JP5084528B2

JP5084528B2 - 電子顕微鏡の制御装置及び制御方法

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Publication number: JP5084528B2
Application number: JP2008014146A
Authority: JP
Inventors: 有子清水; 泰都竹; 利治小林
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: JP2009176572A

Description

本発明は、電子顕微鏡の制御装置及び制御方法に関するものであり、特に、観察時における顕微像の移動操作（視野移動操作）を容易にする電子顕微鏡の制御装置及び制御方法に関する。

透過型電子顕微鏡による試料観察において、顕微像の移動（視野移動）には偏向器による電子線の偏向、或いは試料ステージの移動を用いるのが一般的である。

具体的には、例えば偏向器を調整して顕微像を移動させる場合、オペレータは操作盤から偏向器の設定座標値を入力する。透過型電子顕微鏡の制御装置は入力値に応じた電流を偏向器に加え、この電流に応じた磁場により電子線を偏向させる。試料ステージの場合も同様に、オペレータは試料ステージを駆動させるための座標値を入力し、試料ステージはこの座標値に応じてモーター等の駆動手段により移動する。

試料上の所望の位置を観察するためには上記のような操作が必要であるが、この移動を容易にする装置が特許文献１に開示されている。この装置は走査型電子顕微鏡を用いた不良検査装置であり、パターニングされた試料の設計図の画像と、この設計図に基づき製作された試料の観察画像を表示する。設計図の画像にはパターンの位置を示すための設計座標系が定義されており、一方、試料を装着したステージにも固有のステージ座標系が定義されている。そして特定のパターンに対して、設計座標系における座標値とステージ座標系における座標値との相関を得るための変換行列を得る。この変換行列を用いると、例えば画像上の設計図を移動させた場合、その表示画面に追随してステージが移動する。
特開２００５−３３８０４３号公報

このように、従来の透過型電子顕微鏡では各偏向器や試料ステージ（以下、これらを視野移動ツールと称する）に入力する各入力値は互いに独立であり相関が無い。また各入力値の単位系も異なる。さらに、顕微像の移動量は倍率に関わらず入力値に対して一定である。従って、ある倍率においてオペレータが顕微像を移動させて所望の領域を観察したい場合、何れの視野移動ツールがその移動に適しているのかを判別するのが困難である。つまり、指定した視野移動ツールによって顕微像を過剰に移動させてしまった結果、所望の観察領域を見失ってしまう場合や、逆に、移動が足らずに別の視野移動ツールを用いなければならない場合がある。前者の場合は観察の継続が不可能になる恐れがあり、後者の場合は観察時間の長期化に繋がる。

また、上記不良検査装置に適用された技術は、顕微像の移動を担うツールが複数あるような電子顕微鏡には適用出来ない。

そこで本発明は上記の実状に鑑み、顕微像の移動操作を容易にする電子顕微鏡の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明の電子顕微鏡の制御装置は、座標値を設定することで顕微像の移動を行う視野移動ツールを複数備えた電子顕微鏡において、前記座標値を、該座標値が属する前記視野移動ツールに設定する座標値設定手段と、前記座標値設定手段によって設定された各視野移動ツールの座標値と該座標値を設定して得られた顕微像の画像とを記憶する記憶手段と、複数の前記視野移動ツールの１つを基準視野移動ツールとし、前記基準視野移動ツールの座標系を基準座標系に指定する基準座標指定手段と、前記基準視野移動ツール以外の各視野移動ツールの座標値を、前記基準座標系で表される変換座標値に変換する第１座標値変換手段と、オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された前記変換座標値を前記指定された視野移動ツールの座標値に変換し、前記座標値設定手段に入力する第２座標値変換手段と、を備えることを特徴とする。

前記第１座標値変換部は、更に、前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って前記画像を得たときの、前記複数の異なる座標値間の変化量を、座標値変化量として算出する座表値変化量算出部と、前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って得られた同一の観察領域を含む複数の前記画像において、前記基準座標系における前記観察領域の移動量を算出する移動量算出手段と、を含んでも良い。

この場合、前記第１座標値変換手段は、任意の視野移動ツールが基準視野移動ツールに指定された場合、前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、その他の視野移動ツールの座標値を前記変換座標値に変換する。そして、オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、前記第２座標値変換手段は更新された変換座標値を前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、前記指定された視野移動ツールの前記座標値に変換する。

