JP5464534B1 - 荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は観察試料の種類が広範囲に及び、事前登録困難な一次荷電粒子線の照射条件に係るパラメータを有する高汎用性荷電粒子線装置を経験の少ない操作者であっても容易かつ正確に操作して高分解能像を取得可能にすることに関する。
【解決手段】本発明の荷電粒子線装置は例えば荷電粒子源、荷電粒子源からの放出一次荷電粒子線の集束レンズ、一次荷電粒子線をフォーカスする対物レンズ、対物レンズより荷電粒子源側に配置した複数対物絞りを有する可動対物絞り、一次荷電粒子線照射による試料からの二次信号の検出器、検出二次信号を処理し表示する表示部、一次荷電粒子線の複数照射条件の記憶部、動作制御部を備える。動作制御部は照射条件を選択させ対物絞りの選択照射条件適合不適合を判断し不適合の場合はそれを表示部に表示し、適合の場合は選択照射条件に従い一次荷電粒子線を事前調整し結果を照射条件に係るパラメータとして記憶部に記憶させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、荷電粒子光学系の光軸のずれを補正して、高分解能像を安定に得るのに好適な荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置の調整方法に関する。

走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、試料上の所望の領域（視野）に荷電粒子ビームを走査し、当該走査領域から放出される荷電粒子信号を走査位置と対応して記録することにより、観察場所を画像化する。走査電子顕微鏡には、加速電圧、プローブ電流、対物レンズと試料の間の距離及び信号検出器など自由に設定できるパラメータが数多くあり、操作が複雑な印象を与える要因となっている。

また、それらのパラメータを変化させるたびに、光軸調整や非点調整などの様々な調整作業が必要となる。

本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１と特許文献２とがある。両文献も荷電粒子線装置の自動調整に関するものである。

特許文献１は、対物レンズに対する光軸ずれの自動調整と、非点収差補正器の変化に対する像の動きをキャンセルして非点収差の調整時に観察像が動かないように視野補正する調整の自動調整に関するものである。また、特許文献２は、特許文献１の内容に加えて、対物しぼりの中心に光軸を調整する自動調整に関するものである。

特開２００３−２２７７１号公報 特開２００８−８４８２３号公報

本願発明者が、汎用性の高い荷電粒子線装置の光軸のずれを、経験の少ないオペレータが補正することについて鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。

特定の試料のみを対象とする検査装置や計測装置においては、特許文献１や２の技術を用いれば、自動調整に失敗する可能性は極めて小さい。しかし、種々の観察試料について観察が可能であり、対象観察試料が広範囲に及ぶ汎用性の高い荷電粒子線装置では、調整条件が複雑となるため、観察試料に起因して自動調整に失敗する可能性がある。

自動調整に失敗した場合には手動調整が必要となる。自動調整に失敗した場合に、結局手動調整が必要になるのであれば、最初から自動調整機能を使用せず手動調整するというオペレータが多くなると考えられる。

しかしながら、手動調整には経験に裏打ちされた技術が必要であり、オペレータによって調整精度がばらついたり、調整に時間を要したりすることがある。

また、オペレータが調整不足に気付かずに観察を続け、装置性能に不満を抱いていることもある。さらに、近年は、走査電子顕微鏡が限られた人だけが使用する特別な装置ではなくなりつつあり、オペレータの裾野が広がりつつあるため、オペレータの技術習得への期待は困難になると予想される。

経験の浅いオペレータが、複雑な調整をせずに荷電粒子線装置を操作できるようにするために、熟練者が荷電粒子線照射条件を手動調整して、その条件を登録しておき、経験の浅いオペレータは登録値を呼び出して使用するという運用が考えられる。

しかしながら、汎用性の高い荷電粒子線装置において、試料への照射電流を決定する対物しぼりは、一般的に可動式であり、対物しぼりの位置はオペレータによって日常的に変化されることを想定しており、対物しぼりの位置の事前登録は困難である。このため、熟練者が手動調整したときの対物しぼり位置と現在の対物しぼり位置が同一か否かの判断が困難であり、対物しぼりの位置が調整した位置と同一ではない場合、登録された条件調整値は意味のないものとなり、再調整が必要となる。

