅の大きい周波数成分を検出する。そして、検出した周波数成分に基いて最大振幅周波数データを作成する（ステップＳ２６）。
【００６２】
最大振幅周波数検出部２４ａで作成された最大振幅周波数データは、バスライン４４を介して周波数比較部２６ａに送られる。当該周波数比較部２６ａでは、受けた最大振幅周波数データにある最大振幅周波数と予め設定されている周波数閾値とを比較し、当該最大振幅周波数が当該周波数閾値より高いか又は低いかを判断する。なお、この周波数閾値は、キーボード等からなる入力部２７ａの操作により設定入力され、周波数閾値記憶部２５ａに予め格納されている。そして、当該周波数閾値記憶部２５ａから周波数閾値を読み出すことにより、周波数比較部２６ａでの上述の比較が行われる。そして、上述した比較判断に基いて比較データが作成される（ステップＳ２７）。
【００６３】
周波数比較部２６ａで作成された比較データはバスライン４４を介して通信制御部４２に送られる。通信制御部４２は、比較データを受けて、当該比較データを通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する（ステップＳ２８）。
【００６４】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、通信回線１０３を介して比較データを受けて、当該比較データをバスライン２９を介してコントローラ３６ｂに送る。当該コントローラ３６ｂは、受けた比較データに基き、バスライン２９を介して駆動条件設定部３４を制御する。そして、これにより駆動条件設定部３４によってアクチュエータ３の駆動条件が設定される。
【００６５】
具体的には、上述の実施の形態と同様に、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より高い」という場合では、コントローラ３６ｂはこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量（駆動ゲイン）を減少するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。また、上記比較データの内容が「最大振幅周波数が周波数閾値より低い」という場合では、コントローラ３６ｂはこれを受けて、現時点にてアクチュエータ３を駆動している更新前の駆動条件に対して駆動量を増加するように駆動条件設定部３４を制御し、当該駆動条件設定部３４はこれに応じて更新後の駆動条件を設定する。この結果、床１の振動を打ち消す逆位相の動作をアクチュエータが行うような駆動条件が設定される。なお、この周波数閾値の具体的な数値としては、例えば１０Ｈｚが考えられる（ステップＳ２９）。
【００６６】
駆動条件設定部３４にて設定された更新後の駆動条件は駆動制御回路２８に送られ、当該駆動制御回路２８は新たに受けた当該駆動条件にてアクチュエータ３を駆動制御する（ステップＳ３０）。
【００６７】
更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動制御されている状態で、今度は観察モード条件記憶部１９に格納されている電子ビーム照射条件を読み出し、読み出された電子ビーム照射条件に基いて試料１２上に電子ビームＥＢを照射する。そして、上述の観察モードの実行時と同様に、検出器１３により被検出電子を検出し、検出データを増幅後、画像処理部２１にて画像処理して画像データを作成することにより、試料１２のパターン１２ａの観察像を検出する（ステップＳ３１）。
【００６８】
画像処理部２１にて作成された画像データはバスライン１５を介して通信制御部４１に送られ、当該通信制御部４１から通信回線１０３を介して演算ユニット１０２の通信制御部４２に転送される（ステップＳ３２）。
【００６９】
演算ユニット１０２の通信制御部４２は、通信回線１０３を介して受けた画像データをバスライン４４を介して画像表示部４５に送る。当該画像表示部４５は当該画像データに基いて表示画像を観察像として表示する。画像表示部４５により表示された観察像（表示画像）は、上記メンテナンスエンジニアにより目視にて確認され、当該観察像が良好であるか否かを判断される。このとき、必要に応じて振動センサ３０，３２の検出結果を通信回線１０３を介して受けて確認し、基台２及びベースプレート５の振動状態を確認してもよい（ステップＳ３３）。
【００７０】
当該観察像が良好である（ステップＳ３３にて「ＹＥＳ」の）場合には、メンテナンスエンジニアが入力部２７ａ等を介してその旨を入力し、当該入力信号はコントローラ３６ｃに送られる。コントローラ３６ｃは、当該入力信号を受けて、「ＹＥＳ」の旨の判断データをバスライン４４を介して通信制御部４２に送る。通信制御部４２は、当該判断データを通信回線１０３を介して観察ユニット１０１の通信制御部４１に転送する（ステップＳ３４）。
【００７１】
観察ユニット１０１の通信制御部４１は、通信回線１０３を介して受けた判断データをバスライン２９を介してコントローラ３６ｂに送る。コントローラ３６ｂは、当該判断データを受けて、上記更新後の駆動条件を駆動記憶部３５に格納する。これにより駆動条件が当該駆動記憶部３５に更新されて記憶される（ステップＳ３５）。
【００７２】
ここで、当該観察像がまだ良好ではないと判断された（ステップＳ３３にて「ＮＯ」の）場合には、上述のステップＳ２４に戻り、コントラスト振動の検出を再度行い、その後ステップＳ２５以降を繰り返し実行する。