本発明の電子顕微鏡の制御方法は、座標値を設定することで顕微像の移動を行う視野移動ツールを複数備えた電子顕微鏡において、（１）前記座標値を、該座標値が属する前記視野移動ツールに設定し、（２）設定された各視野移動ツールの座標値と、該座標値を設定して得られた顕微像の画像とを記憶し、（３）複数の前記視野移動ツールの１つを基準視野移動ツールとして、前記基準視野移動ツールの座標系を基準座標系に指定し、（４）前記基準視野移動ツール以外の各視野移動ツールの座標値を、前記基準座標系で表される変換座標値に変換し、（５）オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された前記変換座標値を前記指定された視野移動ツールの座標値に変換し、且つ設定することを特徴とする。

上記制御方法は更に、（６）前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って前記画像を得たときの、前記複数の異なる座標値間の変化量を、座標値変化量として算出し、（７）前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って得られた同一の観察領域を含む複数の前記画像において、前記基準座標系における前記観察領域の移動量を算出し、（８）任意の視野移動ツールが基準視野移動ツールに指定された場合、前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、その他の視野移動ツールの座標値を前記変換座標値に変換し、（９）オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された変換座標値を前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、前記指定された視野移動ツールの前記座標値に変換する、各工程を有しても良い。

本発明の電子顕微鏡の制御装置及び制御方法では、顕微像の移動を行う複数の視野移動ツールに対して、１つの座標系で表された座標値を用いる。従って、何れの視野移動ツールを指定して顕微像の移動を行っても同一の移動作用が得られるようになる。オペレータはその移動に対してどの視野移動ツールを使用するかを決定するが、個々の視野移動ツールの移動量を計算する必要が無い。従って電子顕微鏡の操作が容易になる。

本発明に係る電子顕微鏡制御装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電子顕微鏡制御装置の構成図である。図２は図１に示した座標値制御部１０の機能ブロック図であり、この座標値制御部１０は後述する座標値変換処理を行う。

制御装置１は、コンピュータを構成するＣＰＵ（中央演算処理装置）１１と、メモリやハードディスク等の記憶手段１２とを備え、そのインターフェースであるマウスやキーボード等の入力部１３と、および表示部１４、さらに透過型電子顕微鏡２の制御を行う座標値制御部１０を備える。

座標値制御部１０はＣＰＵ１１から制御され、第１座標値設定手段４０−１、第２座標値設定手段４０−２、第３座標値設定手段４０−３、第１座標値設定手段４０−４、第５座標値設定手段４０−５と、と、基準座標指定手段４１と、座標値変化量算出手段４２と、移動量算出手段４３と、第１座標値変換手段４４と、第２座標値変換手段４５とを備える。なお、各座標値設定手段は図２に示すように、それぞれ後述する第１乃至第５視野移動ツール或いはＴＥＭ電源・制御部３４に設けられても良い。

座標値制御部１０は、透過型電子顕微鏡２に搭載された撮像装置３２（例えばＣＣＤカメラ）に接続して撮像装置３２を制御し、この撮像装置３２から出力する画像データの受信を行う。受信した画像データは、撮影時に設定された視野移動ツール（後述）の座標値と共に記憶手段に記憶され、表示部１４において画像として表示される。この画像データは後述する座標変換処理に用いられる。

表示部１４は上述した画像を表示する以外に、透過型電子顕微鏡２の各レンズの設定値と、偏向器、撮像装置等から構成される複数の視野移動ツールの座標値、或いは当該座標値が後述の基準座標系で表された座標値とを表示する。これらの設定値及び座標値及びオペレータが指定する視野移動ツールは、入力部１３から値等を入力することにより変更可能であり、この入力値に基づいて透過型電子顕微鏡２の倍率や顕微像等の移動を行う。

透過型電子顕微鏡２は、光軸２０上に電子線２１を出射する電子銃２２と、ビーム偏向器２３と、集束レンズ２４と、試料ステージ２５と、イメージ偏向器２６と、対物レンズ２７と、対物レンズ偏向器２８と、中間レンズ２９と、投影レンズ３０と、観察面３１と、撮像装置３２とを備える。試料３３を装着する試料ステージ２５は光軸２０に垂直な面内において移動可能である。

ＴＥＭ電源・制御部３４は各レンズ２４、２７、２９、３０および各偏向器２３、２６、２８に電流又は電圧を印加するための電源部（図示せず）と、試料ステージ２５の移動制御部（図示せず）を備える。これらは制御装置１から制御される。