また、オペレータが荷電粒子線装置から一旦離れてしまうと、再び装置を操作しようとしても、対物しぼり位置が変化したかどうかをオペレータが把握できないため、結局、装置を使用するたびに手動調整を実施し登録する作業が必要になる。汎用性の高い荷電粒子線装置においては、試料ステージのＺ座標が自由に設定可能であり、熟練者が手動調整したときのＺ座標と現在のＺ座標とが異なる場合も再調整が必要となる。

本発明の目的は、観察試料の種類が広範囲に及び、事前登録が困難な一次荷電粒子線の照射条件にかかるパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作して、高分解能像を取得できるようにすることに関する。

本発明の荷電粒子線装置は、例えば、荷電粒子源と、上記荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、上記一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、上記対物レンズより上記荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、上記一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、上記検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、上記一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、動作制御部と、を備える。

動作制御部は、上記照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる。

また、本発明の荷電粒子線装置の調整方法は、例えば、荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、上記記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる。

観察試料の種類が広範囲に及び、事前登録が困難な一次荷電粒子線の照射条件にかかるパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作可能であり、高分解能像を取得できる荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法を実現することができる。

走査電子顕微鏡装置の一例を示す概略構成図である。 照射条件選択のユーザーインターフェース（ＵＩ）の一例である。 事前の自動調整を開始するためのＵＩの一例である。 ビーム中心軸調整用画像の一例である。 事前調整の動作フローチャートの一例である。 推奨するしぼり番号に変更する指示画像の一例である。 可動対物しぼりの位置を調整する指示画像の一例である。 試料台設定画面の一例である。 可動対物しぼり６が電動で動作制御可能な場合における事前調整動作フローチャートの一例である。 走査電子顕微鏡装置の通常使用時の動作フローチャートの一例である。 可動対物しぼりが電動で動作制御可能な場合における通常使用時動作フローチャートの一例である。 事前調整実施を推奨することを表示する画面の一例である。 メンテナンスが必要であることを表示する画面の一例である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

実施例では、荷電粒子源と、荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、対物レンズより荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め記憶部に記憶させる動作制御部と、を備える荷電粒子線装置を開示する。

また、実施例では、荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め記憶部に記憶させる荷電粒子線装置の調整方法を開示する。

また、実施例では、動作制御部は、記憶部に記憶された複数の照射条件を、画像表示部に表示して選択させ、複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを画像表示部に表示し、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整し、画像表示部に、一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、対物しぼりの位置が調整されることにより、一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように一次荷電粒子線を調整することを開示する。

また、実施例では、事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを開示する。

また、実施例では、試料を支持して移動させる試料ステージを備え、照射条件には、試料ステージにおける試料の位置も含まれ、試料ステージの位置は複数設定できることを開示する。また、試料は試料ステージにより支持して移動させられ、照射条件には、試料ステージにおける試料の位置も含まれ、試料ステージの位置は複数設定できることを開示する。

また、実施例では、動作制御部は、事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を表示部に表示させることを開示する。

また、実施例では、動作制御部は、対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを開示する。

また、実施例では、試料を支持して移動させる試料ステージを備え、動作制御部は、専用試料が試料ステージにセットされているか否かを判断することを開示する。また、試料は試料ステージにより支持して移動させられ、専用試料が試料ステージにセットされているか否かを判断することを開示する。

また、実施例では、動作制御部は、事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを表示部に表示させることを開示する。

なお、以下に説明する実施例では、荷電粒子線装置の一態様として、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例にとって説明するが、これに限られることはなく、本発明は、例えば、液体金属イオン源や気体イオン源から放出されるイオンビームを試料に照射する集束イオンビーム（Focused Ion Beam）装置に適用することも可能である。

