(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、
前記荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子光学系と、
前記試料から発生した信号電子を検出する検出器と、
前記試料を保持し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｔ軸およびＲ軸で駆動する試料ステージと、
前記信号電子から形成された試料画像を表示する画像表示部と、
前記荷電粒子源、前記荷電粒子光学系、前記検出器、前記試料ステージ、及び前記画像表示部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記試料ステージの高さを所定に維持し、および前記試料ステージの傾斜角を水平に維持し、ならびに前記試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を前記画像表示部に表示する拡張解除モードと、前記試料ステージの高さおよび傾斜角を操作でき、ならびに前記試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を前記画像表示部に表示する機能拡張モードを有し、
前記拡張解除モードと前記機能拡張モードとを切り替える操作領域を前記画像表示部に表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードにおいて前記試料ステージのＲ軸を一定に維持し、前記操作領域から前記試料画像の視野を回転方向に移動操作する指示が入力されたとき、ラスターローテーションによって前記試料画像の視野を回転させることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードにおいて所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を前記画面表示部に表示し、選択された観察条件に応じて前記試料ステージの高さを制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードから前記機能拡張モードに切り替える場合に、観察条件を引き継ぐことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記機能拡張モードから前記拡張解除モードに切り替える場合に、所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を前記画面表示部に表示し、選択された観察条件に再設定し、前記拡張解除モードに切り替えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記機能拡張モードから前記拡張解除モードに切り替える場合に、前記試料ステージに保持される試料ホルダを設定する試料ホルダ選択領域を前記画像表示部に表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記操作領域から前記試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、前記試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって前記試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料の倍率が所定よりも低倍率のときにイメージシフトをリセットすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記操作領域から前記試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、前記試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって前記試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料ステージの移動に合わせてイメージシフトを複数回リセットすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、入力されたユーザ名又はパスワードに応じて前記拡張解除モードと前記機能拡張モードを切り替えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、
前記荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子光学系と、
前記試料から発生した信号電子を検出する検出器と、
前記試料を保持し、三次元移動、傾斜および回転できる試料ステージと、
前記信号電子から形成された試料画像を表示する画像表示部と、
前記荷電粒子源、前記荷電粒子光学系、前記検出器、前記試料ステージ、及び前記画像表示部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記荷電粒子光学系の端部と前記試料ステージとの間隔および前記試料ステージの傾斜を任意に操作できない拡張解除モードと、前記試料ステージの三次元移動、傾斜および回転を任意に操作できる機能拡張モードを有し、
前記拡張解除モードと前記機能拡張モードとの切り替えを操作できることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードにおいて前記試料ステージの回転させず、前記試料画像の視野を回転方向に移動操作する指示が入力されたとき、ラスターローテーションによって前記試料画像の視野を回転させることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードにおいて所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を前記画面表示部に表示し、選択された観察条件に応じて前記試料ステージの高さを制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記拡張解除モードから前記機能拡張モードに切り替える場合に、観察条件を引き継ぐことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記機能拡張モードから前記拡張解除モードに切り替える場合に、所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を前記画面表示部に表示し、選択された観察条件に再設定し、前記拡張解除モードに切り替えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１３のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記機能拡張モードから前記拡張解除モードに切り替える場合に、前記試料ステージに保持される