JP7173277B2 - 分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、分析装置に関する。

電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）および走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）などの分析装置は、電子ビームおよびイオンビーム等の荷電粒子ビームを試料に照射し、この照射によって試料から発生する信号（二次電子線、反射電子線および特性Ｘ線など）を検出することによって、試料の観察および分析が可能に構成されている。

特開２０１５－１７９７１号公報（特許文献１）には、分光顕微鏡を用いて試料を観察する分光測定装置が開示される。特許文献１に記載の分光測定装置は、分光顕微鏡で取得された分光データを表示部に表示させる画像処理装置を有している。画像処理装置は、マウス等のポインティングデバイスからの指示に従って表示画像を変更するように構成される。

特開２０１５－１７９７１号公報

分析装置においては、近年、試料の観察および分析のための全ての操作をポインティングデバイスで行なうことができる構成が提案されている。この構成によれば、分析者はディスプレイ上に表示されたアイコン等をポインティングデバイスにより操作することで、試料の像観察（二次電子像、反射電子像およびＸ線像）、観察画像に基づいた試料の分析位置探し、および分析位置に含まれる元素の定性・定量分析を行なうことができる。

例えば、ＥＰＭＡにて試料の分析位置探しを行なう場合、ディスプレイには、観察画像が表示されるとともに、試料ステージの位置、電子ビームのフォーカスおよび倍率等を調整するためのアイコンが表示される。分析者が観察画像を見ながらアイコンをポインティングデバイスにより操作すると、この操作に応じて電子ビーム照射装置が制御されることにより、視野を試料上の所望の分析位置に設定することができる。

なお、試料の分析位置探しは、試料を変更する都度行なわれるため、その他の操作に比べて実行頻度が相対的に高くなる。しかしながら、上記構成では、分析者によっては必ずしも操作性が高くない場合があるものの、ポインティングデバイスを他の操作と併用する必要があるため、ポインティングデバイスを電子ビーム照射装置の制御に特化させることは困難である。

一方、分析装置の別の構成として、電子ビーム照射装置の制御に特化した専用の操作機器を電子ビーム照射装置に付属させる構成が存在する。例えば、電子ビーム照射装置と一体的にパネル状の操作機器を設け、この操作機器に試料ステージの位置、電子ビームのフォーカスおよび倍率等を調整するための操作スイッチ（ボタン、ダイヤルおよびスイッチ等）を設ける。分析者が観察画像を見ながら操作スイッチを手動で操作することで、電子ビーム照射装置を制御することができる。しかし、このように電子ビーム照射装置の制御に特化した操作機器においても、分析者によって使い勝手が異なるため、全ての分析者にとって操作性の良い操作機器を提供することが難しいという問題がある。

また、専用の操作機器と電子ビーム照射装置のコントローラとの間の通信には電子ビーム照射装置に固有の通信が用いられるため、装置メーカでは装置毎に設計が必要となり、製造コストが嵩むという問題がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、分析装置において、簡易な構成で分析者の作業効率を向上させることである。

本発明の第１の態様によれば、分析装置は、荷電粒子ビーム照射装置と、第１処理部と、第２処理部と、ディスプレイとを備える。荷電粒子ビーム照射装置は、荷電粒子ビームを試料に照射し、試料から放出される信号を検出するように構成される。第１処理部は、第１入力機器と通信可能に構成され、第１入力機器によって指定された分析条件に従って、荷電粒子ビーム照射装置の検出信号に基づいて試料を分析するように構成される。第２処理部は、第２入力機器および第１処理部と通信可能に構成され、荷電粒子ビーム照射装置の検出信号から試料の観察画像を生成するとともに、第２入力機器からの信号に応じて荷電粒子ビーム照射装置を制御するように構成される。ディスプレイは、第１処理部および第２処理部と通信可能に構成され、分析条件および第２処理部により生成された観察画像を表示するように構成される。第２入力機器は、ポインティングデバイスを含む。第２処理部は、ポインティングデバイスに対する操作入力を荷電粒子ビーム照射装置の制御信号に変換する。

本発明によれば、分析装置において、簡易な構成で分析者の作業効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に従う分析装置の構成例を説明する概略図である。 図１に示した電子ビーム照射装置の構成例を概略的に示す図である。 第１コンピュータおよび第２コンピュータの構成を概略的に示す図である。 第１ディスプレイおよび第２ディスプレイの表示例ならびに、第１ＰＤおよび第２ＰＤの構成例を示す図である。 第２ＰＤの各操作に対応する電子ビーム照射装置の制御内容を例示する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に従う分析装置の構成例を説明する概略図である。本実施の形態に従う分析装置１００は、荷電粒子ビームを試料に照射し、試料から発生する信号を検出して試料の観察および分析を行なうように構成される。分析装置１００は、例えば、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ： Electron Probe Micro Analyzer）である。

図１を参照して、本実施の形態に従うＥＰＭＡ１００は、電子ビーム照射装置５０、第１コンピュータ１０、第２コンピュータ２０、第１ディスプレイ１２、第２ディスプレイ２２、第１ポインティングデバイス（以下、「第１ＰＤ」とも称する）１１、および第２ポインティングデバイス（以下、「第２ＰＤ」とも称する）２１を備える。

電子ビーム照射装置５０は、電子ビームを試料表面に照射し、試料表面から放出される信号を検出するように構成される。検出信号には、試料表面に含まれる元素に特有のエネルギーを有する特性Ｘ線、二次電子および反射電子等が含まれる。ＥＰＭＡ１００では、検出された特性Ｘ線のエネルギーおよび強度を分析することにより、試料表面の分析位置に存在する元素の同定および定量を行なうことができる。電子ビーム照射装置５０は「荷電粒子ビーム照射装置」の一実施例に対応する。