図１は、本発明が適用される走査電子顕微鏡装置の一例を示す概略構成図である。

図１において、破線内は走査電子顕微鏡カラム１００内の構成を示し、電子銃１から放射した一次電子ビーム２は、第一収束レンズ３及び第二集束レンズ７並びに対物レンズ１２によって収束され、上段偏向コイル１０及び下段偏向コイル１１によって試料１３上で走査される。試料１３から発生した信号電子は検出器１４により検出され、検出信号制御回路３１を介してコンピュータ（動作制御部）４１に供給される。そして、走査位置に対応して記録された信号が画像表示装置４２に表示される。

試料１３は、試料ステージ１５に図示しないホルダーなどを介してセットされており、試料ステージ１５によりＺ方向（一次電子ビーム２の光軸方向）にも移動可能である。試料ステージ１５のＺ方向位置は、複数設定可能である。試料１３に照射される一次電子ビーム２は可動対物しぼり６で制限されている。可動対物しぼり６はサイズの異なる複数の対物しぼり（開口）を切り替えて使用できる構造となっている。各対物しぼりには番号が割り振ってあり、何番の対物しぼりが使用されているかは、装置がセンサー２５で対物しぼりの位置を検知することにより判定可能である。なお、対物しぼりは、番号ではなく、アルファベットや名称（用途）で区別してもよい。

可動対物しぼり６は、複数の対物しぼりを切り替えて使用するだけでなく、対物しぼりの位置を水平方向（一次電子ビームの光軸に直交する面内の方向）に調整する機能も有している。

電子ビーム照射条件の設定は、個々のパラメータを個別に設定するのではなく、個々のパラメータを組合せた電子ビーム照射条件の一覧の中から選択する。個々のパラメータとは、具体的には、一次電子ビーム２の加速電圧、試料１３に照射される一次電子ビーム２の電流、試料１３上での一次電子ビーム２の走査方式、及び可動対物しぼり６のしぼり番号などである。

なお、試料ステージ１５のＺ座標も電子ビーム照射条件を構成するパラメータの一つとし、個々の電子ビーム照射条件に対してそれぞれ特定の値が設定されている。照射条件の組合せは、オペレータが任意に設定することも可能である。

なお、符号２１は高電圧制御回路、２２は第１集束レンズ制御回路、２３はビーム中心軸調整用アライナー制御回路、２４はビーム中心軸調整用偏向器制御回路、２６は第二集束レンズ制御回路、２７は非点補正器制御回路、２８はアライナー制御回路、２９は偏向器制御回路、３０は対物レンズ制御回路、３２は試料ステージ駆動制御回路、４４は手動操作盤である。

図２は、照射条件選択のユーザーインターフェース（ＵＩ）の一例を示す図である。図２に示した画面は画像表示装置４２に表示される。図２において、オペレータは、照射条件１から照射条件５の中から一つを選択し、セットボタン４２ａを押下することで照射条件が設定される。図２では照射条件２が選択されている状態を示す。

キャンセルボタン４２ｂが押された場合は、現在の照射条件を保持する。画像表示装置４２に一覧表示された照射条件に対しては、必要な調整は事前に自動で実行されており、調整値が記憶装置４３に登録されている。図２に示す照射条件が設定されたら、セットボタン４２ａを押下することで、記憶装置４３に事前登録されていた調整値を呼出し、値が設定される。

次に、照射条件が変更されたときに必要な６つの調整を、以下に列挙して解説する。

（調整１）ビーム中心軸調整
ビーム中心軸調整用アライナー４を用いて可動対物しぼり６の中心を一次電子ビーム２が通るように調整する。ビーム中心軸調整においてはビーム中心軸調整用偏向器５によって一次電子ビーム２を可動対物しぼり６上で走査し、可動対物絞り６上での一次電子ビーム２の断面像を得る。

図４は、ビーム中心軸調整用画像の例を示す図である。図４の（ａ）が調整前、図４の（ｂ）が調整後の画像の例である。図４に示した像は、可動対物しぼり６を通過した一次電子ビーム２が試料１３当たって発生する二次信号によって生成され、画像表示装置４２の画面に表示される。このビーム中心軸調整用画像全体の中心（走査中心）が一次電子ビーム２の中心であり、白い円形の位置に対物しぼり６が存在している。