試料ホルダを設定する試料ホルダ選択領域を前記画像表示部に表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記操作領域から前記試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、前記試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって前記試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料の倍率が所定よりも低倍率のときにイメージシフトをリセットすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記操作領域から前記試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、前記試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって前記試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料ステージの移動に合わせてイメージシフトを複数回リセットすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれかに記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、入力されたユーザ名又はパスワードに応じて前記拡張解除モードと前記機能拡張モードを切り替えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電粒子線装置のユーザは、研究機関における研究者または製造業における製造管理者もしくは分析担当者といった、いわゆる専門家に限られていた。このため、従来の荷電粒子線装置で使用されているグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）は、専門家が使用することを前提に設計されている。そして、荷電粒子線装置は、様々な技術分野における専門化（顧客）の多種多様なニーズに対応するために、非常に多くの機能を搭載している。これら多くの機能において、細かな調整パラメータ（観察条件）の設定が可能であり、高度な観察に寄与している。
【０００３】
一方、特許文献１においては、近年の技術進歩により、性能の割りには非常に低価格の荷電粒子線装置が実現可能となり、それに伴い、小中学校などの教育現場や自動車修理工場といった、従来では全く想定できなかった場所への荷電粒子線措置の導入が進んでいることを踏まえて、専門知識のない初心者であっても操作可能な、直感的で操作性に優れたＧＵＩを開示している。特許文献１には、荷電粒子線装置微鏡における電子光学条件など観察条件を、固定値に限定してテーブル化することで、ユーザの操作手間を省き直感的で操作しやすくする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者が、専門知識のない初心者であっても操作することができ、基本操作を習得して荷電粒子線装置への理解を深めたユーザが、細かに観察条件を設定して高度な観察をすることができる荷電粒子線装置について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
【０００６】
試料を様々な位置や角度から観察可能としている試料ステージは、水平方向（ＸＹ軸）、高さ方向（Ｚ軸）、傾斜（Ｔ軸）や回転（Ｒ軸）など多彩な調整が可能となっている。試料ステージはモータで制御されており、ＰＣ上に表示されている観察画面を見ながら、画面上で位置を調整できるなど、高い操作性と再現性を提供している。
【０００７】
その一方、試料ステージの位置を含めて観察条件の組合せは無限にあるが、特に、試料ステージの高さ（Ｚ軸）や傾斜（Ｔ軸）は、その観察目的に応じた適切な設定を行う必要があり、一歩誤った条件の組合せを設定してしまうと、観察目的を全く達成できない場合がある。例えば、試料ステージの高さ（Ｚ軸）が適切ではないと、非点が多くなったり、フォーカスが合わなくなったりして、観察像がぼけたり、歪んでしまったりする。また、試料ステージが離れすぎると、信号電子の収量低下によって像観察自体ができなくなる。また、試料ステージ（Ｔ軸）が傾斜していると、試料表面の一部が近すぎたり、離れすぎたりして、観察像がぼけたり、歪んでしまったり、像観察自体ができなくなったりする。
【０００８】
これらを回避するためには、試料ステージの高さ（Ｚ軸）や傾斜（Ｔ軸）のみならず、高さ（Ｚ軸）や傾斜（Ｔ軸）に応じて、加速電圧、フォーカス、およびスティグマなどを調整する必要があるが、このような調整は、初心者にとって非常に敷居が高い。
【０００９】
これに対して、特許文献１に開示されている荷電粒子線装置は基本的に初心者を含めた一般ユーザに特化した操作性を提供しており、ハードウェアもそれに見合った簡素な構成であり、一般ユーザに必要な機能のみしか搭載していない。
【００１０】
このため、基本操作を習得して荷電粒子線装置への理解を深めたユーザが、更に高度な操作を習得することができない。複雑な観察条件を細かに設定するなど高度な観察を行いたいという専門化のニーズを満たすこともできてはいない。
【００１１】
本発明の目的は、試料ステージの高さや傾斜を含めた複雑な観察条件を意識することなく観察でき、初心者でも簡単に使用できる荷電粒子線装置でありながら、高度な観察をしたい場合にも、細かな観察条件を設定できる荷電粒子線装置を実現することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、例えば、試料ステージの高さを所定に維持し、および試料ステージの傾斜角を水平に維持し、ならびに試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を画像表示部に表示する拡張解除モードと、試料ステージの高さおよび傾斜角を操作でき、ならびに試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を画像表示部に表示する機能拡張モードを有する荷電粒子線装置に関する。
【００１３】
また、本発明は、例えば、荷電粒子光学系の端部と試料ステージとの間隔および試料ステージの傾斜を任意に操作できない拡張解除モードと、試料ステージの三次元移動、傾斜および回転を任意に操作できる機能拡張モードを有し、拡張解除モードと機能拡張モードとの切り替えを操作できる荷電粒子線装置に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試料ステージの高さや傾斜を含めた複雑な観察条件を意識することなく観察でき、初心者でも簡単に使用できる荷電粒子線装置でありながら、高度な観察をしたい場合にも、細かな観察条件を設定できる荷電粒子線装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１にかかるＳＥＭの基本構成を示す図である。
