JP4057892B2 - 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 - Google Patents
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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】
電子顕微鏡は高真空下で観察を行うのが一般的であるが、低真空で観察可能な電子顕微鏡（例えば低真空ＳＥＭ）も開発されている（例えば特許文献２）。低真空観察は、電子顕微鏡の試料室内の真空度を低くすることで、試料のチャージアップ、揮発成分の蒸発等を防止して観察するものである。これによって、水分や油分を含んでいる試料や、ガス放出の多い試料といった、通常の高真空ＳＥＭによる高真空観察では観察が困難な試料でも観察が可能となる。
【特許文献１】
特開２００１−３３８６０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８９１２９号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電子顕微鏡の操作は一般に困難である上、特に低真空観察においては、真空度というパラメータが更に加わるため、設定がより困難になるという問題があった。ＳＥＭやＴＥＭ等の電子顕微鏡は、光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等他の拡大観察装置に比べ、一般に操作手順が分かり難い。電子顕微鏡で像を観察する際には像観察条件を設定する必要があるが、設定・調整項目が多い上、試料や観察目的に応じた適切な像観察条件に設定しなければならず、初心者には敷居が高い。試料室内の真空度を変更する低真空観察においては、通常の高真空観察に加えて更に真空度というパラメータが付加されるため、ただでさえ困難な像観察条件の設定が更に困難となる。そのためＳＥＭの操作は熟練した専門のオペレータが行うことが多かった。
【０００７】
特に低真空観察では通常の高真空観察に比べて試料室内に気体分子が多く、これに電子が衝突することで信号量が減るため、結像は通常よりも難しくなる。真空度を下げすぎると観察が難しくなるため、低真空においても出来るだけ真空度を上げて観察をする方が望ましい。このため、低真空観察では許容範囲内で真空度やその他の条件を変えながら、観察が可能な限界の条件で観察を行う必要がある。最適な条件の設定には、真空度等の各パラメータが画像にどのような影響を与えるか知っていなければならず、熟練者でなければ難しい。
【０００８】
また最適な像観察条件を得るまでには、試行錯誤を繰り返しながら調整を繰り返す必要があるが、低真空観察では真空度を変えて撮像するため、真空度を変える作業に時間がかかるという問題もある。真空度の調整には、ポンプなどで試料室内の空気を吸引・排気する必要があるため、所望の真空度に到達するまでにはある程度の時間がかかる。このため、試行錯誤により条件を最適化しようとすれば、真空度を何度も変更することになり、その度にポンプを作動させて指定した真空度に至るまで操作者は待たなくてはならない。このように低真空観察における真空度の変更は、他のパラメータと比較して長時間を要し、変更完了まで観察が行えない。また実際に指定した条件で結像を行い、得られた観察像を見て判断しなければならないため、作業の間は操作者が離れられず手間がかかる上作業効率が悪かった。以上のように、低真空観察は像観察条件の設定作業が一般の電子顕微鏡よりも増して困難であった。
【０００９】
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、低真空観察を容易に行える電子顕微鏡、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提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載される電子顕微鏡は、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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡であって、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する簡易像観察条件設定手段と、前記表示部に含まれ、前記簡易像観察条件設定手段で設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に撮像された試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を表示するための第２表示領域と、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択するための観察モード設定手段と、を備え、前記観察モード設定手段で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定された複数の異なる簡易像観察条件に基づいて簡易的に撮像され、前記第２表示領域で表示された試料の同一観察位置における前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択することで、前記選択された簡易観察像に対応する像観察条件を設定し、観察像を撮像するよう制御されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の電子顕微鏡は、請求項１に加えて、前記試料指定手段で指定する試料の特性は、試料の材質を含んでおり、複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、前記記憶された簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、簡易像観察条件として設定することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に記載の電子顕微鏡は、請求項１から２に加えて、像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定可能な個別条件設定手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の請求項４に記載の電子顕微鏡は、請求項１から３のいずれかに一に加えて、撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整可能な調整手段を備える。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項５に記載の電子顕微鏡は、請求項１から４のいずれかに一に加えて、前記第２表示領域において、複数の簡易観察像を同時に一覧表示可能とすることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項６に記載の電子顕微鏡は、請求項１から５のいずれか一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作方法であって、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試 料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択し、前記選択された観察モードにおいて、位置決めされた試料の観察位置にて、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する工程と、設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を撮像する工程と、前記撮像された複数の簡易観察像を前記表示部の第２表示領域に表示する工程と、前記第２表示領域で表示された前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択する工程と、前記選択された簡易観察像を撮像した際の前記簡易像観察条件を像観察条件として設定し、観察像を撮像する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の請求項８に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７に加えて、前記撮像された複数の簡易観察像が前記表示部の第２表示領域に一覧表示されることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項９に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７または８に加えて、前記簡易像観察条件を設定する工程が、試料の特性を指定する工程と、前記指定された試料の特性に基づき、予め登録された試料の特性に対応する簡易像観察条件の中から該当する簡易像観察条件を選択する工程と、前記選択された条件を簡易像観察条件として設定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