また、検出された二次電子および反射電子により、試料表面の形状および組成像、凸凹形状を観察することができる。分析者は二次電子像または反射電子像を観察しながら、試料表面上の分析位置を探すことができる。具体的には、分析者は電子像を観察しながら、試料表面上の電子線の照射位置（すなわち試料表面の測定位置）を設定するとともに、試料表面上の分析対象領域を指定することができる。

ＥＰＭＡでは、一般的に、電子ビーム照射装置の制御に関する処理、および電子ビーム照射装置で検出された特性Ｘ線の分析に関する処理の各々で扱われる情報量および演算量が多くなる傾向がある。よって、本実施の形態に従う分析装置１００では、電子ビーム照射装置５０の制御に関する処理と、特性Ｘ線の分析に関する処理とを別々の処理部で実行する構成としている。

具体的には、第１コンピュータ１０は、電子ビーム照射装置５０で検出された特性Ｘ線を分析するための分析用コンピュータである。第１コンピュータ１０は「第１処理部」の一実施例に対応する。第２コンピュータ２０は、電子ビーム照射装置５０を制御するための制御用コンピュータである。第２コンピュータ２０は「第２処理部」の一実施例に対応する。

図１に示すように、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０は通信可能に接続されている。第２コンピュータ２０はさらに、電子ビーム照射装置５０と通信可能に接続される。第２コンピュータ２０は、電子ビーム照射装置５０の各部の動作を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を電子ビーム照射装置５０へ出力する。また、第２コンピュータ２０は、電子ビーム照射装置５０により検出された信号（特性Ｘ線、二次電子および／または反射電子）を受信する。第２コンピュータ２０は、電子ビーム照射装置５０から二次電子および／または反射電子を受信し、分析位置の観察画像（二次電子像および／または反射電子像）を生成する。また、第２コンピュータ２０は、試料表面の分析位置における電子線の位置走査に応じて、分析位置における元素の分布画像（Ｘ線像）を生成する。

第１コンピュータ１０は、第２コンピュータ２０から特性Ｘ線を受信し、受信した特性Ｘ線に基づいて、試料表面の分析位置に含まれる元素の定性・定量分析を行なう。具体的には、第１コンピュータ１０は、特性Ｘ線の波長走査に応じたＸ線スペクトルを作成し、これに基づく定性分析および定量分析を行なう。

ＥＰＭＡ１００は、生成した観察画像および分析結果などの各種情報を分析者に提供するための出力機器としてディスプレイを有する。上述したように、電子ビーム照射装置５０の制御に関する処理および特性Ｘ線の分析に関する処理の各々の情報量が多いことから、本実施の形態では、２つのディスプレイ１２，２２を用いる。第１ディスプレイ１２は、第１コンピュータ１０に接続されており、第１表示画面１２０を有する。第１ディスプレイ１２は、特性Ｘ線の分析に関する処理の情報を表示するための表示部を構成する。第１表示画面１２０には、Ｘ線スペクトルならびにこれに基づく定性分析および定量分析の結果などが表示される。

第２ディスプレイ２２は、第２コンピュータ２０に接続されており、第２表示画面２２０を有する。第２ディスプレイ２２は、電子ビーム照射装置５０の制御に関する処理の情報を表示するための表示部を構成する。第２表示画面２２０には、試料の分析位置を設定する際に分析者が観察する画像（Ｘ線像、二次電子像および／または反射電子像）が表示される。

図１に示すように、分析者の操作性のために、第１ディスプレイ１２と第２ディスプレイ２２とは近接して配置されている。図１の例では、第１表示画面１２０は紙面左側に配置され、第２表示画面第２２０は紙面右側に配置されている。

第１ＰＤ１１は、第１コンピュータ１０に接続されている。第１ＰＤ１１は、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０と通信可能に構成されている。第１ＰＤ１１は、分析者の指令を第１コンピュータ１０に入力するための「第１入力機器」を構成する。第１入力機器は、例えばポインティングデバイス（以下、ＰＤとも称する）、キーボードおよびタッチパネル等である。図１の例では、第１操作部はポインティングデバイスである。ポインティングデバイスは、例えばマウス、ジョイスティックまたはトラックボールである。

分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、第１表示画面１２０上の位置をポインタＰ１で指定することにより、その指定された位置の座標の読み出し、および当該位置への入力操作を行なうことができる。具体的な例として、第１表示画面１２０には、定性分析または定量分析等の分析項目を示すアイコンが表示されている。分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、所望の分析項目に対応するアイコンをポインタＰ１で指定する。第１コンピュータ１０は、第１ＰＤ１１に対する操作入力を、第１表示画面１２０に表示されたポインタＰ１の操作に変換する。これにより、分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、分析項目、および、分析項目の詳細な設定等の分析条件等を指定することができる。なお、アイコンは、第１および第２表示画面に表示される、分析装置１００の操作または分析装置１００による分析（たとえば物質の同定または定量）に使用されるための画像であれば、特に限定されない。

なお、第１ＰＤ１１に対応するポインタＰ１は、通常、第１表示画面１２０上で機能するが、ポインタＰ１が矢印Ａ１に示すように、第１表示画面１２０の端部（図１では第１表示画面１２０の右端）を超えて、第２表示画面２２０の端部（図１では第２表示画面２２０の左端）に移動すると、第２表示画面２２０で機能するように構成される。すなわち、ポインタＰ１は、第１表示画面１２０の右端と第２表示画面２２０の左端とが仮想的に繋がっているように機能する。