図４の（ａ）においては、白い円の中心が像の中心からずれていることから、この状態では、試料像観察時においては一次電子ビーム２の中心が可動対物絞り６の中心を通過していないことがわかる。ビーム中心軸調整用アライナー４を用いて、図４の（ｂ）に示すように白い円の中心を像の中心へ移動させると、一次電子ビーム２が対物絞り６の中心を通過する状態を実現できる。

（調整２）対物レンズに対する光軸ずれ調整
対物レンズ１２の励磁電流を周期的に変化させ、このときの画像の動きを最小とするようにアライナー９を用いて一次電子ビーム２を調整する。

（調整３）非点収差補正
非点補正器８を用いて非点収差を補正する。

（調整４）非点収差補正時の像移動補正
一次電子ビーム２が非点補正器８の中心からずれていると、非点補正器８を用いて非点の調整を行う際に視野が動き、調整が困難になる。このため、非点補正器８の動作に連動して動いた視野をアライナー９でキャンセルできるように調整する。

（調整５）フォーカス調整
対物レンズ１２の励磁電流を変化させ、試料１３上に一次電子ビーム２がフォーカスするように調整する。

（調整６）明るさコントラスト調整
画像表示装置４２に表示された画像の明るさコントラストを調整する。

以上の６つの調整が、照射条件が変更されたときに必要な調整である。

上述した事前調整で登録する値は、６つの調整のうちの調整１から調整４に関するものとする。調整５と調整６は初心者でも容易に調整できる項目であるので登録しないこととするが、登録してもよい。

図３は、事前の自動調整を開始するためのＵＩの一例を示す図である。図３に示した画面は画像表示装置４２に表示される。図３に示したスタートボタン４２ｃを押下すると図２に示されたすべての照射条件１〜５に対して自動的に事前調整が実行される。

図５は、事前調整の動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図５に示したフローチャートは、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作（コンピュータ４１の指令動作）とが区別できるように、両者を左右に分けて表記している。

図５のステップ１０１において、オペレータが自動調整実行ボタン（図３のスタートボタン４２ｃ）を押下すると、ステップ１０２において、現在使用されている可動対物しぼり６のしぼり番号が、調整する照射条件に対して適切か否かが判断される。

ステップ１０２において、適切でないしぼり番号が選択されていると判断した場合は、図６に示すように、推奨するしぼり番号に変更する指示を画像表示装置４２に表示する（ステップ１０３）。オペレータは、画像表示された指示に従い対物しぼり６の番号を、画像表示装置４２を用いて変更する（ステップ１０４）。

対物しぼりの番号が変更されたら、走査電子顕微鏡装置は可動対物しぼり６の位置を調整するための基準となる照射条件に装置を設定する（ステップ１０５）。そしてビーム中心軸調整用の画像を画像表示装置４２に表示後、図７に示すように、可動対物しぼり６の位置を調整する指示を表示する（ステップ１０６）。

なお、基準となる照射条件は複数存在していても構わない。また、図２に示した照射条件の一覧以外の照射条件でも構わない。

次に、オペレータは画面に表示された円形画像（図４と同様のもの）が画面中心にくるように可動対物しぼり６の位置を調整する（ステップ１０７）。可動対物しぼり６の位置調整が必要かどうかは、図４の白い円の位置から走査電子顕微鏡装置が自動判定することも可能である。上述した調整１では、一次電子ビーム２を可動対物しぼり６の中心に調整したが、ステップ１０７におけるしぼり位置調整では、可動対物しぼり６の中心を一次電子ビーム２の中心に調整する。

オペレータが対物しぼり位置調整終了確認ボタン（図７のＯＫボタン４２ｅ）を押下したら（ステップ１０８）、走査電子顕微鏡装置は事前に登録された照射条件の一つ（使用する照射条件）に設定し自動調整を実行し結果（照射条件に適合する調整値）を登録する動作を、事前に登録された一連の照射条件に対して繰り返す（ステップ１０９）。