【図２】実施例１にかかるＳＥＭのシステム構成を示す図である。
【図３】実施例１にかかる拡張解除モードのＧＵＩの具体的操作画面例を示す図である。
【図４】実施例１にかかる機能拡張モードのＧＵＩの具体的操作画面例を示す図である。
【図５】実施例１にかかる拡張解除／機能拡張を切り替える場合の動作フローチャートである。
【図６】実施例１にかかる拡張解除モード時の観察目的設定画面構成を示す図である。
【図７】実施例１にかかる観察目的に応じた観察条件を記録したテーブル構成を示す図である。
【図８】実施例１にかかる試料を設定させる画面を示す図である。
【図９】実施例３にかかるアプリアシスト画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施例では、荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子光学系と、試料から発生した信号電子を検出する検出器と、試料を保持し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｔ軸およびＲ軸で駆動する試料ステージと、信号電子から形成された試料画像を表示する画像表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、検出器、試料ステージ、及び画像表示部を制御する制御部と、を備え、制御部が、試料ステージの高さを所定に維持し、および試料ステージの傾斜角を水平に維持し、ならびに試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を画像表示部に表示する拡張解除モードと、試料ステージの高さおよび傾斜角を操作でき、ならびに試料画像の視野を上下左右および回転方向に移動操作できる操作領域を画像表示部に表示する機能拡張モードを有し、拡張解除モードと機能拡張モードとを切り替える操作領域を画像表示部に表示する荷電粒子線装置を開示する。
【００１７】
また、実施例では、荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子光学系と、試料から発生した信号電子を検出する検出器と、試料を保持し、三次元移動、傾斜および回転できる試料ステージと、信号電子から形成された試料画像を表示する画像表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、検出器、試料ステージ、及び画像表示部を制御する制御部と、を備え、制御部が、荷電粒子光学系の端部と試料ステージとの間隔および試料ステージの傾斜を任意に操作できない拡張解除モードと、試料ステージの三次元移動、傾斜および回転を任意に操作できる機能拡張モードを有し、拡張解除モードと機能拡張モードとの切り替えを操作できる荷電粒子線装置を開示する。
【００１８】
また、実施例では、制御部が、拡張解除モードにおいて試料ステージのＲ軸を一定に維持し、操作領域から試料画像の視野を回転方向に移動操作する指示が入力されたとき、ラスターローテーションによって試料画像の視野を回転させることを開示する。また、制御部が、拡張解除モードにおいて試料ステージの回転させず、試料画像の視野を回転方向に移動操作する指示が入力されたとき、ラスターローテーションによって試料画像の視野を回転させることを開示する。
【００１９】
また、実施例では、制御部が、拡張解除モードにおいて所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を画面表示部に表示し、選択された観察条件に応じて試料ステージの高さを制御することを開示する。
【００２０】
また、実施例では、制御部が、拡張解除モードから機能拡張モードに切り替える場合に、観察条件を引き継ぐことを開示する。
【００２１】
また、実施例では、制御部が、機能拡張モードから拡張解除モードに切り替える場合に、所定の観察条件を選択できる観察条件選択領域を画面表示部に表示し、選択された観察条件に再設定し、拡張解除モードに切り替えることを開示する。
【００２２】
また、実施例では、制御部が、機能拡張モードから拡張解除モードに切り替える場合に、試料ステージに保持される試料ホルダを設定する試料ホルダ選択領域を画像表示部に表示することを開示する。
【００２３】
また、実施例では、制御部が、操作領域から試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料の倍率が所定よりも低倍率のときにイメージシフトをリセットすることを開示する。
【００２４】
また、実施例では、制御部が、操作領域から試料画像の視野を上下左右に移動操作する指示が入力された場合に、試料ステージのＸ軸およびＹ軸の制御とイメージシフトによって試料画像の視野を上下左右に移動させ、当該試料ステージの移動に合わせてイメージシフトを複数回リセットすることを開示する。
【００２５】
また、実施例では、制御部が、入力されたユーザ名又はパスワードに応じて拡張解除モードと機能拡張モードを切り替えることを開示する。
【００２６】
以下、図面を用いて本発明を実施するための形態を説明する。なお、荷電粒子線装置の一例として走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を説明するが、本発明はＳＥＭ以外にも、電子線を用いた外観検査装置、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置等、計測、検査、加工を行う荷電粒子線装置一般に対して適用することができる。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本実施例にかかるＳＥＭの基本構成を示す図である。図１において、電子銃１より放出された一次電子線４（荷電粒子線）は、アノード２により制御および加速され、コンデンサレンズ３および対物レンズ６によって収束され、試料ステージ１０に保持されている試料台９上に設置された試料８に照射される。
【００２８】
試料ステージ１０は、図示されていない試料室内に配置されている。試料室を大気開放や真空排気するために、試料室は、図示されていない真空ポンプを含む真空排気系に接続されている。
【００２９】
また、一次電子線４は、スティグマレンズ１９により補正される。荷電粒子光学系を構成する、アノード２、コンデンサレンズ３、対物レンズ６およびスティグマレンズ１９、ならびに試料ステージ１０などのコントロールは、主制御部１３によって行われる。なお、主制御部１３とコンピュータ１４とにより、動作制御部が構成される。
【００３０】
一次電子線４の経路には、偏向器５が設けてある。コンピュータ１４に接続された、マウス、キーボードおよび／または操作パネルなどの入力装置１７（指令入力部）から設定された任意の設定倍率にしたがって、主制御部１３から所定の偏向電流が偏向器５に給される。これにより一次電子線４が偏向され、試料８の表面を二次的に走査する。