【００７３】
ステップＳ３３にて観察像が良好と判断された更新後の駆動条件は、ステップＳ３５にて駆動条件記憶部３５に記憶されるので、これ以降、通常の動作である観察モードの実行の際には、適宜この駆動条件記憶部３５から更新後の駆動条件を読み出され、当該更新後の駆動条件にてアクチュエータ３が駆動される。これにより、観察モードの実行時には、検出される観察像が良好な状態で試料の観察を行うことができる。
【００７４】
上述の本発明の変形例においては、例えば、図６における観察ユニット１０１が企業の研究所等の現地に設置され、また演算ユニット１０２が観察装置（観察ユニット１０１）の供給メーカの事業所に設置され、当該観察ユニット１０１と当該演算ユニット１０２とがインターネット等からなる通信回線１０３によって接続されることとなる。
【００７５】
よって、当該現地に観察ユニット１０１が設置されるとき、もしくは観察ユニット１０１が当該現地に設置された後に、観察ユニット１０１のアクティブ除振器（アクチュエータ３）の駆動設定もしくは駆動設定条件の更新を行う際には、上記供給メーカの事業所内のメンテナンスエンジニアが演算ユニット１０２を操作し、これにより通信回線１０３を介して現地の観察ユニット１０１を遠隔操作すればよいので、メンテナンスエンジニアが現地に出向いて調整作業を行う必要がなく、人件費等のコストを低減することができる。
【００７６】
なお、上述の変形例において、複数の観察ユニット１０１が設置場所を異にして設置されたときに、当該複数の観察ユニット１０１に対して通信回線１０３を介して一つの演算ユニット１０２を対応させることもできる。この場合、演算ユニット１０２のデータベース４６は、当該複数の観察ユニット１０１の演算制御履歴を格納できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における観察システムを示す概略構成図である。
【図２】 上記実施の形態における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【図３】 電子ビームが照射される試料の要部拡大図である。
【図４】 コントラスト振動データの一例を示す図である。
【図５】 周波数成分データの一例を示す図である。
【図６】 本発明の変形例における観察システムを示す概略構成図である。
【図７】 上記変形例における調整モードの実行を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３…アクチュエータ（アクティブ除振器）， ６…試料室， １２…試料室，
２１…画像処理部， ２２…画像表示部， ２３…演算処理部，
２４…最大振幅周波数検出部， ２５…周波数閾値記憶部，
２６…周波数比較部， ２７…入力部， ２８…駆動制御回路，
３４…駆動条件設定部， ３５…駆動条件記憶部，
３６…システムコントローラ
Claims (2)
- コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータと、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出手段と、前記コントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出手段と、検出された前記コントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出手段と、検出された前記周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出手段と、検出された前記最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定手段と、前記駆動条件設定手段により設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段とを有する観察装置。
- コントラスト検出用パターンを有する試料が内部に配置される試料室と、前記試料室の振動を抑制するためのアクチュエータとを備える観察装置におけるアクチュエータ制御方法において、所定のスポット径を有した電子ビームを前記コントラスト検出用パターンの輪郭部上に固定照射し、その電子ビーム照射によって試料から発生した電子を検出して前記輪郭部の振動に応じたコントラストデータを検出する第１の検出工程と、検出されたコントラストデータのコントラスト振動を検出する第２の検出工程と、検出されたコントラスト振動の周波数成分を検出する第３の検出工程と、検出された周波数成分のうちの最大振幅となる最大振幅周波数を検出する第４の検出工程と、検出された最大振幅周波数と所定の設定周波数とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較結果に基いて前記アクチュエータの駆動条件を設定する駆動条件設定工程と、前記駆動条件設定工程にて設定された駆動条件により前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御工程とを有することを特徴とする観察装置におけるアクチュエータ制御方法。
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