しぼり位置調整の基準を設けることで、調整終了後に対物しぼり６の位置が何らかの原因で、ずれた場合でも、再び同じ位置に対物しぼり６を調整することが可能となる。可動対物しぼり６が正常に調整されたかを走査電子顕微鏡装置が自動判定し、調整されていない場合には再度調整するメッセージを出すことも可能である。

なお、事前の自動調整には専用試料を用いる。これは、自動調整の失敗を防ぐためである。専用試料は、目的の観察倍率で観察したときにランダムな構造を持つものを準備する。専用試料を試料ステージ１５にセットしたら、図８に示した試料台設定画面（画像表示装置４２の画面）から「調整専用試料」を選択する。

これにより、走査電子顕微鏡装置は、調整専用試料がセットされたことを判断することができるので、図３に示した自動調整開始画面を表示する。事前調整用の専用試料に印をつけて、セットされた試料が専用試料であることを装置側が判断できるようにしておくと、オペレータが別の試料を誤ってセットし、事前調整を失敗することを防ぐことができる。

上述した例は、対物しぼり６を手動により調整する場合の例であるが、対物しぼりが電動で動作制御可能な場合も、事前調整が可能である。

図９は、可動対物しぼり６が電動制御可能な場合における事前調整動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図９に示したフローチャートも、図５に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。

図９において、オペレータが自動調整実行ボタン（図３のスタートボタン４２ｃ）を押下すると（ステップ２００）、現在使用されている可動対物しぼり６のしぼり番号が適切かを装置が判断する（ステップ２０１）。ステップ２０１において、適切でないしぼり番号が選択されている場合は推奨するしぼり番号に自動的に変更する（ステップ２０２）。

ステップ２０２においてしぼり番号を変更後、走査電子顕微鏡装置は、記憶装置４３に事前に記憶していたしぼり位置を再現する（ステップ２０３）。走査電子顕微鏡装置は記憶装置４３に事前に登録された照射条件の一つ（使用する照射条件）に設定し自動調整を実行し結果を登録する動作を、事前に登録された一連の照射条件に対して繰り返す（ステップ２０４）。

なお、対物しぼり６を電動で動作制御可能な場合も、上述したように、事前の自動調整には専用試料を用い、自動調整の失敗を防ぐことも可能である。

図１０は、走査電子顕微鏡装置の通常使用時の動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図１０に示したフローチャートも、図５、及び図９に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。

図１０において、オペレータが図２に示したＵＩ画面により照射条件を選択すると（ステップ３００）、走査電子顕微鏡装置は、選択された照射条件に対して現在の対物しぼり６の番号が適切か否かを判断する（ステップ３０１）。対物しぼりの番号が適切でない場合は、図６に示した画面表示のように、推奨する対物しぼりの番号に変更する指示を出す（ステップ３０２）。オペレータは指示に従い対物しぼりの番号を変更する（ステップ３０３）。

対物しぼりの番号が変更されたら、走査電子顕微鏡装置は可動対物しぼり６の位置を調整するための基準となる照射条件に自動設定し（ステップ３０４）、ビーム中心軸調整用の画像（図４に示した画像と同様のもの）を表示後、可動対物しぼり６の位置を調整する指示を出す（ステップ３０５）。可動対物しぼり６の位置調整が必要かどうかは装置が自動判定することも可能である。

オペレータは画面に表示された円形画像が画面中心にくるように可動対物しぼり６の位置を調整する（ステップ３０６）。しぼり位置調整の基準を設けることで、調整時と同じ位置に対物しぼり６を調整することが可能となる。オペレータが、対物しぼり位置調整終了確認ボタン（図７のＯＫボタン４２ｅ）を押下したら（ステップ３０７）、オペレータが選択した実際に使用する照射条件に設定する（ステップ３０８）。調整値は事前調整した登録済のものを呼出し設定する（３０９）。