【００３１】
試料８の観察位置への移動は、主制御部１３が試料ステージ１０をコントロールして行われる。位置決めされた試料８の観察位置への電子線照射により発生した二次電子７は、二次電子検出器１１によって検出され、増幅器１２によって増幅され、主制御部１３を介してコンピュータ１４に供給される。
【００３２】
また、イメージシフトやラスターローテーションにより観察視野を変更できる。イメージシフトでは、主制御部１３が偏向器５を制御して一次電子線４を偏向させ、走査領域を上下左右に変化させ、観察視野を上下左右に移動させる。観察視野の移動可能範囲が走査可能領域に限られてしまうものの、機械的動作を必要としないため、高精度な視野移動が可能である。ラスターローテーションでは、制御部１３が偏向器５を制御して一次電子線４を偏向させ、走査方向を回転させ、観察視野を回転させる。試料ステージによる回転と異なり、観察視野を中心に観察視野を回転させることができる。
【００３３】
そして、コンピュータ１４のメモリ１８に記憶される。二次電子検出器１１によって検出された二次電子に基づく画像信号は、画像表示装置１５に画像として表示される。なお、二次電子の他、反射電子、透過電子などを検出して画像として表示することもできる。さらには、試料８から発生した特性Ｘ線をＸ線検出器で検出して元素分析することも可能である。
【００３４】
また、コンピュータ１４には記憶装置１６が接続されている。
【００３５】
上述した構成において、ＳＥＭ装置全体の制御や、装置で得られたデータを解析処理するためのコンピュータ１４では、制御やデータ解析処理を実施するための操作プログラム２０が用いられる。この操作プログラム２０はメモリ１８に格納されている。
【００３６】
操作プログラム２０はＧＵＩモードを有しており、様々な装置状態を視覚的に通知することや、装置制御やデータ解析処理のための指示をユーザから受けることが可能である。
【００３７】
図２は、本実施例にかかるＳＥＭのシステム構成を示す図である。図２において、コンピュータ１４上で動作する操作プログラム２０は、初心者を含めた一般的なユーザが使用するＧＵＩモード（拡張解除モード２０１）と、熟練者ユーザや細かい観察条件設定を必要する高度な観察を行う場合に使用するＧＵＩモード（機能拡張モード２０２）を有している。ユーザは自分の用途に応じて、拡張解除モード２０１と、機能拡張モード２０２とを相互に切り替えて使用することができる。
【００３８】
拡張解除モード２０１は、難しいことは考えずにとにかく試料を観察したいというユーザのためのモードであり、高度な観察時にしか使用しない機能を、ＧＵＩ上（画像表示装置１５上）に表示せず、操作も制限している。これによりシンプルで一般利用者に分かりやすい操作性を提供している。
【００３９】
上記二つのＧＵＩモードである拡張解除モード２０１と機能拡張モード２０２とは、共に観察条件を設定するための操作画面を有しており、その操作画面でユーザの操作に応じたハードウェアの制御がなされる。
【００４０】
ユーザは、基本的な操作を行う操作ボタン２０６、複雑な機能ボタン２１１または目的に適した機能ボタン２１４により操作を指定する。ユーザの指定した操作情報は、ハードウェアを制御するためのコマンド情報に変換され、コマンド送受信部２０３Ａを介して主制御部１３へ伝達される。
【００４１】
主制御部１３では、コマンド送受信部２０３Ａから送信され、コマンド送受信部２０３Ｂで受信したコマンドに応じた制御を行い、最終的にはディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）２０４やドライバ２０５を介して電流電圧信号やパルス信号に変換され、電子銃１、対物可動絞り、コンデンサレンズ３、対物レンズ６、およびスティグマレンズ１９などの各電子レンズ、試料ステージのモータ、真空ポンプならびに検出器１１などのハードウェアを制御し、様々な観察条件を設定する。ここで、コマンドとは主制御部１３とコンピュータ１４との間での情報受け渡しするためのデータフォーマットである。
【００４２】
例えば、ユーザが観察視野を移動するために、位置情報を入力して基本的な操作を行う操作ボタン２０６、複雑な機能ボタン２１１、または目的に適した機能ボタン２１４を押下すると、それに対応したコマンドに変換され、主制御部１３へ伝送される。
【００４３】
主制御部１３では受信したコマンドを解析し、それに応じて制御部群２１６のステージＸＹ軸制御部はモータを駆動するためのパラメータをドライバ２０５に設定する。ドライバ２０５は、接続されたステップモータやサーボモータに対しパルス信号や電流電圧を制御して、モータを駆動する。
【００４４】
これにより、試料ステージ１０がＸＹ方向に駆動し、試料ステージ１０上の試料８が移動する。結果として、試料８に照射された一次電子線４の照射位置が変化し、それに応じた画像信号が生成される。生成された画像信号は、アナログ−ディジタル変換回路（ＡＤＣ）２０７によってディジタル信号に変換され、画像データ生成部２０８により二次元の画像データとなる。
【００４５】
この二次元画像データは、表示制御部２０９を介してＧＵＩ（画像表示装置１５）の画像表示部２１０に表示されため、ユーザは像の移動を認識することができる。
【００４６】
機能拡張モード２０２では、様々な観察条件を事細かに設定できるよう、多くのインタフェースを備えており、それに応じたコマンドも多く存在する。これに対して、拡張解除モード２０１ではシンプルで分かりやすいインタフェースとするために、基本的な操作を行う操作ボタン２０６は表示されるが、複雑な設定を行う複雑な機能ボタン２１１は表示されていない。
【００４７】
代わりに、拡張解除モード２０１では、観察目的によって最適となる設定値を組み合わせ、その組み合わせを自動的に設定することで、シンプルな機能だけで観察を可能としている。
【００４８】
例えば、試料８の表面構造を観察したい場合には、加速電圧を低めに設定し、二次電子検出器１１を用いることが望ましい。加速電圧が決まれば、それに応じて収束点や光軸を調整する電子レンズなどの調整値を決定することができる。このような、観察目的に応じた最適な観察条件を、あらかじめ観察条件のテーブル２１２として保持しておく。
【００４９】
観察開始時には、後述する観察目的設定画面でユーザが観察目的を決定すると、切り替え制御部２１３が観察条件テーブル２１２から判断し、複数のコマンドに変換して観察条件を自動設定する。また、観察目的に適した機能２１４を観察条件テーブル２１２から判断し配置する。
【００５０】
ユーザは、観察目的に適した機能２１４からボタンＫを押下すれば、目的別最適制御部２１５が現在設定されている観察目的に応じて、観察条件テーブル２１２から判断しコマンドに変換して、観察目的に適した観察条件を設定する。
【００５１】
これにより、ユーザは特に難しいパラメータを調整しなくても簡単に観察することができる。また、目的に応じた最適な機能を統合して一つの機能とて表示することで、不要な機能を表示しないことを実現している。