、本発明の請求項１０に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から９のいずれかに一に加えて、試料の特性を指定する工程は、試料の特性として少なくとも蒸発防止を要するかあるいはチャージアップ防止を要するかの指定を含むことを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、本発明の請求項１１に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項１０に加えて、前記試料の特性を指定する工程が、試料の材質を指定する工程であり、複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、記憶された前記簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、前記簡易像観察条件として設定することを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、本発明の請求項１２に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１１のいずれかに一に加えて、像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定する工程を更に備えることを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、本発明の請求項１３に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１２のいずれかに一に加えて、撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整を行う工程を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、本発明の請求項１４に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１３のいずれかに一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項１５に記載の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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作をコンピュータに実行させるための電子顕微鏡の操作プログラムであって、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択する機能と、前記観察モード選択機能で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定され、真空度をパラメータに含む試料の同一観察位置における複数の簡易像観察条件を複数組予め記憶可能であり、予め記憶された前記複数組の像観察条件の一の組に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し前記表示部に表示するプレビュー機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の請求項１６に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５に加えて、複数の材質に対応して複数の像観察条件を予め記憶可能であり、複数の材質から一の材質を設定する材質設定手段を備えると共に、前記材質設定手段によって複数の材質から一の材質を設定されたとき、前記設定された一の材質に対応する一の組の像観察条件に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し、表示部に表示するプレビュー機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２６】
さらにまた、本発明の請求項１７に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１６に加えて、前記材質設定手段は、少なくとも蒸発防止を必要とする材質とチャージアップ防止を必要とする材質とを複数の材質に含むことを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、本発明の請求項１８に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５から１７のいずれかに一に加えて、複数の像観察条件は、真空度を一定条件とし他のパラメータを複数条件組み合わせる少なくとも一の像観察条件を含むことを特徴とする。
【００２８】
さらにまた、本発明の請求項１９に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５から１８のいずれかに一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の請求項２０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１５から１９のいずれかに記載した電子顕微鏡の操作プログラムを記録したことを特徴とする。
【００３０】
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、ＤＶＤ−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。
【発明の実施の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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、詳細説明を随時省略する。
【００３３】
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。
【００３４】
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１２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１２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［試料台］
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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
［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。
【００５１】
図２〜図１２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
［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。
【００５５】
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。
【００５６】
“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。
【００５７】
［第一のオート観察モード］
（試料分類ステップ）
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
［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ど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。
【００６７】
［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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
［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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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すれば、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。
【００８６】
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。
【００８７】
簡易像観察条件として、例えば真空度を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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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。