これによると、分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、第２表示画面２００上の位置をポインタＰ１で指定することにより、その指令された位置の座標の読み出し、および当該位置への入力操作を行なうことができる。具体的には、第２表示画面２２０には、電子ビーム照射装置５０の制御項目を示すアイコンが表示されている。分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、所望の制御項目に対応するアイコンをポインタＰ１で指定する。第１コンピュータ１０は、第１ＰＤ１１に対する操作入力を、第２表示画面２２０に表示されたポインタＰ１の操作に変換する。これにより、分析者は、第１ＰＤ１１を用いて、所望の制御項目の条件等を指定することができる。

第２ＰＤ２１は、第２コンピュータ２０に接続されている。第２ＰＤ２１は、第２コンピュータ２０と通信可能に構成されている。第２ＰＤ２１は、分析者の指令を第２コンピュータ２０に入力するための「第２入力機器」を構成する。第２入力機器は、ポインティングデバイスである。ポインティングデバイスは、例えばマウス、ジョイスティックまたはトラックボールである。分析者は、第２ＰＤ２１を用いて、電子ビーム照射装置５０の制御に関する指令を第２コンピュータ２０に入力することができる。ただし、第２ＰＤ２１に対応するポインタは、第１表示画面１２０および第２表示画面２２０には表示されない。第２ＰＤ２１については後に詳述する。

図２は、図１に示した電子ビーム照射装置５０の構成例を概略的に示す図である。
図２を参照して、電子ビーム照射装置５０は、電子銃１と、偏向コイル２と、対物レンズ３と、試料ステージ４と、試料ステージ駆動部５と、複数の分光器６ａ，６ｂと、偏向コイル制御部７と、電子検出器８とを備える。電子銃１、偏向コイル２、対物レンズ３、試料ステージ４、分光器６ａ，６ｂおよび電子検出器８は図示しない計測室内に設けられる。Ｘ線の計測中は、計測室内は排気されて真空に近い状態とされる。

電子銃１は、試料ステージ４上の試料Ｓに照射される電子線Ｅを発生する励起源であり、収束レンズ（図示せず）を制御することによって電子線Ｅのビーム電流を調整することができる。偏向コイル２は、偏向コイル制御部７から供給される駆動電流により磁場を形成する。偏向コイル２により形成される磁場によって、電子線Ｅを偏向させることができる。

対物レンズ３は、偏向コイル２と試料ステージ４上に載置される試料Ｓとの間に設けられ、偏向コイル２を通過した電子線Ｅを微小径に絞る。試料ステージ４は、試料Ｓを載置するためのステージであり、試料ステージ駆動部５により水平面内で移動可能に構成される。

電子ビーム照射装置５０では、試料ステージ駆動部５による試料ステージ４の駆動、および／または偏向コイル制御部７による偏向コイル２の駆動により、試料Ｓ上における電子線Ｅの照射位置を２次元的に走査することができる。偏向コイル２および／または試料ステージ４は、試料Ｓ上において電子線Ｅを走査させる「走査部」を構成する。通常は、走査範囲が比較的狭いときは、偏向コイル２による走査が行なわれ、走査範囲が比較的広いときは、試料ステージ４の移動による走査が行なわれる。

分光器６ａ，６ｂは、電子線Ｅが照射された試料Ｓから放出される特性Ｘ線を検出するための機器である。なお、図２では、２つの分光器６ａ，６ｂのみが示されているが、実際には、電子ビーム照射装置５０には、試料Ｓを取り囲むように全部で４つの分光器が設けられている。各分光器の構成は、分光結晶を除いて同じであり、以下では、各分光器を単に「分光器６」と称する場合がある。

分光器６ａは、分光結晶６１ａと、検出器６３ａと、スリット６４ａとを含む。試料Ｓ上の電子線Ｅの照射位置と分光結晶６１ａと検出器６３ａとは、図示しないローランド円上に配置される。分光結晶６１ａは、図示しない駆動機構によって、直線６２ａ上を移動しつつ傾斜される。検出器６３ａは、図示しない駆動機構によって、分光結晶６１ａに対する特性Ｘ線の入射角と回折Ｘ線の出射角とがブラッグの回折条件を満たすように、分光結晶６１ａの移動に応じて図示のように回動する。これにより、試料Ｓから放出される特性Ｘ線の波長走査を行なうことができる。

分光器６ｂは、分光結晶６１ｂと、検出器６３ｂと、スリット６４ｂとを含んで構成される。分光器６ｂおよび図示されない分光器の構成は、分光結晶を除いて分光器６ａと同様であるので、説明を繰り返さない。なお、各分光器の構成は、上記のような構成に限られるものではなく、従来より知られている各種の構成を採用することができる。

電子検出器８は、電子線Ｅが照射された試料Ｓから放出される電子線を検出するための機器である。電子検出器８は二次電子を検出する。電子検出器８の検出信号は第２コンピュータ２０に送られる。

また、図示しない電子検出器によって、反射電子も検出される。反射電子の検出信号も第２コンピュータ２０に送られる。

偏向コイル制御部７は、第２コンピュータ２０からの指示に従って、偏向コイル２へ供給される駆動電流を制御する。予め定められた駆動電流パターン（大きさ及び変更速度）に従って駆動電流を制御することにより、試料Ｓ上において電子線Ｅの照射位置を所望の走査速度で走査することができる。