電子銃２２から出射した電子線２１は加速された後、集束レンズ２４によって集束され、さらに試料３３に照射される。透過型電子顕微鏡２の場合、電子線２１は試料３３を透過し、更に対物レンズ２７によってその後方に顕微像を形成する。この顕微像は中間レンズ２９及び投影レンズ３０よって拡大され、観察面３１に投影される。

投影された像は撮像装置３２によって撮像され、１つの平面座標系に配列された画像データとして制御装置１に出力される。制御装置１に受信された当該画像データは記憶手段１２に記憶され、表示部１４において当該画像データに基づく画像が表示される。

撮像装置３２は、制御装置１からの制御信号によって、読み出し領域（ＲｅｇｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｅｓｔ：ＲＯＩ）が指定された場合、この指定領域のみの画像データを出力する。なお、制御装置１からの制御信号によってビンニング処理が行われた場合、撮像装置３２は当該平面座標系において設定される画像データ領域のサイズを変更して制御装置１に出力する。例えば、ｕ×ｖのビンニング処理が行われたとすると、上記平面座標系において画像データの配列は、ビンニング処理を行わない画像データの配列に比べて、（１／ｕ）×（１／ｖ）の領域に設定されることになる。

ビーム偏向器２３、イメージ偏向器２６、対物レンズ偏向器２８は、これらは観察面３１に投影される顕微像の移動を行う。図１に示すように、ビーム偏向器２３は電子銃２２と試料３３の間に設けられ、イメージ偏向器２６は試料３３と対物レンズ２７の間に設けられ、更に対物レンズ偏向器２８は対物レンズ２７の後方に設けられる。なお、これらの偏向器は磁場或いは電場の何れか、又はこれらの重畳場が用いられる。

各偏向器２３、２６、２８は光軸２０に対して直交する方向に電子線２１を偏向する。この偏向の程度及び方向は観察状況に応じて任意に設定できなければならない。

このような偏向を行うため、各偏向器には少なくとも２つの独立変数を座標値とした座標系が定義される。例えば、ビーム偏向器２３に定義された座標系において所定の座標値が設定された場合、ビーム偏向器２３はその座標値に応じた磁場（電場）を生じて電子ビームを偏向する。この偏向は電子線２１の試料面に対する入射位置を変える。

ところで透過型電子顕微鏡においては、ビーム偏向器２３により試料への電子ビーム入射位置を変えただけでは照射される位置（領域）が変わるだけであって観察面３１に投影される像が移動することはない。しかしながら試料の下方に配置される例えばイメージシフト偏向器２６をビーム偏向器２３と連動させ、ビーム偏向器２３により照明される領域が移動するのに応じてその照明される領域の移動を打ち消す方向に観察面３１に投影される像をイメージ偏向器２６により移動させれば、照明される領域が移動してもその移動先の領域の像が観察面３１の中心に常に表示される。即ち、見かけ上、ビーム偏向器２３により像が移動するような制御が可能である。このようにイメージ偏向器２６との連携が条件であるが、ビーム偏向器２３も視野移動を行うことができると見なせるので、本明細書ではビーム偏向器も視野移動ツールの一つとして扱うこととする。

同様に、イメージ偏向器２６にはイメージ偏向器座標系が、対物レンズ偏向器２８には対物レンズ偏向器座標系が定義され、設定された座標値に応じて電子線２１を偏向し、観察面３１に投影される顕微像を移動させる。

試料ステージ２５は光軸２０に対して垂直な平面内を移動する。上記偏向器２３、２６、２８と同様に、試料ステージ２５にも２つの変数からなる座標系が定義されており、この座標系における座標値を指定することで、試料は所定の位置に移動する。この試料の移動により、観察面３１に投影された顕微像は移動する。

以上の構成において、本実施形態の座標値変換処理（キャリブレーション）について説明する。

上述のように、ビーム偏向器２３、イメージ偏向器２６、対物レンズ偏向器２８、試料ステージ２５、撮像装置３２の各座標系に定義される座標値を変更することで、観察面３１に投影された顕微像は移動する。そこで、ビーム偏向器２３、イメージ偏向器２６、対物レンズ偏向器２８、試料ステージ２５をそれぞれ、座標値を有する第１視野移動ツール５３、第２視野移動ツール５５、第３視野移動ツール５６、第４視野移動ツール５８とする。

また、撮像装置３２に対しても、読み出し領域（ＲＯＩ）の変更によって、表示部１５に表示される顕微像は移動するので、やはり視野移動ツールとみなせる。そこで、撮像装置３２を上記と同様に、座標値を有する第５視野移動ツール６２とする。