【００９４】
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でど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。
【００９５】
（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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
［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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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）」のラジオボタン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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
［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。
【０１１２】
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。観察像の表示において、チェック欄“オーバーレンジチェック”（オーバーレンジ抽出設定手段）６０１ｅをチェックすることによって、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することによって抽出するオーバーレンジ抽出表示が設定される。
【０１１３】
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６０３ｂ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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
“ｅプレビュー”ボタン（プレビュー設定手段）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。
【発明の効果】
【０１１６】
以上説明したように、本発明の電子顕微鏡、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によれば、低真空観察のための像観察条件の設定を容易に行うことができる。それは、本発明の電子顕微鏡、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が、低真空観察に適した複数の簡易観察像を取得して一覧表示可能なプレビュー機能を備えているためである。操作者は一覧表示された簡易観察像を対比して所望のイメージを選択でき、これによって適切な像観察条件を設定できる。この方法であれば得られる画像イメージを視覚的に把握できるので、初心者であっても感覚的に使用できる。また簡易像観察条件は自動的に設定することができるので、操作者は特別な知識を必要とせず、手間もかからずに短時間で最適な観察条件の設定が可能となる。
【０１１７】
さらに、プレビュー動作によって一連の簡易観察像が連続して取得できるので、時間のかかる作業を一括して自動的に行うことにより、効率的な利用が図れるというメリットもある。従来は一枚の画像を得るための数分間、電子顕微鏡の前で操作者は待つ必要があったが、複数の画像を自動的に取得できる本発明によれば、時間のかかる作業をまとめて自動で行わせることができる。操作者にとっては、数分間程度の待ち時間が断続的に複数回発生するよりも、まとめて数十分間の待ち時間とした方が、その時間を他の作業に費やすことができ、より効率的である。さらにまた、真空度のパラメータを固定にした簡易像観察条件を設定すれば、真空引きのための時間が不要となり、短時間で簡易観察像を取得できる。このように本発明によれば、低真空観察を容易に実行できる操作環境が提供され、操作者は高真空観察が困難な試料でも容易に観察できる。
【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。
【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
【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】
電子顕微鏡は高真空下で観察を行うのが一般的であるが、低真空で観察可能な電子顕微鏡（例えば低真空ＳＥＭ）も開発されている（例えば特許文献２）。低真空観察は、電子顕微鏡の試料室内の真空度を低くすることで、試料のチャージアップ、揮発成分の蒸発等を防止して観察するものである。これによって、水分や油分を含んでいる試料や、ガス放出の多い試料といった、通常の高真空ＳＥＭによる高真空観察では観察が困難な試料でも観察が可能となる。
【特許文献１】
特開２００１−３３８６０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８９１２９号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電子顕微鏡の操作は一般に困難である上、特に低真空観察においては、真空度というパラメータが更に加わるため、設定がより困難になるという問題があった。ＳＥＭやＴＥＭ等の電子顕微鏡は、光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等他の拡大観察装置に比べ、一般に操作手順が分かり難い。電子顕微鏡で像を観察する際には像観察条件を設定する必要があるが、設定・調整項目が多い上、試料や観察目的に応じた適切な像観察条件に設定しなければならず、初心者には敷居が高い。試料室内の真空度を変更する低真空観察においては、通常の高真空観察に加えて更に真空度というパラメータが付加されるため、ただでさえ困難な像観察条件の設定が更に困難となる。そのためＳＥＭの操作は熟練した専門のオペレータが行うことが多かった。
【０００７】
特に低真空観察では通常の高真空観察に比べて試料室内に気体分子が多く、これに電子が衝突することで信号量が減るため、結像は通常よりも難しくなる。真空度を下げすぎると観察が難しくなるため、低真空においても出来るだけ真空度を上げて観察をする方が望ましい。このため、低真空観察では許容範囲内で真空度やその他の条件を変えながら、観察が可能な限界の条件で観察を行う必要がある。最適な条件の設定には、真空度等の各パラメータが画像にどのような影響を与えるか知っていなければならず、熟練者でなければ難しい。
【０００８】
また最適な像観察条件を得るまでには、試行錯誤を繰り返しながら調整を繰り返す必要があるが、低真空観察では真空度を変えて撮像するため、真空度を変える作業に時間がかかるという問題もある。真空度の調整には、ポンプなどで試料室内の空気を吸引・排気する必要があるため、所望の真空度に到達するまでにはある程度の時間がかかる。このため、試行錯誤により条件を最適化しようとすれば、真空度を何度も変更することになり、その度にポンプを作動させて指定した真空度に至るまで操作者は待たなくてはならない。このように低真空観察における真空度の変更は、他のパラメータと比較して長時間を要し、変更完了まで観察が行えない。また実際に指定した条件で結像を行い、得られた観察像を見て判断しなければならないため、作業の間は操作者が離れられず手間がかかる上作業効率が悪かった。以上のように、低真空観察は像観察条件の設定作業が一般の電子顕微鏡よりも増して困難であった。
【０００９】
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、低真空観察を容易に行える電子顕微鏡、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提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載される電子顕微鏡は、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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡であって、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する簡易像観察条件設定手段と、前記表示部に含まれ、前記簡易像観察条件設定手段で設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に撮像された試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を表示するための第２表示領域と、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択するための観察モード設定手段と、を備え、前記観察モード設定手段で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定された複