【００５２】
このように機能拡張モード２０２と拡張解除モード２０１とは、コンピュータ１４上で動作するプログラムのみで互いの違いを設けているため、ハードウェアを変えることなく、ログイン時の設定や切り替えボタンの操作で選択することができる。
【００５３】
図３は、拡張解除モード２０１のＧＵＩの具体的操作画面例を示す図である。図３に示した操作画面は、画像表示画面２１０と、拡張解除／機能拡張切り替えボタン３００と、観察をスタートやストップする観察スタート／ストップボタン３０１と、観察目的を再設定する観察目的変更ボタン３０２と、倍率や視野移動を操作する操作領域３０３と、表示モード（Ｓｃａｎ）を変更する表示モード変更領域３０４と、画像の保存を決定する画像保存ボタン３０５と、オート画像調整領域３０６とを有している。
【００５４】
拡張解除モード２０１の操作画面は、試料ステージ１０のＺ軸（高さ）、Ｒ軸（回転）、Ｔ軸（傾き）を直接設定する画面は有しておらず、ユーザが任意に操作することを制限している。
【００５５】
なお、試料ステージ１０のＲ軸移動（回転）とラスターローテーションの併用を可能とすると、初心者が混乱するおそれがあるため、拡張解除モード２０１では、ユーザによるＲ軸（回転）を制限し、ラスターローテーションのみを操作可能としている。一方、試料ステージ１０をＲ軸移動（回転）させると、試料と検出器の相対的な位置関係（方向）が
変わり、試料の見え方が変わる場合があるので、必要に応じて、Ｒ軸移動（回転）可能な構成としてもよい。
【００５６】
また、一般的な荷電粒子線装置では、電子ビームを制御するために加速電圧値やスポット強度を設定する画面を有しているが、本発明の一実施例における拡張解除モード２０１の操作画面では、電子ビームを制御するために加速電圧値やスポット強度を設定する画面領域を有さず、ユーザによる直接の設定を制限している。
【００５７】
これにより、誤って観察条件を変更し、像観察できなくなってしまう状態や、意図しない像となることを防ぐと同時に、非常にシンプルで分かりやすいＧＵＩをユーザに提供している。
【００５８】
例えば、加速電圧値を設定する画面が存在すると、ユーザがそれらの意図を理解せずに闇雲に変更してしまえば、試料表面構造を観察していたつもりが、内部構造を観察してしまっていたり、試料自体にダメージを負わせてしまったりする恐れもある。
【００５９】
また、極端に収量が低下してしまい像観察すらできなくなってしまう恐れもある。試料ステージに関して言えば、極端に試料ステージのＺ軸（高さ）やＴ軸（傾き）を変更してしまうと、分解能や収量が低下してしまったり、観察像が歪んでしまったりもする。
【００６０】
本実施例においては、上記のような状態になる可能性を一切排除することができる。本実施例では、後述する観察目的に応じて観察条件を自動設定する機能を備えているので、このようなシンプルな調整画面だけでユーザの観察目的を満たすことができる。
【００６１】
つまり、図３の観察目的変更ボタン３０２を押すと、図６に示した観察目的設定画面６００が表示され、観察目的設定画面６００の観察目的６０１うちのいずれかをユーザが選択すると、選択した目的に応じて図７に示した条件が自動的に設定される。
【００６２】
次に、拡張解除モード２０１において、ユーザが調整し、画像を保存するまでの手順を説明する。
【００６３】
ユーザは後述する観察目的を設定済みの状態から、観察スタート／ストップボタン３０１を押下すると、加速電圧が印加され観察がスタートする。このとき、観察目的に応じた最適な加速電圧値が自動的に設定され、同時に、スポット強度、フォーカス値、スティグマ値、アライメント値、およびステージ位置も自動的に設定される。試料ステージ１０の移動は、移動完了までに時間を有する場合があるため、観察目的を設定すると同時に自動的に移動するように構成することもできる。
【００６４】
次に、試料８に一次電子線４（一次電子ビーム）が印加され、試料８から発生した二次電子が、二次電子検出器１１により検出されると、画像表示画面２１０に試料画像が表示される。
【００６５】
ユーザは、画像表示画面２１０に表示された試料画像を見ながらスライダや操作パネル等の入力装置１７を用いて、明るさやコントラストを調整し、同様にフォーカスを調整して目的の視野を探すための像出しを行う。
【００６６】
明るさ、コントラストおよびフォーカス調整は、オート画像調整領域３０６のボタンを押下し自動調整してもよいし、観察スタートボタン３０１を押下した時の電子ビーム印加処理に連動して自動調整を実施してもよい。また、本実施例におけるオートフォーカス処理は、全ワーキングディスタンス範囲を探索するのではく、ユーザが設定する観察目的と試料設定で決まるワーキングディスタンスを中心とし、探索範囲を限定することで高速化したオートフォーカス処理としても良い。
【００６７】
次に、所望の観察視野を探すために倍率調整や視野移動を実施する。倍率調整はスライダや操作パネルを用いて調整する。このとき、表示画像上でのマウスドラッグや、マウスホイールスクロールにより倍率調整ができるように構成することもできる。
【００６８】
画像表示画面２１０上の視野を上下左右（Ｘ／Ｙ）方向に移動させたい場合は、画像表示画面２１０を、例えば移動したい方向へドラッグする。また、中心へ移動させたい箇所をクリックするなど、移動させたい位置を直接画像上で指定して動かすこともできる。
【００６９】
このときコンピュータ１４は、入力された情報をもとに、試料ステージ１０の移動や、偏向器５を制御して一次電子線４を偏向させることによるイメージシフトを行う。視野の移動量がイメージシフト移動可能な範囲内であればイメージシフトによる移動を実施し、イメージシフト移動不可能な移動量であればステージ移動を実施する。イメージシフトやステージ移動は、ラスタローテーションを加味して制御され、ユーザは観察視野上の方向（上下左右）のみを指定すれば良い。
【００７０】
これにより、ユーザはステージ移動とイメージシフトによる移動を意識することなく視野移動を行うことができる。実施例では、イメージシフトを意識させないために、イメージシフトを直接操作する画面を有さず、直接操作も制限する。
【００７１】
さらに、画像表示画面上、視野を回転したい場合には操作画面表示上に設定された回転ボタン３０８を押下することで、任意の像回転を実施する。拡張解除モード２０１では、ステージＲ軸の操作を制限しているため、ラスターローテーションして視野回転を行う。
【００７２】
このとき、回転ボタン３０８だけでなく回転角度を直接入力したり、スライダで回転角度を入力したり、また、操作画面表示上に水平定規のようなコンピュータで描画したオブジェクトを重ねて表示し、水平にしたい観察像の位置と照らし合わせながら回転させても良い。
【００７３】
所望の観察視野を表示できたら、表示モード設定領域３０４で表示モードを切り替え、Ｓ／Ｎが高く、像調整に優れたスキャンでフォーカスや明るさの最終調整を行う。
【００７４】
表示モード設定領域３０４の表示モード変更ボタンは、「視野探し」と、「画像確認」と、「画像調整」とがあり、これらは以下のような用途で利用される。