図３は、座標値変換処理の一例として、第１視野移動ツール５３から第４視野移動ツール５８までの各座標値を第５視野移動ツール６２の座標系で順番に表す座標値変換処理を示すフローチャートである。ただし、処理を始める視野移動ツールの順序は図３の例に限るものではない。

座標値変換処理の概略は下記の通りである。

制御装置１は、各視野移動ツールのうちの何れか１つを基準視野移動ツールとして、他の視野移動ツールの座標値を基準視野移動ツールの座標系（基準座標系）で表す座標値に変換する。

また、当該基準座標系で表された座標値を変更した場合、その変更値を、オペレータが指定する視野移動ツールの座標値に逆変換し、逆変換した座標値を当該視野移動ツールに設定する。

さらに、基準座標系となる視野移動ツールを変更し、変更した基準座標系で他の視野移動ツールの座標値を表し、その座標値が変更された場合は当該変更値をオペレータが指定する視野移動ツールの座標値に逆変換し、逆変換した座標値を当該視野移動ツールに設定する。

以上に述べた座標値変換処理の詳細を図２、３を参照して説明する。

まずＣＰＵ１１は、透過型電子顕微鏡２に対して初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定において、各レンズ２４、２７、２９、３０の電流値は、電子顕微鏡２の倍率がＭとなるように設定される。そして、観察面３１上で所望の顕微像が得られるように、入力部１３から座標値を入力し、各座標値設定手段４０−１〜４０−５は入力された座標値を対応する各視野移動ツール４３、４５、４６、４８、５２に設定する。ここで、上記所望の顕微像が得られたときの第１視野移動ツール５３の座標値を（ｄ_１ｘ，ｄ_１ｙ）、第２視野移動ツール５５の座標値を（ｄ_２ｘ，ｄ_２ｙ）、第３視野移動ツール５６の座標値を（ｄ_３ｘ，ｄ_３ｙ）、第４視野移動ツール５８の座標値を（ｄ_４ｘ，ｄ_４ｙ）、第５視野移動ツール６２（撮像装置３２）の座標値を（ｄ_５ｘ，ｄ_５ｙ）とする。また、ＣＰＵ１１は最初の基準座標ツール（第１基準視野移動ツール）として第５視野ツールを指定する。何れの視野移動ツールが基準視野移動ツールに指定されたかの情報は基準座標指定手段４１に設定される。この情報は後述する第1座標値変換手段４４、第２座標値変換手段４５に用いられる。

このとき、第５視野移動ツール６２に対しては、制御装置１からｕ行ｖ列の読み出し領域が併せて設定される。従って、画像データは図４に示すように、第５視野移動ツール６２の座標系Ｘ_５‐Ｙ_５内で座標値（ｄ_５ｘ，ｄ_５ｙ）を中心として、Ｘ_５軸に対して−（ｕ／２）から＋（ｕ／２）、Ｙ_５軸に対して−（ｖ／２）から＋（ｖ／２）の領域Iに割当てられる。

次に、第５視野移動ツール６２の座標系で表すための第ｎ視野移動ツールを選択する（ステップＳ２）。本実施形態では説明の都合上、まずｎ＝１、即ち第１視野移動ツール５３を選択する。

第５視野移動ツール６２（撮像装置３２）によって試料を撮像し、観察面３１に投影された顕微像の画像５０（第１画像）と、この画像が得られたときに設定された各視野移動ツールの座標値とを記憶手段１２に記憶する（ステップＳ３）。図５には一例として得られた画像５０の模式図を示した。記憶手段１２に記憶された画像５０の画像データは表示部１５において表示される。

さらに、得られた画像５０の中から、座標変換処理の指標（マーカー）とする点Aを特定し、この点Ａの第５視野移動ツール６２で表される座標値

を画像５０の関連データとして記憶手段１２に記憶する（ステップＳ４）。

次に、第１視野移動ツール５３の座標値を（ｄ_１ｘ＋Δｄ_１ｘ，ｄ_１ｙ）に変更する（ステップＳ５）。この変更の際に入力される変更値は、オペレータが入力部１３から入力した値を用いるか、ＣＰＵ１１が予め記憶手段１２に記憶された規定値を用いる。この変更値はステップＳ１と同様に、第１座標値設定手段４０−１を介して第１視野移動ツール５３に設定される。なお、選択されていない他の視野移動ツールの座標値は変更しない。