数の異なる簡易像観察条件に基づいて簡易的に撮像され、前記第２表示領域で表示された試料の同一観察位置における前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択することで、前記選択された簡易観察像に対応する像観察条件を設定し、観察像を撮像するよう制御されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の電子顕微鏡は、請求項１に加えて、前記試料指定手段で指定する試料の特性は、試料の材質を含んでおり、複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、前記記憶された簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、簡易像観察条件として設定することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に記載の電子顕微鏡は、請求項１から２に加えて、像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定可能な個別条件設定手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の請求項４に記載の電子顕微鏡は、請求項１から３のいずれかに一に加えて、撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整可能な調整手段を備える。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項５に記載の電子顕微鏡は、請求項１から４のいずれかに一に加えて、前記第２表示領域において、複数の簡易観察像を同時に一覧表示可能とすることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項６に記載の電子顕微鏡は、請求項１から５のいずれか一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作方法であって、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試 料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択し、前記選択された観察モードにおいて、位置決めされた試料の観察位置にて、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する工程と、設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を撮像する工程と、前記撮像された複数の簡易観察像を前記表示部の第２表示領域に表示する工程と、前記第２表示領域で表示された前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択する工程と、前記選択された簡易観察像を撮像した際の前記簡易像観察条件を像観察条件として設定し、観察像を撮像する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の請求項８に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７に加えて、前記撮像された複数の簡易観察像が前記表示部の第２表示領域に一覧表示されることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項９に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７または８に加えて、前記簡易像観察条件を設定する工程が、試料の特性を指定する工程と、前記指定された試料の特性に基づき、予め登録された試料の特性に対応する簡易像観察条件の中から該当する簡易像観察条件を選択する工程と、前記選択された条件を簡易像観察条件として設定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、本発明の請求項１０に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から９のいずれかに一に加えて、試料の特性を指定する工程は、試料の特性として少なくとも蒸発防止を要するかあるいはチャージアップ防止を要するかの指定を含むことを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、本発明の請求項１１に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項１０に加えて、前記試料の特性を指定する工程が、試料の材質を指定する工程であり、複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、記憶された前記簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、前記簡易像観察条件として設定することを特徴とする。
【００２１】
さらにまた、本発明の請求項１２に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１１のいずれかに一に加えて、像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定する工程を更に備えることを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、本発明の請求項１３に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１２のいずれかに一に加えて、撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整を行う工程を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、本発明の請求項１４に記載の電子顕微鏡の操作方法は、請求項７から１３のいずれかに一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項１５に記載の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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作をコンピュータに実行させるための電子顕微鏡の操作プログラムであって、観察モードとして、位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モードのいずれかを選択する機能と、前記観察モード選択機能で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定され、真空度をパラメータに含む試料の同一観察位置における複数の簡易像観察条件を複数組予め記憶可能であり、予め記憶された前記複数組の像観察条件の一の組に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し前記表示部に表示するプレビュー機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の請求項１６に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５に加えて、複数の材質に対応して複数の像観察条件を予め記憶可能であり、複数の材質から一の材質を設定する材質設定手段を備えると共に、前記材質設定手段によって複数の材質から一の材質を設定されたとき、前記設定された一の材質に対応する一の組の像観察条件に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し、表示部に表示するプレビュー機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００２６】
さらにまた、本発明の請求項１７に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１６に加えて、前記材質設定手段は、少なくとも蒸発防止を必要とする材質とチャージアップ防止を必要とする材質とを複数の材質に含むことを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、本発明の請求項１８に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５から１７のいずれかに一に加えて、複数の像観察条件は、真空度を一定条件とし他のパラメータを複数条件組み合わせる少なくとも一の像観察条件を含むことを特徴とする。
【００２８】
さらにまた、本発明の請求項１９に記載の電子顕微鏡の操作プログラムは、請求項１５から１８のいずれかに一に加えて、前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の請求項２０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１５から１９のいずれかに記載した電子顕微鏡の操作プログラムを記録したことを特徴とする。