なお、可動対物しぼり６が正常に調整されたかを装置が自動判定し、調整されていない場合には再度調整を指示するメッセージを出すことも可能である。

図１１は、可動対物しぼり６が電動で動作制御可能な場合における通常使用時動作フローチャートの一例を示す図である。なお、図１１に示したフローチャートも、図５、図９、及び図１０に示したフローチャートと同様に、オペレータの作業と走査電子顕微鏡装置の動作とが区別できるように左右に分けて表記している。

図１１において、オペレータが図２に示したＵＩ画面により照射条件を選択すると（ステップ４００）、走査電子顕微鏡装置は現在の対物しぼり６の番号が適切か否かを判断する（ステップ４０１）。対物しぼり６の番号が適切でない場合は、図７に示した画面により推奨するしぼり６の番号に変更する指示を出す。オペレータは指示に従いしぼり番号を変更する（ステップ４０２）。

しぼり番号を変更後、走査電子顕微鏡装置は事前に記憶装置４３に記憶していた対物しぼり６の位置を再現する（ステップ４０３）。そして、最初にオペレータが選択した照射条件に設定する（ステップ４０４）。調整値は事前調整した登録済のものを呼出し設定する（ステップ４０５）。

上述した事前調整は定期的に実施することが望ましい。可動対物しぼり番号の切り替え履歴や前回調整時からの経過時間から、事前調整を再度実行する必要があるか否かを自動判定してオペレータに警告する。図１２は、事前調整実施を推奨することを表示する画面（事前調整の実行必要性の表示画面）の一例である。図１２に示した画面は画像表示装置４２の画面に表示される。そして、定期的に実行されて記録された調整値はログとして記憶装置４３に記録する。

また、サービスエンジニアによる調整値から一定以上外れた値を記録したらメンテナンスが必要と判断し、サービスエンジニアに連絡する旨のメッセージを表示する。図１３は、メンテナンスが必要であることを表示する画面の一例である。図１３に示した画面は画像表示装置４２の画面に表示される。

以上のように、実施例においては、各照射条件の事前調整にて、対物しぼりの適否を判断してその結果を表示するとともに、適合する対物しぼりを使用した場合の、照射条件に適合するように走査電子顕微鏡装置を調整した後に、オペレータに対物しぼりの調整指示を行い、対物しぼりの調整用画像を表示し、対物しぼりの位置調整後、調整結果を登録する。

そして、通常使用時には、登録された照射条件を選択すると、対物しぼりの適否を判断し、適切ではない場合は、推奨する対物しぼりを表示する。そして、適切な対物しぼりを使用して、調整用の基準となる照射条件となるように走査電子顕微鏡装置を自動調整し、その後、オペレータに対物しぼりの調整指示を行い、対物しぼりの調整用画像を表示し、対物しぼりの位置調整後、先に選択された照射条件となるように、走査電子顕微鏡装置を自動調整する。

したがって、観察試料の種類が広範囲に及び、対物しぼりの調整位置等の事前登録が困難なパラメータを有する汎用性の高い荷電粒子線装置を、経験の少ないオペレータであっても、容易かつ正確に操作して、高分解能像を取得できる。

なお、上述した例は、可動対物しぼりの調整に関しての調整について、適用した場合の例であるが、試料ステージのＺ座標の調整についても、可動対物しぼりと同様に、オペレータに調整要求を表示し、調整用画像を表示して適正に調整可能とすることもできる。

１・・・電子銃、２・・・一次電子ビーム、３・・・第一収束レンズ、４・・・ビーム中心軸調整用アライナー、５・・・ビーム中心軸調整用偏向器、６・・・可動対物しぼり、７・・・第二集束レンズ、８・・・非点補正器、９・・・アライナー、１０・・・上段偏向器、１１・・・下段偏向器、１２・・・対物レンズ、１３・・・試料、１４・・・検出器、１５・・・試料ステージ、２１・・・高電圧制御回路、２２・・・第一集束レンズ制御回路、２３・・・ビーム中心軸調整用アライナー制御回路、２４・・・ビーム中心軸調整用偏向器制御回路、２５・・・可動対物しぼり使用番号判別センサー、２６・・・第二集束レンズ制御回路、２７・・・非点補正器制御回路、２８・・・アライナー制御回路、２９・・・偏向器制御回路、３０・・・対物レンズ制御回路、３１・・・検出信号制御回路、３２・・・試料ステージ駆動制御回路、４１・・・コンピュータ、４２・・・画像表示装置、４３・・・記憶装置、４４・・・手動操作盤、１００・・・走査電子顕微鏡カラム