さらに第５視野移動ツール６２（撮像装置３２）によって試料を撮像し、観察面３１に投影された顕微像の画像５１（第２画像）と、この画像が得られたときに設定された各視野移動ツールの座標値とを記憶手段１２に記憶する（ステップＳ６）。図６に示すように、第１視野移動ツール５３の座標値を変更した結果、顕微像は観察面３１上で矢印Ｐの方向に移動する。図６の模式図には、顕微像の移動を強調するため、画像５０を点線で示し、画像５０で示された点Ａの位置を白マルで示した。

そして、得られた画像５１において、移動した点Ａの、第５視野移動ツール６２における座標値

を算出し、この座標値を画像５１の関連データとして記憶手段１２に記憶する（ステップＳ７）。

次に、第１視野移動ツール５３の座標値を（ｄ_１ｘ，ｄ_１ｙ＋Δｄ_１ｙ）に変更し（ステップＳ８）、第５視野移動ツール６２（撮像装置３２）によって試料を撮像し、観察面３１に投影された顕微像の画像５２（第３画像）と、この画像が得られたときに設定された各視野移動ツールの座標値とを記憶手段１２に記憶する（ステップＳ９）。この時も、ステップＳ５の処理と同様に、選択されていない他の視野移動ツールの座標値は変更しない。

第１視野移動ツール５３の座標値の変更によって、顕微像は観察面３１上で移動する。ただし、移動する方向はステップＳ５の場合と異なり、顕微像は矢印Ｑの方向に移動する。図７は、このとき得られた画像５２の模式図である。このステップにおける顕微像の移動を強調するため、画像５０及び画像５１で示された点Ａの位置をそれぞれ三角、四角で示している。

そして、画像５２で示された点Ａの、第５視野移動ツール６２における座標値

を算出し、この座標値を画像５２の関連データとして記憶手段１２に記憶する（ステップＳ１０）。

この時点で、第１視野移動ツール５３の３つの座標値

と、それらに応じた点Aの第５視野移動ツール６２座標系における３つの座標値

が得られた。

次に、上記６つの座標値を用いて、第１視野移動ツール５３に対して任意の座標値を設定したときの顕微像の移動量を、第５視野移動ツール６２の座標系で表わす式を導出する（ステップＳ１１）。

この式の導出は、第１視野移動ツール５３の任意の座標値に応じて決定される点Ａの座標値を、第５視野移動ツール６２の座標系で表す座標値変換式の導出と等価である。従って求める変換式は、第１視野移動ツール５３の任意の座標値（Ｄ_１ｘ、Ｄ_１ｙ）と、それに応じた点Ａの第５視野移動ツール６２における座標値（Ｄ_５ｘ、Ｄ_５ｘ）とし、ステップＳ１の初期設定において設定した第１視野移動ツール５３、第５視野移動ツール６２の各座標値を用いた行列表記において、

を満たす。ここで、（１）式の行列Ｄ_１、Ｄ_５、Ｄ_１，０、Ｄ_５，０は、

であり、座標値変換行列Ｔ_１５は前述した第１視野移動ツール５３の３つの座標値と第５視野移動ツール６２の３つの座標値を用いて、

となる。

次に、第１視野移動ツール５３を設定する座標値を、第５視野移動ツール６２の座標系で表す（ステップＳ１２）。

第１視野移動ツール５３を設定する座標値を、第５視野移動ツール６２の座標系で表すには、（１）式の逆変換式を用いれば良い。この逆変換式は、

と表される。ここで、Ｔ_５１はＴ_１５の逆行列である。

このようにして式（４）を用いると、第１視野移動ツール５３を第５視野移動ツール６２の座標系で表された座標値で調整できることになる。即ち、オペレータが所望の領域に顕微像を移動させたい場合、画像上に定義された当該領域の座標値（第５視野移動ツール６２の座標系で表される座標値）を求め、その座標値を入力して第１視野移動ツール５３を指定すると、入力された座標値が第１視野移動ツール５３の座標値に変換され、変換された座標値が第１視野移動ツール５３に設定される。

上記ステップＳ１１及びＳ１２における処理は、座標値制御部１０において、次のように行われる。

ＣＰＵ１１は記憶手段１２に記憶された第１視野移動ツール５３の上記３つの座標値と、それらに応じた点Aの第５視野移動ツール６２座標系における上記３つの座標値を読み出す。