第２コンピュータ２０は、内蔵するプログラム及びテーブルに従って、電子ビーム照射装置５０の制御に関する各種処理を実行する。また、第２コンピュータ２０は、試料Ｓ上の分析対象領域における電子線Ｅの位置走査に応じて、分析対象領域における観察画像を生成する。具体的には、第２コンピュータ２０は、電子検出器８により検出された二次電子に基づいて、試料Ｓの分析対象領域の二次電子像を生成する。また、第２コンピュータ２０は、４つの分光器６により検出された特性Ｘ線に基づいて、試料Ｓの分析対象領域における分析対象元素の分布画像（Ｘ線像）を生成する。

第１コンピュータ１０は、第２コンピュータ２０から分析対象のＸ線の波長走査を受信すると、受信した波長走査に基づいてＸ線スペクトルを作成する。第１コンピュータ１０は、Ｘ線スペクトルに基づく定性分析および／または定量分析等を行なう。

図３は、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０の構成を概略的に示す図である。

図３を参照して、第１コンピュータ１０は、ＣＰＵ１３と、メモリ１４と、入力インターフェイス（以下、入力Ｉ／Ｆとも称する）１５と、表示コントローラ１６と、通信インターフェイス（以下、通信Ｉ／Ｆとも称する）１７とを備える。

第１コンピュータ１０は、メモリ１４に格納されるプログラムに従って動作するように構成される。メモリ１４は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含む。

ＲＯＭは、ＣＰＵ１３にて実行されるプログラムを格納することができる。プログラムには、電子ビーム照射装置５０で検出され、第２コンピュータ２０を経由して受信した特性Ｘ線を分析する処理に関するプログラムが含まれる。ＲＡＭは、ＣＰＵ１３におけるプログラムの実行中に利用されるデータを一時的に格納するとともに、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能することができる。ＨＤＤは、不揮発性の記憶装置であり、第２コンピュータ２０から受信した特性Ｘ線、および特性Ｘ線の分析結果等を格納することができる。ＨＤＤに加えて、あるいは、ＨＤＤに代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

ＣＰＵ１３は、第１コンピュータ１０を制御する。ＣＰＵ１３は、メモリ１４のＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。

入力Ｉ／Ｆ１５は、第１ＰＤ１１に接続される。入力Ｉ／Ｆ１５は、第１コンピュータ１０が第１ＰＤ１１と通信するためのインターフェイスであり、第１ＰＤ１１から各種信号を受信する。

表示コントローラ１６は、第１ディスプレイ１２に接続される。表示コントローラ１６は第１ディスプレイ１２に、第１表示画面１２０における表示内容を指令する信号を出力する。第１ディスプレイ１２がタッチパネルを備えるディスプレイである場合、表示コントローラ１６は第１ディスプレイ１２から、分析者のタッチ操作を示す信号を受信する。

通信Ｉ／Ｆ１７は、第２コンピュータ２０の通信Ｉ／Ｆ２７に接続される。通信Ｉ／Ｆ１７は、第１コンピュータ１０が第２コンピュータ２０と通信するためのインターフェイスであり、第２コンピュータ２０との間で各種信号を入出力する。

第１コンピュータ１０は、一般的な機能を持つコンピュータに、特性Ｘ線の分析に関するソフトウェアをインストールし、メモリ１４に専用のプログラムおよびデータを格納することで実現される。具体的には、第１コンピュータ１０ではオペレーティングシステム（ＯＳ）と呼ばれる基本ソフトウェアプログラムが常時動作している。この基本ソフトウェアプログラムは、第１ディスプレイ１２への表示、第１ＰＤ１１に対する操作入力の処理、メモリ１４へのアクセス等を受け持ち、並列的に処理可能である。

一方、特性Ｘ線の分析に関するソフトウェアプログラムは、基本ソフトウェアプログラムの上で実行される。特性Ｘ線の分析に関するソフトウェアプログラムは、第１コンピュータ１０のメモリ１４に外部から供給され、供給されたプログラムコードをＣＰＵ１３が読み出して実行することにより実現される。

第２コンピュータ２０は、ＣＰＵ２３と、メモリ２４と、入力Ｉ／Ｆ２５と、表示コントローラ２６と、通信Ｉ／Ｆ２７とを備える。第２コンピュータ２０は、メモリ２４に格納されるプログラムに従って動作するように構成される。メモリ２４は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭおよびＨＤＤを含む。

ＲＯＭは、ＣＰＵ２３にて実行されるプログラムを格納することができる。プログラムには、電子ビーム照射装置５０の制御に関する処理のプログラムが含まれる。ＲＡＭは、ＣＰＵ２３におけるプログラムの実行中に利用されるデータを一時的に格納することができ、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能することができる。ＨＤＤは、不揮発性の記憶装置であり、電子ビーム照射装置５０による検出信号および、第２コンピュータ２０で生成された情報を格納することができる。ＨＤＤに加えて、あるいは、ＨＤＤに代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

ＣＰＵ２３は、電子ビーム照射装置５０および分析装置１００全体を制御する。ＣＰＵ２３は、メモリ２４のＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。

入力Ｉ／Ｆ２５は、第２ＰＤ２１に接続される。入力Ｉ／Ｆ２５は、第２コンピュータ２０が第２ＰＤ２１と通信するためのインターフェイスであり、第２ＰＤ２１から各種信号を受信する。