Claims (18)

1. 荷電粒子源と、
   上記荷電粒子源から放出する一次荷電粒子線を集束するための集束レンズと、
   上記一次荷電粒子線を試料上にフォーカスするための対物レンズと、
   上記対物レンズより上記荷電粒子源側に配置される複数の対物しぼりを有する可動対物しぼりと、
   上記一次荷電粒子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器と、
   上記検出器により検出された二次信号を画像処理し、処理した画像を表示する画像表示部と、
   上記一次荷電粒子線の複数の照射条件を記憶する記憶部と、
   上記照射条件を選択させ、配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させる動作制御部と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記動作制御部は、
   上記記憶部に記憶された上記複数の照射条件を、上記画像表示部に表示して選択させ、上記複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整し、上記画像表示部に、上記一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、上記対物しぼりの位置が調整されることにより、上記一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記試料を支持して移動させる試料ステージを備え、上記照射条件には、上記試料ステージにおける試料の位置も含まれ、上記試料ステージの位置は複数設定できることを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記動作制御部は、上記事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、上記事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記動作制御部は、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
   上記動作制御部は、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整された否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
   上記試料を支持して移動させる試料ステージを備え、上記動作制御部は、上記専用試料が上記試料ステージにセットされているか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置。
9. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   上記動作制御部は、上記事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置。
10. 荷電粒子線装置の一次荷電粒子線照射にかかる複数の照射条件を記憶部に記憶させ、
    上記記憶部に記憶された複数の照射条件を選択させ、
    配置されている対物しぼりが選択された照射条件に適合するか否かを判断し、
    上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、
    上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整する事前調整を実行し、
    実行した結果を照射条件にかかるパラメータとして予め上記記憶部に記憶させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
11. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記記憶部に記憶された上記複数の照射条件を、上記画像表示部に表示して選択させ、上記複数の対物しぼりのうち、配置されている対物しぼりが上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するか否かを判断し、上記対物しぼりが適合しない場合は、適合しないことを上記画像表示部に表示し、上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、予め定めた調整用基準照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整し、上記画像表示部に、上記一次荷電粒子線の中心軸調整用画像を表示させ、上記対物しぼりの位置が調整されることにより、上記一次荷電粒子線の中心軸が調整されると、上記画像表示部を介して選択された照射条件に適合するように上記一次荷電粒子線を調整することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
12. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記事前調整した照射条件は、専用試料を用いて得られることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
13. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記試料は試料ステージにより支持して移動させられ、上記照射条件には、上記試料ステージにおける試料の位置も含まれ、上記試料ステージの位置は複数設定できることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
14. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記事前調整を再度実行する必要があるか否かを判断し、上記事前調整を再度実行する必要がある場合は、事前調整の実行必要性を上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
15. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
16. 請求項１１に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記対物しぼりが選択された照射条件に適合する場合は、上記対物しぼりの位置を調整する必要があるか否かと、上記対物しぼりの位置が許容範囲内に調整されたか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
17. 請求項１２に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記試料は試料ステージにより支持して移動させられ、上記専用試料が上記試料ステージにセットされているか否かを判断することを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法。
18. 請求項１０に記載の荷電粒子線装置の調整方法において、
    上記事前調整を定期的に実行し、実行した事前調整による調整値に基づいて、荷電粒子線装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要であると判断した場合は、メンテナンスが必要であることを上記表示部に表示させることを特徴とする荷電粒子線装置の調整方法

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