そして、ＣＰＵ１１は座標値変化量算出手段４２に、第１視野移動ツール５３の上記３つの座標値を与え、座標値変化量算出手段４２は各視野移動ツールの各座標置間の差（座標値変化量）を求める。

また、ＣＰＵ１１は移動量算出手段４３に、第５視野移動ツール６２の上記３つの座標値を与え、移動量算出手段４３は各座標値の差（顕微像移動量）を求める。

第１座標値変換手段４４は、基準座標指定手段４１から得られた基準視野移動ツールが何れであるかの情報と、式（１）に基づき、第１視野移動ツール５３に設定されている座標値を基準視野移動ツールの座標系で表す。この座標値は表示部１４に表示され、また入力部１３から変更可能である。更には、オペレータが入力部１３から指定した視野移動ツール表示部１４に表示される。

基準視野移動ツールの座標系で表された第１視野移動ツール５３の座標値を変更した場合、その変更値は表示部１４に表示される。また当該変更値は、第２座標値変換手段４５によって、座標値変化量と、顕微像移動量と、逆変換式（４）とを用いて、その変更値を本来属している視野移動ツールの座標系で表す座標値、即ち第１視野移動ツール５３の座標値に変換される。

そして、この変換された座標値は第１座標値設定手段４０−１によって当該座標値が属する視野移動ツール、即ち第１視野移動ツール５３に設定される。

なお、第１視野移動ツール５３の座標値を第５視野移動ツール６２の座標系で表す座標値変換処理において、第１視野移動ツール５３（即ち、ビーム偏向器２３）の座標値の変更に伴う顕微像の視野域の移動距離は、第１視野移動ツール５３と試料３３の間に設けられた集束レンズ２４の設定値に依存する。従って、

は、集束レンズ２４の設定値の関数で表される。

次に、上記各処理において選択した第１視野移動ツール５３を他の視野移動ツール、即ち第２、第３、第４視野移動ツール５８に置き換えて、ステップＳ２からステップＳ１２まで処理を行う。つまり、図３に示すように、第１視野移動ツール５３に対するステップＳ１２の処理の終了後、ｎが４に達していない限りｎ＝ｎ＋１としてステップＳ２からステップＳ１２までの処理を行うということである。

以上の全処理を行うと、第ｎの視野移動ツール（ｎ＝１〜４）に設定される任意の座標値を、第５視野移動ツール６２座標系で表す一般式が得られる。即ち、第ｎの視野移動ツールの座標値（Ｄ_ｎｘ、Ｄ_ｎｙ）と、ステップＳ１の初期設定において設定された第ｎの視野移動ツールの座標値（ｄ_ｎｘ、ｄ_ｎｙ）は（１）式と同様に行列表記において、

の関係を満たす。ここで、（１）式の行列Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ，０は、

であり、座標値変換行列Ｔ_ｎ５は第ｎ視野移動ツールの３つの座標値、

と、上記第ｎ視野移動ツールの３つの座標値を設定したときに得られた点Ａの第５視野移動ツール６２における３つの座標値

を用いて、

となる。第ｎの視野移動ツールを設定する座標値を、第５視野移動ツール６２の座標系で表すには、（５）式の逆変換を行えばよく、この逆変換式は、

と表される。ここで、Ｔ_５ｎはＴ_ｎ５の逆行列である。

このようにして式（１０）が得られると、全ての視野移動ツールを第５視野移動ツール６２の座標系で表される座標値で制御できることになる。

以上の座標変換処理によって、第１〜第４の視野移動ツールの各座標系における座標値を、統一的に第５視野移動ツール６２の座標系で表し、またその座標値を用いて、オペレータが指定する視野移動ツールの制御を行うことができる。

以上の処理は座標値制御部１０において次のように行われる。

ＣＰＵ１１は記憶手段１２に記憶された（７）式で表される第ｎ視野移動ツールの３つの座標値と、（８）式で表される、それらに応じた点Aの第ｎ視野移動ツールの座標系における３つの座標値を読み出す。

そして、ＣＰＵ１１は座標値変化量算出手段４２に、上記第ｎ視野移動ツールの３つの座標値を与え、座標値変化量算出手段４２は各視野移動ツールの各座標置間の差（座標値変化量）を求める。

また、ＣＰＵ１１は移動量算出手段４３に、上記第ｎ視野移動ツールの３つの座標値の設定時に得られた第５視野移動ツール６２の３つの座標値を与え、移動量算出手段４３は各座標値の差（顕微像移動量）を求める。