【００７５】
まず、「視野探し」は、スピードの速いスキャンを行い、画像の質は低下するものの画像の更新速度を上げ、視野移動に対する追従性を向上させるモードである。
【００７６】
また、「画像確認」は、逆にスピードが遅いスキャンを行うことで、画像更新速度は遅いものの画像の質を上げることで、画像記録前の最終確認などに用いるモードである。そして、「画像調整」は、フォーカスや非点を調整するときに用いるモードであり、スピードが遅いスキャンであるため画像の質が優れており、かつスキャン領域を削減することで更新速度をあげたモードである。
【００７７】
これらは、意味のわかりやすいボタン名とし、直感的に操作できるものとしている。
【００７８】
調整が完了すれば、ユーザは、画像保存ボタン３０５を押下し、画像を電子データ（ファイル）としてコンピュータ１４に接続された記憶装置１６へ保存する。
【００７９】
このとき、画像保存時のスキャンスピードや、各表示モードにおけるスキャンスピードは、観察目的によって大きく異なってくる。例えば、試料の組成を観察するような観察目的を選択すれば、半導体検出器を利用するＢＳＥ検出器が自動設定される。
【００８０】
しかし、半導体検出器と増幅器は応答性が悪いため、視野探しの表示モードを選択時には、二次電子検出器と変わって、少し遅いスキャンスピードとしなければならない。
【００８１】
また、帯電しやすい試料を観察するような目的の場合、スキャンスピードが遅いと試料の帯電により像が歪んだり、輝度が極端に上がってしまったりなど、正しく観察できない場合がある。よって、スキャン速度を落として像質の良い観察を行う「画像確認」時は、上記のような問題が発生しやすくなるため、帯電による影響を受けづらいライン単位積算するスキャンモード（ＣＳＳ）とすることが望ましい。
【００８２】
これは、上述した観察条件テーブル２１２によって自動的に判断設定され、同じ名前のついたボタンでありながら、実際は異なる機能を割り当てることで、ユーザは細かいことを気にすることなく目的を果たすことができる。
【００８３】
図４は、機能拡張モード２０２のＧＵＩの具体的操作画面例を示す図である。機能拡張モード２０２では、上述した拡張解除モード２０１とは対照的に全ての条件を設定可能としており、さまざまな設定画面領域を有している。例えば、電子光学系の加速電圧、スポッド強度を細かな数値で設定できる目的設定画面領域４００を有している。
【００８４】
また、電子ビームのアライメント調整を行う画面およびそれを開くボタン４０１を有している。また、検出器切り替え機能ボタン４０２も有している。さらに、複数信号を同時に表示することも可能であり、１画面で観察するだけでなく２画面や４画面に異なる検出器を同時に表示し、像を比較しながらの観察や、信号の合成も可能である。
【００８５】
また、試料ステージ１０に関しては、Ｘ軸、Ｙ軸だけでなく、Ｒ軸、Ｚ軸、Ｔ軸をそれぞれ任意に制御することが可能となっており、イメージシフトも個別に制御可能である。また、座標値を直接入力して移動することもできる。
【００８６】
表示モード変更領域３０４に関しては、図示した４つのボタンに対して、Ｒａｐｉｄ１〜２、Ｆａｓｔ１〜２、ＣＳＳ１〜５、Ｓｌｏｗ１〜５、Ｒｅｄｕｃｅ１〜３というように、計１７種類以上の複数のスキャンスピードを割り当てて使用している。
【００８７】
図５は、本実施例における拡張解除／機能拡張を切り替える場合の動作フローチャートである。拡張解除モード２０１と機能拡張モード２０２のいずれかが、ログイン時に初期設定される。また、図３や図４に示す切り替えボタン３００によってモードを切り替えることができる。初心者を含めた一般ユーザは、拡張解除モード２０１により観察を続けていく中で、さらに高度な観察が必要になった場合、切り替えボタン３００を押下して機能拡張モード２０２へ切り換える。
【００８８】
ユーザ（又はパスワード）毎に拡張解除モード２０１か機能拡張モード２０２かを指定するテーブルが、予めメモリ１８に登録されている。荷電粒子線装置の入力装置１７からユーザ名又はパスワードが入力されると、自動的にそのモードが設定される。なお、ログイン後に、拡張解除モード２０１か機能拡張モード２０２を選択する画面が表示し、ユーザに選択させてもよい。
【００８９】
観察が開始されると、試料が設定されているか否かが判断される（ステップ５０１）。試料が設定されていなければ、試料設定シーケンスにより試料が設定される（ステップ５０２）。その後、モード判定が行われる（ステップ５０３）。
【００９０】
拡張解除モード２０１が設定されていると、観察目的が設定され（ステップ５０４）、自動的に観察条件が設定される（ステップ５０５）。そして、拡張解除モード２０１による試料像の観察が行われる（ステップ５０６）。ステップ５０６において、観察目的を変更する場合は、ステップ５０４に戻る。
【００９１】
ステップ５０６において、切り替えボタン３００が押下されて機能拡張モード２０２が選択されると（ステップ５０９）、機能拡張モード２０２に切り替わり、機能拡張モード２０２による試料像の観察が行われる（ステップ５０７）。
【００９２】
拡張解除モード２０１から機能拡張モード２０２に切り替えられた場合、機能拡張モード２０２は、機能の制限を一切行っていないので、拡張解除モード２０１での観察条件を全て再現できる。よって、拡張解除モード２０１で観察していた状態を基準にして、そこから機能拡張モード２０２での高度な観察へ、スムーズに移行することができる。
【００９３】
上述のように機能拡張モード２０２に切り替えられたり、モード判定（ステップ５０３）において機能拡張モード２０２と判定されていると、機能拡張モード２０２による試料像の観察が行われる。機能拡張モード２０２の場合に、ユーザが切り替えボタン３００を押下すると、拡張解除モード２０１への移行処理がスタートする。
【００９４】
切り替えボタン３００により拡張解除モード２０１が選択された場合、現在設定済みのホルダに応じて、特殊試料ホルダが設定されていれば試料設定シーケンス５０２へ進み、試料再設定が行われ、通常試料ホルダが設定されていればモード判定５０３へ直接進む。そして、拡張解除モード２０１に移行する。
【００９５】
機能拡張モード２０２による観察中に、拡張解除モード２０１に移行する場合には、拡張解除モード２０１で制限している機能があったり、設定値の制限範囲を超えていたりなど、全ての観察条件を再現できない可能性がある。
【００９６】
そこで、拡張解除ボタン３００を押下された後、ステップ５０３からステップ５０４に進み、観察目的設定画面を表示し、再度ユーザに観察目的を設定させる。
【００９７】
これにより、拡張解除モード２０１で再現可能な観察条件が再設定される。また、試料ステージ１０の駆動範囲が大きく制限されるような特殊なホルダが設定されている場合、拡張解除モード２０１で制限しているステージの範囲を超えてしまうなど、モード移行ができない可能性がある。このため、試料を再設定するために試料設定シーケンス５０２へ移行し、試料設定画面を表示して、試料を再設定させている。