表示コントローラ２６は、第２ディスプレイ２２に接続される。表示コントローラ２６は第２ディスプレイ２２に、第２表示画面２２０の表示内容を指令する信号を出力する。第２ディスプレイ２２がタッチパネルを備えるディスプレイである場合、表示コントローラ２６は第２ディスプレイ２２から、第２表示画面２２０への分析者のタッチ操作を示す信号を受信する。

通信Ｉ／Ｆ２７は、電子ビーム照射装置５０および第１コンピュータ１０の通信Ｉ／Ｆ１７に接続される。通信Ｉ／Ｆ２７は、第２コンピュータ２０が電子ビーム照射装置５０および第１コンピュータ１０と通信するためのインターフェイスであり、電子ビーム照射装置５０および第１コンピュータ１０との間で各種信号を入出力する。

第２ＰＤ２１は、電子ビーム照射装置５０の制御に特化したＰＤである。第２ＰＤ２１については後に詳述する。

第２コンピュータ２０は、一般的な機能を持つコンピュータに、電子ビーム照射装置５０の制御に関するソフトウェアをインストールし、メモリ２４に専用のプログラムおよびデータを格納することで実現することができる。具体的には、第２コンピュータ２０ではＯＳと呼ばれる基本ソフトウェアプログラムが常時動作している。この基本ソフトウェアプログラムは、第２ディスプレイ２２への表示、第２ＰＤ２１への操作入力の処理およびメモリ２４へのアクセス等を受け持ち、並列的に処理可能である。

一方、電子ビーム照射装置５０の制御に関するソフトウェアプログラムは、基本ソフトウェアプログラムの上で実行される。電子ビーム照射装置５０の制御に関するソフトウェアプログラムは、第２コンピュータ２０のメモリ２４に外部から供給され、ＣＰＵ２３が該供給されたプログラムコードを読み出して実行することにより実現される。

図４は、第１ディスプレイおよび第２ディスプレイの表示例ならびに、第１ＰＤおよび第２ＰＤの構成例を示す図である。

図４を参照して、第２ディスプレイ２２は、電子ビーム照射装置５０の制御に関する情報を表示する。分析者は、該表示に基づいて電子ビーム照射装置５０を制御するための各種指示を第２コンピュータ２０に与えることができる。例えば、第２ディスプレイ２２の第２表示画面２２０には、電子ビーム照射装置５０における観察条件を示す数値、および、観察画像（二次電子像および／または反射電子像およびＸ線像）を表示することができる。図４の例では、第２表示画面２２０には、電子ビーム照射装置５０から第２コンピュータ２０に送信された特性Ｘ線に基づいて生成された観察画像であるＸ線像Ｉ１と、Ｘ線像Ｉ１の観察条件を示す数値Ｍ１～Ｍ４とが表示されている。分析者は、Ｘ線像Ｉ１を見ながら、数値Ｍ１～Ｍ４の各々を調整することができる。アイコン２２１～２２４については後述する。

一方、第１ディスプレイ１２の第１表示画面１２０には、第２コンピュータ２０から第１コンピュータ１０へ伝送された特性Ｘ線を処理および分析するためのアイコン１２１～１２３と、分析結果を示すウィンドウＷ１と、第２ディスプレイ２２に表示されたＸ線像Ｉ１を画像処理した画像Ｉ２が表示されている。分析者は第１ＰＤ１１を用いて、分析対象とする観察画像を選択し、アイコン１２１～１２３等で分析内容を選択し、ウィンドウＷ１および画像Ｉ２等で分析および処理の結果を確認することが可能である。なお、図４の画像Ｉ２では、Ｘ線像Ｉ１のコントラストを上げる処理を行ない、分析者の視認性を上げた例が示されている。

上記のように、分析装置における試料観察では、観察対象の試料Ｓを変更する場合に、試料Ｓの位置合わせ、電子ビームのフォーカスおよび倍率の変更等、電子ビーム照射装置５０の各部に対する制御が行なわれる。電子ビーム照射装置５０からの情報は、電子ビーム照射装置５０を制御する制御コンピュータに送信され、制御に関する情報を表示する第２ディスプレイ２２に表示される。分析者は第２ディスプレイ２２に表示された情報を基に、第２コンピュータ２０に対し、電子ビーム照射装置５０の各部の制御に関する指示を与える。第２コンピュータ２０は、分析者の指示を電子ビーム照射装置５０の制御に反映する。

ここで、この分析者による電子ビーム照射装置５０の制御に関する各種指示は、試料Ｓを変更する毎に与えられるため、他の操作に比べて頻度が高い。したがって、分析者が容易にアクセスできる入力機器を用いて行なわれることが好ましい。このような入力機器を用いた各種指示の第１の典型的な方法としては、マウス、キーボードまたは上述のタッチパネルを備えるディスプレイ等を用いて、第２ディスプレイ２２の第２表示画面２２０に表示される各種制御を示すアイコンを操作するという方法がある。

以下に、マウスを用いた各種指示の方法を例示する。まず、制御コンピュータおよび制御コンピュータと通信するコンピュータ（たとえば分析コンピュータ）の少なくとも一方にマウスを接続する。次に、第２ディスプレイ２２に表示される情報を基に、分析者はマウスを操作することにより、マウスの操作と連動するポインタを操作することで、制御コンピュータに指令を出力することができる。例えば、第２表示画面２２０上の所定のアイコンを右クリックすることで試料ステージを上下させるための指令を出すことができる。制御コンピュータは、該指令に基づいて電子ビーム照射装置５０を制御する。