第１座標値変換手段４４は、基準座標指定手段４１から得られた基準視野移動ツールが何れであるかの情報と、式（５）に基づき、第１視野移動ツール５３に設定されている座標値を基準視野移動ツールの座標系で表す。この座標値は表示部１４に表示され、また入力部１３から変更可能である。また、これと同時に視野移動ツールの指定の変更も入力可能である。

基準視野移動ツールの座標系で表された第１視野移動ツール５３の座標値を変更した場合、その変更値は表示部１４に表示される。また当該変更値は、第２座標値変換手段４５によって、座標値変化量と、顕微像移動量と、逆変換式（１０）とを用いて、その変更値を本来属している即ち、オペレータが指定する視野移動ツールの座標系で表す座標値に変換される。

そして、この変換された座標値は各座標値設定手段４０−１〜４０−５によって当該座標値が属する視野移動ツールに設定される。これによって、当該視野移動ツールによる顕微像等の移動が行われる。

従ってオペレータは、所望の領域に移動させるための座標値を第１乃至第４視野移動ツール５３、５５、５６、５８の座標系に基づいて算出する必要が無く、画像に定義された座標系、即ち第５視野移動ツール６２の座標系に基づく座標値から直ちに当該領域を観察面内に移動させることができ、所望の顕微像が得られる。なお、この時に際して、オペレータによってどの視野移動ツールを選ぶかが指定される。

また、式（５）と式（１０）を用いると、任意の視野移動ツールの座標系を基準座標系に指定し、その他の視野移動ツールの座標値を指定された基準座標系で表すことが出来る。この場合も、各座標値は表示部１４において表示され、入力部１３から値を入力することで変更可能である。制御装置１はこの入力値を、該入力値が属する視野移動ツールの座標値に変換し、さらに変換された座標値を当該視野移動ツールに設定する。これによって、当該視野移動ツールによる顕微像等の移動が行われる。

記憶手段１２には、既に第１乃至第４視野移動ツール５３、５５、５６、５８のそれぞれの設定座標値と、各設定座標値に応じた点Ａの第５視野移動ツール６２における座標値が記憶されている。従って、所望の基準視野移動ツールが基準座標指定手段４１に指定されると、第１座標値変換手段４４は、これに関連する全ての座標値変換量と、顕微像移動量を座標値変換量算出手段と移動量算出手段４３から読み出し、式（５）を用いて、所望の基準視野移動ツールの座標系において、他の視野移動ツールの座標値を表す。入力部からこの座標値が変更された場合、第２座標値変換手段４５は式（１０）を用いて、この変更値を当該変更値が属する（即ち、オペレータが指定する）視野移動ツールの座標値に変換する。変換された座標値は各座標値設定手段４０−１〜４０−５によって、この座標値が属する視野移動ツールに設定される。

顕微像の移動には、１つの座標系で表された座標値を用いるので、何れの視野移動ツールを指定して移動を行っても、同一の移動作用が得られるようになる。オペレータは、顕微像を移動する、或いはビームを移動する（視野域を移動する）など、目的の違う移動であっても、一つの統一された座標系を使う利点がある。

さらに、予め設定された倍率Ｍに基づいて、得られる画像の視野径を較正することにより、第５視野移動ツール６２の座標系の長さを単位とした座標系に変換できる。従って、これに合わせて第１〜第４の視野移動ツールの各座標系も長さを単位とした座標値で表すことができる。オペレータは顕微像の移動に対して各視野移動ツールの移動量を的確に認識できるので、所望の顕微像の取得が容易になる。また、照射を避けたい領域の特定も容易になる。

また、以上の座標変換処理を行った後、倍率ＭをＭ’に変更した場合、第５視野移動ツール６２の座標系で表された第１乃至第４視野移動ツールの各座標値は、倍率の比Ｍ’／Ｍを乗じて表せばよい。このようにして、あらゆる倍率においても、第１乃至第４視野移動ツール５３、５５、５６、５８の各座標値を第５視野移動ツール６２の座標系で表すことができる。

なお、これら視野移動ツールの配置、個数は図１に限定されない。また、本発明の制御装置は、同様の光学系を有する走査型電子顕微鏡、イオン顕微鏡などにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の制御装置の構成図である。本発明の一実施形態に係る座標値制御部の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る座標値変換処理の一例として、第１視野移動ツールの座標値を第５視野移動ツールの座標系で表すためのフローチャートである。本発明の一実施形態に係る第５視野移動ツールの座標系で表される画像データの配列を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る一画像の模式図である。本発明の一実施形態に係る一画像の模式図である。本発明の一実施形態に係る一画像の模式図である。