【００９８】
このとき、観察条件が大きく変わる場合もあるため、観察をリセットするという意味から電子ビーム印加を自動的にＯＦＦしても良い。また、誤って拡張解除ボタン３００を押下してしまい、観察条件が変わってしまうのを防ぐために、確認メッセージを表示してユーザ確認を行ってもよい。また、アプリケーションでユーザのログイン管理を実施し、ユーザによっては機能拡張モードへの移行を禁止し、パスワードなどによる承認を実施してもよい。
【００９９】
図８は、本実施例にかかる試料を設定させる画面９００を示す図である。図８において、試料設定は、「試料台の選択」、「試料高さの調整」、「試料ステージの引出し」、「試料高さの確認・試料ステージの挿入」、「真空引き」というように、順を追ってウィザード形式で進められる。特に、拡張解除モード２０１の選択状態の場合は、「試料台の選択」９０１において、拡張解除モード２０１で使用できない試料台が設定されないようにする必要がある。
【０１００】
通常、試料台の選択は、表示される試料台選択リスト９０２から使用する試料台を選択して行うが、拡張解除モード２０１で使用できない項目９０３をこのリストから非表示とし、誤って設定されることを防いでいる。このとき、選択した試料台の原寸大の大きさをユーザに表示領域９０４に表示し、実物と比較可能とすることで、誤って設定されることを防いでいる。
【０１０１】
ここで、図６に示した、拡張解除モード２０１における観察目的変更画面６００について説明する。観察目的設定画面６００は、図３における観察目的変更ボタン３０２が押下されると表示される。また、図４における拡張解除ボタン３００を押下し、機能拡張モード２０２から拡張解除モード２０１へ移行する場合にも表示される。
【０１０２】
観察目的変更画面６００では、ユーザの目的に合わせた観察目的６０１を複数表示する。観察目的６０１は、初心者ユーザにもわかりやすく、文章や実際の画像、また、レーダチャートで特徴を現してもよい。
【０１０３】
図６に示した観察目的設定画面６００において、ユーザが観察目的６０１を一意に選択すると、目的に応じた適切な観察条件が自動設定される。自動設定される観察条件は、図７に示すようにテーブル化され、選ばれた観察目的６０１に対応付けられて、コンピュータ１４に接続されたメモリ１８もしくは記憶装置１６に観察条件ファイルとして格納されている。
【０１０４】
図７に示したテーブルのレコード７００は、検出器、加速電圧値、スポット強度、アライメント値、フォーカス値、スティグマ値、スキャンモード（表示モード）、ステージＸＹＺＴＲ座標値であり、これらを選択された観察目的に応じて自動設定する。
【０１０５】
高真空の観察目的について説明すれば、一番上の観察目的「標準の観察」は、デフォルトの観察目的であり、かつ、ＳＥＭ観察の基本である、高倍率でもシャープで試料表面の凹凸構造を得られる観察条件となっている。つまり、「標準の観察」は、導電性のある試料に対して、どの条件が適切な観察条件であるか判らない初心者でも悩まずに容易に満足なデータを得ることができる条件である。このような観察条件を用いることで、初心者は容易に撮影ができるということを経験することによって、装置使用に対して意欲的になり、さらに向上心が生まれるきっかけとなることが期待される。高倍率でもシャープで試料表面の凹凸構造を得られる観察条件とは、高分解能が得られる条件である。このような観察条件を用いることで、ユーザは倍率を意識せずに比較的容易に高倍率、例えば１０万倍の画像を取得することができる。具体的なパラメータ設定値は、例えば、加速電圧は１５ｋＶ、試料ステージの高さＺ（ワーキングディスタンス）は５ｍｍ、試料ステージの傾斜Ｔは０度、コンデンサレンズは強励磁、対物可動絞りの孔径は小、真空度は高真空、および検出信号は二次電子である。なお、二次電子は、エネルギーが数ｅＶと弱く、試料表面約１０ｎｍからしか発生することができないため、二次電子を用いれば、表面の凹凸構造をより反映した画像を得ることができる。また、分解能は理論上、加速電圧が高いほど高くなり、ＳＥＭは通常加速電圧３０ｋＶまで観察可能であるが、加速電圧が高すぎると、実際の試料では、一次電子ビーム２による電子線が試料内部に侵入する深さが深くなる。その結果、電子線の照射によって放出される二次電子に内部情報が混じってしまい、試料表面の凹凸構造を反映した画像が得にくくなる。
【０１０６】
上から２番目の観察目的「表面構造を強調する観察」は、「標準の観察」では観察困難であった試料表面の微細な凹凸をより立体的に表示できる観察条件である。具体的なパラメータ設定値は、例えば、加速電圧は５ｋＶ、試料ステージの高さＺ（ワーキングディスタンス）は５ｍｍ、試料ステージの傾斜Ｔは０度、コンデンサレンズは強励磁、対物可動絞りの孔径は小、真空度は高真空、および検出信号は二次電子である。「標準の観察」と異なる点は、加速電圧を１５ｋＶから５ｋＶに変更したことである。加速電圧を１５ｋＶから５ｋＶにすると、分解能は低くなるが、一次電子線４による電子線が試料内部に侵入する深さが浅くなるため、より試料表面の凹凸構造を強調した画像になる。また、この観察目的では、チャージアップしにくい方法に設定している。例えば、早いスキャンで取り込んだ画像を重ねて像を形成する積算などを用いる。
【０１０７】
上から３番目の観察目的「表面構造と材料分布を強調する観察」は、「材料分布を強調する観察」で得られる画像より分解能は低くなるが、材料の違いを明暗のコントラストなどで表示することができる観察条件である。さらに、「表面構造と材料分布を強調する観察」は試料表面の微細な凹凸をより立体的に観察できる観察条件である。具体的なパラメータ設定値は、例えば、加速電圧は５ｋＶ、試料ステージの高さＺ（ワーキングディスタンス）は５ｍｍ、試料ステージの傾斜Ｔは０度、コンデンサレンズは中励磁、対物可動絞りの孔径は小、真空度は高真空、および検出信号は後方散乱電子である。「標準の観察」と異なる点は、加速電圧を１５ｋＶから５ｋＶに変更し、検出信号を後方散乱電子とし、コンデンサレンズの励磁をやや弱くしたことである。加速電圧を１５ｋＶから５ｋＶにすることにより、分解能は低くなるが、より試料表面の凹凸構造を強調した画像となる。
【０１０８】
上から４番目の観察目的「材料分布を強調する観察」は、複合材料や異物など異なった材料で構成されている試料において、材料の違いを明暗のコントラストなどで表示できる観察条件である。具体的なパラメータ設定値は、例えば、加速電圧は１５ｋＶ、試料ステージの高さＺ（ワーキングディスタンス）は５ｍｍ、試料ステージの傾斜Ｔは０度、コンデンサレンズは中励磁、対物可動絞りの孔径は小、真空度は高真空、および検出信号は後方散乱電子である。「標準の観察」と異なる点は、検出信号を後方散乱電子とし、コンデンサレンズの励磁をやや弱くして照射電流を増やしたことである。後方散乱電子の特徴は、材料の違いをコントラスト差で表すことができることである。重い材料ほど反射率が高くなり、多くの信号を発生するため、より明るい像となり、材料の違いを明暗のコントラストで表示することが可能となる。一方で、後方散乱電子は入射電子とほぼ同じエネルギーを持っているため、試料内部で発生した後方散乱電子も検出されてしまう。このため、二次電子に比べて内部情報が混じり、分解能は悪くなる。