【００３０】
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、ＤＶＤ−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。
【発明の実施の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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、詳細説明を随時省略する。
【００３３】
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。
【００３４】
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１２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１２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［試料台］
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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
［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。
【００５１】
図２〜図１２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
［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。
【００５５】
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。
【００５６】
“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。
【００５７】
［第一のオート観察モード］
（試料分類ステップ）
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
（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。
【００６５】
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。
【００６６】
［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ど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。
【００６７】
［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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
［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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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すれば、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。
【００８６】
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。
【００８７】
簡易像観察条件として、例えば真空度を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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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。
【００９４】
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でど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。
【００９５】
（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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
（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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
［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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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）」のラジオボタン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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
［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。
【０１１２】
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。観察像の表示において、チェック欄“オーバーレンジチェック”（オーバーレンジ抽出設定手段）６０１ｅをチェックすることによって、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することによって抽出するオーバーレンジ抽出表示が設定される。
【０１１３】
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６０３ｂ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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
“ｅプレビュー”ボタン（プレビュー設定手段）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。
【発明の効果】
【０１１６】
以上説明したように、本発明の電子顕微鏡、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によれば、低真空観察のための像観察条件の設定を容易に行うことができる。それは、本発明の電子顕微鏡、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が、低真空観察に適した複数の簡易観察像を取得して一覧表示可能なプレビュー機能を備えているためである。操作者は一覧表示された簡易観察像を対比して所望のイメージを選択でき、これによって適切な像観察条件を設定できる。この方法であれば得られる画像イメージを視覚的に把握できるので、初心者であっても感覚的に使用できる。また簡易像観察条件は自動的に設定することができるので、操作者は特別な知識を必要とせず、手間もかからずに短時間で最適な観察条件の設定が可能となる。
【０１１７】
さらに、プレビュー動作によって一連の簡易観察像が連続して取得できるので、時間のかかる作業を一括して自動的に行うことにより、効率的な利用が図れるというメリットもある。従来は一枚の画像を得るための数分間、電子顕微鏡の前で操作者は待つ必要があったが、複数の画像を自動的に取得できる本発明によれば、時間のかかる作業をまとめて自動で行わせることができる。操作者にとっては、数分間程度の待ち時間が断続的に複数回発生するよりも、まとめて数十分間の待ち時間とした方が、その時間を他の作業に費やすことができ、より効率的である。さらにまた、真空度のパラメータを固定にした簡易像観察条件を設定すれば、真空引きのための時間が不要となり、短時間で簡易観察像を取得できる。このように本発明によれば、低真空観察を容易に実行できる操作環境が提供され、操作者は高真空観察が困難な試料でも容易に観察できる。
【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。
【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
Claims (20)
- 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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡であって、
位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する簡易像観察条件設定手段と、
前記表示部に含まれ、前記簡易像観察条件設定手段で設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に撮像された試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を表示するための第２表示領域と、
観察モードとして、
位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、
位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モード
のいずれかを選択するための観察モード設定手段と、
を備え、
前記観察モード設定手段で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定された複数の異なる簡易像観察条件に基づいて簡易的に撮像され、前記第２表示領域で表示された試料の同一観察位置における前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択することで、前記選択された簡易観察像に対応する像観察条件を設定し、観察像を撮像するよう制御されることを特徴とする電子顕微鏡。 - 前記試料指定手段で指定する試料の特性は、試料の材質を含んでおり、複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、記憶された前記簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、簡易像観察条件として設定することを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
- 前記像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定可能な個別条件設定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子顕微鏡。
- 前記撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整可能な調整手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の電子顕微鏡。
- 前記第２表示領域において、前記複数の簡易観察像を同時に一覧表示可能とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載の電子顕微鏡。
- 前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一に記載の電子顕微鏡。
- 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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作方法であって、
観察モードとして、
位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、
位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モード
のいずれかを選択し、前記選択された観察モードにおいて、位置決めされた試料の観察位置にて、少なくとも真空度の設定を含む複数の異なる簡易像観察条件を設定する工程と、
設定された前記複数の簡易像観察条件に基づいて、簡易的に試料の同一観察位置における複数の簡易観察像を撮像する工程と、
前記撮像された複数の簡易観察像を前記表示部の第２表示領域に表示する工程と、
前記第２表示領域で表示された前記複数の簡易観察像から所望の簡易観察像を選択する工程と、
前記選択された簡易観察像を撮像した際の前記簡易像観察条件を像観察条件として設定し、観察像を撮像する工程と、
を備えることを特徴とする電子顕微鏡の操作方法。 - 撮像された前記複数の簡易観察像が前記表示部の第２表示領域に一覧表示されることを特徴とする請求項７記載の電子顕微鏡の操作方法。
- 前記簡易像観察条件を設定する工程が、
試料の特性を指定する工程と、
前記指定された試料の特性に基づき、予め登録された試料の特性に対応する簡易像観察条件の中から該当する簡易像観察条件を選択する工程と、
前記選択された条件を簡易像観察条件として設定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の電子顕微鏡の操作方法。 - 試料の特性を指定する工程は、試料の特性として少なくとも蒸発防止を要するかあるいはチャージアップ防止を要するかの指定を含むことを特徴とする請求項７から９のいずれか一に記載の電子顕微鏡の操作方法。
- 前記試料の特性を指定する工程が、試料の材質を指定する工程であり、
複数の材質に対応して複数の簡易像観察条件を予め記憶しておき、記憶された前記簡易像観察条件の中から指定された試料の材質に対応する簡易像観察条件を呼び出し、前記簡易像観察条件として設定することを特徴とする請求項１０記載の電子顕微鏡の操作方法。 - 前記像観察条件として、試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、真空度の内少なくともいずれかを設定する工程を更に備えることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一に電子顕微鏡の操作方法。
- 前記撮像された観察像に対して、少なくともフォーカス、明るさ、コントラスト、倍率、視野移動のいずれかの項目について、必要に応じて調整を行う工程を更に備えることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一に記載の電子顕微鏡の操作方
- 前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする請求項７から１３のいずれか一に記載の電子顕微鏡の操作方法。
- 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、観察位置を位置決めされた試料に照射し、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、観察像を結像し表示部に表示可能な電子顕微鏡の操作をコンピュータに実行させるための電子顕微鏡の操作プログラムであって、
観察モードとして、
位置決めされた試料の観察位置において、真空度を一定とし、加速電圧を調整した複数の簡易像観察条件を設定する第一の観察モードと、
位置決めされた試料の観察位置において、少なくとも真空度を、前記第一の観察モードにて設定される真空度よりも低く、且つ複数の異なる真空度に調整した複数の簡易像観察条件を設定する第二の観察モード
のいずれかを選択する機能と、
前記観察モード選択機能で選択されたいずれかの観察モードにおいて設定され、真空度をパラメータに含む試料の同一観察位置における複数の簡易像観察条件を複数組予め記憶可能であり、予め記憶された前記複数組の像観察条件の一の組に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し前記表示部に表示するプレビュー機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする電子顕微鏡の操作プログラム。 - 複数の材質に対応して複数の像観察条件を予め記憶可能であり、
複数の材質から一の材質を設定する材質設定手段を備えると共に、
前記材質設定手段によって複数の材質から一の材質を設定されたとき、前記設定された一の材質に対応する一の組の像観察条件に基づいて複数の観察像を簡易的に結像し、前記表示部に表示するプレビュー機能をコンピュータに実現させることを特徴とする請求項１５に記載の電子顕微鏡の操作プログラム。 - 前記材質設定手段は、少なくとも蒸発防止を必要とする材質とチャージアップ防止を必要とする材質とを複数の材質に含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子顕微鏡の操作プログラム。
- 前記複数の像観察条件は、真空度を一定条件とし他のパラメータを複数条件組み合わせる少なくとも一の像観察条件を含むことを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一に記載の電子顕微鏡の操作プログラム。
- 前記第二の観察モードとして更に、試料の種別に応じて、水分を含む試料の観察に対応するモードと、水分を含まない試料の観察に対応するモードのいずれかを選択可能としてなることを特徴とする請求項１５から１８のいずれか一に記載の電子顕微鏡の操作プログラム。
- 請求項１５から１９のいずれか一に記載した電子顕微鏡の操作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。
Priority Applications (2)
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