符号の説明

１：制御装置
２：透過型電子顕微鏡
１０：座標値制御部
１１：ＣＰＵ
１２：記憶手段
１３：入力部
１４：表示部
２０：光軸
２１：電子線
２２：電子銃
２３：ビーム偏向器
２４：集束レンズ
２５：試料ステージ
２６：イメージ偏向器
２７：対物レンズ
２８：対物レンズ偏向器
２９：中間レンズ
３０：投影レンズ
３１：観察面
３２：撮像装置
３３：試料
３４：ＴＥＭ電源・制御部
４０−１：第１座標値設定手段
４０−２：第２座標値設定手段
４０−３：第３座標値設定手段
４０−４：第４座標値設定手段
４０−５：第５座標値設定手段
４１：基準座標指定手段
４２：座標値変化量算出手段
４３：移動量算出手段
４４：第1座標値変換手段
４５：第２座標値変換手段

５３：第１視野移動ツール
５５：第２視野移動ツール
５６：第３視野移動ツール
５８：第４視野移動ツール
６２：第５視野移動ツール

Claims

座標値を設定することで顕微像の移動を行う視野移動ツールを複数備えた電子顕微鏡の制御装置において、
前記座標値を、該座標値が属する前記視野移動ツールに設定する座標値設定手段と、
前記座標値設定手段によって設定された各視野移動ツールの座標値と、該座標値を設定して得られた顕微像の画像とを記憶する記憶手段と、
複数の前記視野移動ツールの１つを基準視野移動ツールとし、前記基準視野移動ツールの座標系を基準座標系に指定する基準座標指定手段と、
前記基準視野移動ツール以外の各視野移動ツールの座標値を、前記基準座標系で表される変換座標値に変換する第１座標値変換手段と、
オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された前記変換座標値を前記指定された視野移動ツールの座標値に変換し、前記座標値設定手段に入力する第２座標値変換手段と、
を備えることを特徴とする電子顕微鏡の制御装置。
前記第１座標値変換手段は、更に、
前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って前記画像を得たときの、前記複数の異なる座標値間の変化量を、座標値変化量として算出する座表値変化量算出手段と、
前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って得られた同一の観察領域を含む複数の前記画像において、前記基準座標系における前記観察領域の移動量を算出する移動量算出手段と、
を含み、
任意の視野移動ツールが基準視野移動ツールに指定された場合、前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、その他の視野移動ツールの座標値を前記変換座標値に変換し、
オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、前記第２座標値変換手段は更新された変換座標値を前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、前記指定された視野移動ツールの前記座標値に変換することを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡の制御装置。
座標値を設定することで顕微像の移動を行う視野移動ツールを複数備えた電子顕微鏡の制御方法において、
（１）前記座標値を、該座標値が属する前記視野移動ツールに設定し、
（２）設定された各視野移動ツールの座標値と、該座標値を設定して得られた顕微像の画像とを記憶し、
（３）複数の前記視野移動ツールの１つを基準視野移動ツールとして、前記基準視野移動ツールの座標系を基準座標系に指定し、
（４）前記基準視野移動ツール以外の各視野移動ツールの座標値を、前記基準座標系で表される変換座標値に変換し、
（５）オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された前記変換座標値を前記指定された視野移動ツールの座標値に変換し、且つ設定する
ことを特徴とする電子顕微鏡の制御方法。
前記制御方法は、更に、
（６）前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って前記画像を得たときの、前記複数の異なる座標値間の変化量を、座標値変化量として算出し、
（７）前記基準視野移動ツール以外の全ての視野移動ツールに対して、１つの視野移動ツールのみを複数の異なる座標値に設定し、他の視野移動ツールの座標値を固定した座標値の組合せを以って得られた同一の観察領域を含む複数の前記画像において、前記基準座標系における前記観察領域の移動量を算出し、
（８）任意の視野移動ツールが基準視野移動ツールに指定された場合、前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、その他の視野移動ツールの座標値を前記変換座標値に変換し、
（９）オペレータが特定の視野移動ツールを指定し、更に前記変換座標値を更新した場合、更新された変換座標値を、前記座標値変化量及び前記移動量に基づき、前記指定された視野移動ツールの前記座標値に変換することを特徴とする請求項３に記載の電子顕微鏡の制御方法。