なお、キーボードによる各種指令の入力も、上述したマウスによる各種指令の入力と同様にして行なわれることが可能である。ただし、制御コンピュータへの指令が、キーボードでは、分析者が手指でキーを押すことで制御コンピュータへ信号などを送信することで実現される。例えば、所定のキーと下向き矢印とを同時に押すことで、試料ステージを下げるための指令を出力することができる。

あるいは、タッチパネルを備えるディスプレイによる各種指令の入力は、ディスプレイ上に表示されるアイコン等を分析者が手指で触れるもしくは軽く押す等の操作を行ない、制御コンピュータが該操作を所定の指令に変換することで実現される。例えば、表示画面上の所定のボタンに触れることで試料ステージを上下させるための指令を出力することができる。

具体例として、図４では、分析用のＰＤである第１ＰＤ１１を、制御用のＰＤとして併用する構成が示されている。図４の第２ディスプレイ２２の第２表示画面２２０には、Ｘ線像Ｉ１の観察条件の入力および変更を行なうためのアイコン２２１～２２４が表示されている。分析者は第１ＰＤ１１を用いて、アイコン２２１～２２４を操作することで、所望の制御を行なうための指令を電子ビーム照射装置５０に出力することができる。なお、分析者による指令の出し方は上記の例に限らず、たとえば、第１ＰＤ１１および図示しないキーボードの少なくとも一方を用いて、数値Ｍ１～Ｍ４を直接変更することで実現してもよい。または、数値Ｍ１～Ｍ４の代わりにスライドバーを操作する構成としてもよい。第２ディスプレイ２２を、分析者が操作可能なタッチパネルを備えるディスプレイとし、分析者が触れることで電子ビーム照射装置５０への指令を出力する構成としてもよい。数値Ｍ１～Ｍ４（もしくはスライドバー）およびアイコン２２１～２２４は「アイコン」の一実施例に対応する。

しかし、このようにマウス、キーボードまたはタッチパネル等の入力機器を用いて表示画面上のアイコンを操作するという方法では、これらの入力機器は表示画面上で実現される他の多くの操作と併用される必要がある。例えばコンピュータの基本設定の変更および文書作成等、電子ビーム照射装置５０の制御以外のソフトウェアの使用にも入力機器が用いられる。よって、入力機器を、他の多くの操作と併用しつつ、頻度の高い電子ビーム照射装置５０の制御に特化した直感的な操作を実現するように構成することが難しい。

次に、入力機器を用いた電子ビーム照射装置５０の制御に関する各種指示の第２の典型的な方法としては、電子ビーム照射装置５０の制御に対応するよう開発された、専用の入力機器を用いる方法がある。具体的には、電子ビーム照射装置５０の側面に操作パネルを設け、操作パネル上に、各種制御に対応するボタンおよびスイッチ等を配置することができる。分析者は、当該ボタンおよびスイッチ等を操作することで、電子ビーム照射装置５０について所望の制御を実現できる。あるいは、専用の入力機器として、電子ビーム照射装置５０と有線等で通信可能に構成された、該装置付属のジョイスティック等を使用することも可能である。

しかし、このように電子ビーム照射装置５０に付属された専用の入力機器を用いる方法では、分析者によって操作性の良し悪しが変わりやすいため、作業効率が低下する虞がある。

したがって、本実施の形態に従う分析装置１００では、簡易な構成で分析者の嗜好に合った入力機器を用いて電子ビーム照射装置５０の制御のための指令を入力できるようにすることで、分析者の作業効率を向上する。

図４を参照して、第２ＰＤ２１は、第２コンピュータ２０に対して電子ビーム照射装置５０の制御に関する各種指示を与えるという目的に特化したＰＤである。第２ＰＤ２１は、第１ＰＤ１１とは異なり、ポインティングデバイスに対応するポインタがディスプレイ上に表示されない。第２ＰＤ２１に対する操作入力は、第２コンピュータ２０において、電子ビーム照射装置５０を制御するための制御信号に変換される。すなわち、第２ＰＤ２１は、本来のＰＤとしての機能を有していない点が、第１ＰＤ１１とは異なる。なお、第２ＰＤ２１は、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０への指令を入力するために用いられる第１ＰＤ１１とは異なり、第２コンピュータ２０のみに指令を入力するために用いられる。第２コンピュータ２０は、第２ＰＤ２１から与えられる指令に基づいて、電子ビーム照射装置５０を制御する。

ここで、第２ＰＤ２１としては、マウス、ジョイスティックまたはトラックボール等の一般的なＰＤを使用することができる。マウス、ジョイスティックおよびトラックボール等のＰＤは通常、互いに操作性が異なる。分析者は、自身が操作性が良いと感じるＰＤを選択し、第２ＰＤ２１として使用することが可能である。これら一般的なＰＤは分析者にとって容易に入手できるので、分析者に余計なコストおよび手間をかけないという利点がある。

図４では、第２ＰＤ２１として、トラックボール２１５、スクロール２１６、Ｌボタン２１３、Ｒボタン２１４、ボタン２１１およびボタン２１２を搭載したマウスを例示している。本実施の形態では、第２ＰＤ２１の上記各部の所定の操作が、それぞれ、電子ビーム照射装置５０の走査部（偏向コイル２および／または試料ステージ４）を駆動するための制御に対応付けられている。

図５は、第２ＰＤ２１の各操作に対応する、電子ビーム照射装置５０の制御内容を例示する図である。図５を参照して、例えばトラックボール２１５が動かされると、トラックボール２１５を動かした方向に試料ステージ４（図２参照）が水平（ＸＹ）方向に移動する。

一方、スクロール２１６を回されると、試料ステージ４が鉛直（Ｚ）方向に移動する。
図５にはさらに、第２ＰＤ２１の各部（図５の表では、トラックボール２１５、スクロール２１６、Ｌボタン２１３、Ｒボタン２１４）を操作することで、フォーカス変更、非点補正および倍率変更といった制御が行なわれる例が示されている。

分析者によって第２ＰＤ２１が操作されると、第２コンピュータ２０は、図５に示す第２ＰＤ２１の操作と電子ビーム照射装置５０の制御との関係に従って、第２ＰＤ２１からの信号を電子ビーム照射装置５０の制御信号に変換するように構成される。なお、図５に示す関係が記されたプログラムは予め第２コンピュータ２０に内蔵されるＲＯＭに格納されている。

図４および図５に示した方法は、分析者の手の動きをそのまま電子ビーム照射装置５０の動作に変換できるので、第１ＰＤ１１を用いてアイコン２２１～２２４を操作する方法、および、第１ＰＤ１１および／またはキーボード等を用いて数値Ｍ１～Ｍ４を変更する方法と比較して、直感的に操作できるという利点がある。

一方、分析者によっては、図４に示したマウスによる操作が直感に合わない場合が考えられる。その場合、分析者は第２ＰＤ２１を、自身がより操作性が良いと感じる別のＰＤ（例えばジョイスティック等）に変更することが可能である。この場合、分析者は、自身の嗜好に合ったＰＤの各操作と電子ビーム照射装置５０の制御とを対応付けるように、第２コンピュータ２０のＲＯＭに格納されるプログラムをカスタマイズすることが可能である。

以上により、分析者は操作性が良いと感じる入力機器を使用して、電子ビーム照射装置を制御できるため、分析者の操作性を向上させることができる。また、入力機器ごとに対応するプログラムを作成する必要が無いので、実現も簡便である。

なお、第２コンピュータ２０は、第２ＰＤ２１からの信号に応じた電子ビーム照射装置５０の制御と、第１コンピュータ１０を介して伝送された第１ＰＤ１１からの信号に応じた電子ビーム照射装置５０の制御とを切り換え可能に構成される。具体的には、第２コンピュータ２０は、第１ＰＤ１１を用いてアイコン２２１～２２４が操作された場合には、その操作入力に従って電子ビーム照射装置５０を制御する。一方、図５に例示したように第２ＰＤ２１が操作された場合には、第２コンピュータ２０はその操作入力に従って電子ビーム照射装置５０を制御する。これによれば、分析者は２つの入力機器を選択的に使用することができるため、操作性の幅を広げることができる。

また、図１では、第１ＰＤ１１および第２ＰＤ２１はそれぞれ、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０と通信可能に接続される構成例を示した。しかし、第１ＰＤ１１および第２ＰＤ２１のコンピュータへの接続態様はこれに限定されず、第１ＰＤ１１は第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０に、第２ＰＤ２１は第２コンピュータ２０に有線または無線で信号を送信できればよい。たとえば、第１ＰＤ１１および第２ＰＤ２１を共に第１コンピュータ１０に接続し、第２ＰＤ２１の信号を第１コンピュータ１０を介して第２コンピュータ２０に送信する構成としてもよい。

同様にして、第１ディスプレイ１２および第２ディスプレイ２２はそれぞれ、第１コンピュータ１０および第２コンピュータ２０に通信可能に接続される構成例を示したが、第１ディスプレイ１２および第２ディスプレイ２２のコンピュータへの接続態様はこれに限定されない。第１ディスプレイ１２は第１コンピュータ１０から有線または無線で信号を受信できればよく、第２ディスプレイ２２は第２コンピュータ２０から有線または無線で信号を受信できればよい。

また、図１では、電子ビーム照射装置５０の制御用の第２コンピュータ２０と、分析用の第１コンピュータ１０とを、独立した２つのコンピュータとして示した。しかし、第２コンピュータ２０および第１コンピュータ１０の構成および台数はこれに限定されず、コンピュータの制御に関する処理を担う処理部（第２処理部）および分析に関する処理を担う処理部（第１処理部）があればよい。例えば、第２コンピュータ２０および第１コンピュータ１０は、１つのコンピュータ内の制御に関する処理を担う処理部（第２処理部）と、分析に関する処理を担う処理部（第１処理部）で構成されてもよい。この場合、第１処理部と第２処理部とは、一部その構成要素および機能がオーバーラップしていてもよい。また、第１処理部と第２処理部とをそれぞれ仮想ドライブとしてもよい。この場合、制御と分析の両方を担うコンピュータに、第１ＰＤ１１および第２ＰＤ２１の両方が有線または無線で接続される構成が可能である。

同様にして、制御用の第２ディスプレイ２２と分析用の第１ディスプレイ１２とは、制御用の情報を表示する部分と、分析用の情報を表示する部分であればよい。たとえば、制御用の第２ディスプレイ２２と分析用の第１ディスプレイ１２とは、一体化された単体のディスプレイであってもよい。同様にして、第１表示画面１２０および第２表示画面２２０も、２つの画面に限定されず、１つのディスプレイの２つの表示領域であってもよい。第１表示画面１２０と第２表示画面２２０は、それぞれ「第１の表示領域」と「第２の表示領域」に対応する。また、第１ディスプレイ１２と第２ディスプレイ２２は、「ディスプレイ」に対応する。

また、上記実施の形態は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。具体的には、上記実施の形態では分析装置としてＥＰＭＡを例示したが、電子線に代えてイオンビームを励起源として用いることもできる。また、上記実施の形態では二次電子および反射電子を検出して二次電子像および反射電子像を作成し、特性Ｘ線を検出して特定の元素の二次元分布像（Ｘ線像）を生成する構成としたが、観察画像の生成に用いる信号として、他の信号（たとえば蛍光）を検出することも可能であり、種々の走査型荷電粒子顕微鏡において本発明の構成を用いることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電子銃、２ 偏向コイル、３ 対物レンズ、４ 試料ステージ、５ 試料ステージ駆動部、６，６ａ，６ｂ 分光器、７ 偏向コイル制御部、８ 電子検出器、１０ 第１コンピュータ（第１処理部）、１２ 第１ディスプレイ、１４，２４ メモリ、１５，２５ 入力インターフェイス（入力Ｉ／Ｆ）、１６，２６ 表示コントローラ、１７，２７ 通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）、２０ 第２コンピュータ（第２処理部）、２２ 第２ディスプレイ、５０ 電子ビーム照射装置、６１ａ，６１ｂ 分光結晶、６３ａ，６２ｂ 検出器、６４ａ，６４ｂ スリット、１００ 分析装置、１２０ 第１表示画面、１２１～１２３，２２１～２２４ アイコン、２２１～２１４ ボタン、２１５ トラックボール、２１６ スクロール、２２０ 第２表示画面、Ｅ 電子線、Ｉ１ Ｘ線像、Ｉ２ 画像、Ｐ１ ポインタ、Ｓ 試料、Ｗ１ ウィンドウ。

Claims (6)

1. 荷電粒子ビームを試料に照射し、前記試料から放出される信号を検出するように構成された荷電粒子ビーム照射装置と、
   第１入力機器と通信可能に構成され、前記第１入力機器によって指定された分析条件に従って、前記荷電粒子ビーム照射装置の検出信号に基づいて前記試料を分析するように構成された第１処理部と、
   第２入力機器および前記第１処理部と通信可能に構成され、前記荷電粒子ビーム照射装置の検出信号から前記試料の観察画像を生成するとともに、前記第２入力機器からの信号に応じて前記荷電粒子ビーム照射装置を制御するように構成された第２処理部と、
   前記第１処理部と通信可能に構成され、前記分析条件を示すためのアイコンを表示するための第１ディスプレイと、
   前記第２処理部と通信可能に構成され、前記分析条件および前記第２処理部により生成された前記観察画像と、前記荷電粒子ビーム照射装置を制御するためのアイコンとを表示するための第２ディスプレイとを備え、
   前記第１入力機器は、前記第１ディスプレイに表示されるアイコンおよび前記第２ディスプレイに表示されるアイコンを操作するための操作入力を受け付け可能に構成され、
   前記第２入力機器は、前記荷電粒子ビーム照射装置の制御に特化した制御用ポインティングデバイスを含み、
   前記第２処理部は、前記制御用ポインティングデバイスに対する操作入力を前記荷電粒子ビーム照射装置の制御信号に変換する、分析装置。
2. 前記荷電粒子ビーム照射装置は、前記試料上の分析対象領域において前記荷電粒子ビームを走査させるように構成された走査部を含み、
   前記制御用ポインティングデバイスは、複数の操作入力を受け付け可能に構成され、
   前記第２処理部は、前記複数の操作入力を前記走査部の制御信号に変換するように構成される、請求項１に記載の分析装置。
3. 前記複数の操作入力は、前記制御用ポインティングデバイスに加えられる前記走査部の制御のための複数の動きのそれぞれによる入力であり、
   前記第２処理部は、前記制御用ポインティングデバイスに対応するポインタを前記第１
   ディスプレイおよび前記第２ディスプレイのどちらにも表示しない状態で、前記複数の操作入力を前記走査部の制御信号に変換する、請求項２に記載の分析装置。
4. 前記第１入力機器は、前記第１ディスプレイおよび前記第２ディスプレイに表示されるアイコンを操作するための操作用ポインティングデバイスを含み、
   前記操作用ポインティングデバイスに対応するポインタは、前記第１ディスプレイおよび前記第２ディスプレイに表示可能であり、
   前記操作用ポインティングデバイスに対応するポインタが前記第１ディスプレイに表示されるときには、前記第１処理部は、
   前記操作用ポインティングデバイスに対する操作入力を前記第１ディスプレイに表示されたポインタの操作に変換し、
   前記第１ディスプレイに表示されたポインタの操作を、前記第１ディスプレイに表示されたアイコンの操作に変換し、
   前記操作用ポインティングデバイスに対応するポインタが、前記第１ディスプレイの端部を超えて、前記第２ディスプレイに移動すると、前記第１処理部は、
   前記操作用ポインティングデバイスに対する操作入力を前記第２ディスプレイに表示されたポインタの操作に変換し、
   前記第２ディスプレイに表示されたポインタの操作を、前記第２ディスプレイに表示されたアイコンの操作に変換する、請求項１～３のいずれか１項に記載の分析装置。
5. 前記第２処理部は、前記複数の操作入力のそれぞれと、前記走査部の制御信号との対応づけを変更することが可能である、請求項２に記載の分析装置。
6. 前記第２処理部は、前記第２入力機器からの信号に応じた前記荷電粒子ビーム照射装置の制御と、前記第１処理部を介して伝送された前記第１入力機器からの信号に応じた前記荷電粒子ビーム照射装置の制御とを切り換え可能に構成される、請求項１～５のいずれか１項に記載の分析装置。

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