【０１０９】
一番下の観察目的「元素を分析する観察」は、一次電子線４を太くし、照射電流を多くして、ＥＤＸ分析を行うための観察条件である。また、「元素を分析する観察」では、材料の違いを明暗のコントラストなどで表示することができる。この観察条件でＥＤＸ分析する箇所を探して、フォーカスなどを合わせた後に、ＥＤＸ装置側で操作を行うことにより、元素分析を行うことができる。具体的なパラメータ設定値は、例えば、加速電圧は１５ｋＶ、試料ステージの高さＺ（ワーキングディスタンス）は１０ｍｍ、試料ステージの傾斜Ｔは０度、コンデンサレンズは弱励磁、対物可動絞りの孔径は小、真空度は高真空、および検出信号は後方散乱電子である。「標準の観察」と異なる点は、試料から発生するＸ線のカウントを上げるため、コンデンサレンズの励磁を非常に弱くして照射電流を増やしている。また、元素分析は材料の違いを反映して行うため、検出信号として後方散
乱電子が用いられ、ワーキングディスタンスは試料から発生したＸ線を効率よく取り込むため１０ｍｍに変更している。ただし、後方散乱電子検出器が装着されていない場合などは、検出信号として二次電子を用いてもよい。
【０１１０】
このとき、チップ交換、ベーキングなどのメンテナンスなどにより生じる機種差などにより最適値が異なる可能性のあるフォーカス値、スティグマ値、アライメント値は、サービスマンが調整することができる。また、サービスマンに限らず、ユーザが自動キャリブレーション機能を用いて事前に調整した値に置き換えることもできる。また、試料ステージのＸＹ座標などは、自動設定するだけでなく、設定可能な範囲内であれば、観察視野を継続して観察できるように現在座標値を維持しても良い。
【０１１１】
なお、ＥＢＳＤ（Electron Backscattered Diffraction）検出器を用いた試料の結晶方位や結晶構造の解析など、試料ステージを傾斜させる観察目的を設けておき、当該観察目的を選択することにより、試料ステージが所定の角度傾斜するようにしてもよい。
【０１１２】
本実施例によれば、試料の高さや傾斜を含めた複雑な観察条件設定を意識することなく観察可能とし、初心者でも簡単に使用できる荷電粒子線装置でありながら、高度な観察をしたい場合にも、細かな観察条件を設定可能とする荷電粒子線装置を実現することができ、直感的な操作で初心者でも簡単に観察することができる。
【０１１３】
また、さらに細かな設定が必要な高度な観察を行いたい場合にも、シームレスに高度な観察を実施することができる。
【０１１４】
以上本実施例を説明したが、本発明は、上述した一実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、視野移動に関して言えば、試料ステージのＸＹ軸方向への実際の移動と、試料ステージの実際の移動を伴わず荷電粒子線を移動させて視野を移動させるイメージシフトによる移動とを併用し、イメージシフトと実際のステージ移動の違いをユーザに意識させない方法を述べたが、ステージＸＹ軸方向への移動のためのハードウェアを持たない装置であればイメージシフトのみを実施してもよい。逆に、イメージシフト量が少なく、低倍で多用するような装置であればイメージシフトの利便性は少ないため、実際のステージによる移動のみとしても良い。
【０１１５】
また、上記実施例では所謂シングルＳＥＭについて説明したが、ＳＥＭとＦＩＢ装置を組み合わせた所謂ＦＩＢ−ＳＥＭとしてもよい。ＦＩＢ装置が垂直に配置され、ＳＥＭが傾斜配置されているＦＩＢ−ＳＥＭ装置においては、ＳＥＭの光軸に対し載置面が垂直となるように試料ステージを傾斜させ、ＳＥＭに対するワーキングディスタンスが常に一定となるように試料ステージを制御する。ＦＩＢ装置による加工や観察を行うため、所定のボタンを押下することにより、試料ステージが水平に切り替わるようにしてもよい。
【実施例２】
【０１１６】
一般的に、高倍率での微小な観察視野の移動は、ステージ移動による視野移動の場合、バックラッシュやドリフトなどの影響から、ユーザの意図した視野位置からずれが生じる場合がある。そのため、ユーザが指定した視野移動距離が、イメージシフト移動範囲内であれば、上記のような影響の無いイメージシフトで視野移動することが望ましい。
【０１１７】
しかしながら、イメージシフトによる視野移動の可能な距離は、ステージ移動に対して非常に小さく、且つイメージシフト済みの方向へさらにイメージシフトしたい場合には、既に移動済みの量を差し引いた分しか移動できない。このため、イメージシフトによる移動可能距離が最大となるように、可能な限りイメージシフトが移動可能範囲の中点位置となるように、言い換えると、一次電子線４の走査領域が、走査可能領域の中心に位置していることが望ましい。
【０１１８】
そこで、自動的にイメージシフトが中点位置となるようにする（中点リセット）方法を説明する。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。
【０１１９】
イメージシフトが中点位置となるようにするためには、イメージシフトすることにより生ずる視野ズレ量を、ステージ移動で補正する必要がある。視野移動させたい目標位置をクリックやドラッグで指定するような視野移動方式であれば、移動距離があらかじめ分かるため、イメージシフトを中点位置にリセットし、リセットした分の移動量に対してオフセットする位置へステージを移動すれば良い。つまり、視野の移動量が指令されたとき、移動量の中点位置にイメージシフトした後、目的位置にステージを移動させればよい。
【０１２０】
しかし、移動したい方向とスピードを指定し、任意の時間だけ移動させるようなジョイスティックやトラックボールを使用した視野移動の場合、あらかじめ移動する距離が不定であることから、イメージシフト量をオフセットしてステージ移動させることができず、イメージシフトリセットが行えない。
【０１２１】
しかし、上途のとおり、イメージシフトによる視野移動量は、ステージ移動による移動量に対して非常に小さく、イメージシフトによる視野移動を画面上で認識できないような条件が存在する。このため、これらの条件に該当するとき、つまり、画面上で視野移動を認識できないときに、イメージシフトを自動リセットしてしまうことが考えられる。
【０１２２】
例えば、表示ディスプレイ上の１画素幅に相当する試料上の幅よりも、イメージシフトによる移動幅が小さければ、イメージシフトによる視野移動をユーザは認識することはできない。低倍観察時などはこの条件を満たすため、イメージシフトをリセットしても問題無い。ただし、視野移動を全く行わず、倍率のみを切り替えた場合に、イメージシフトを自動リセットしてしまうと、高倍から低倍（自動イメージシフトリセット）から高倍のような観察時に、視野が意図せずに変わってしまう可能性がある。
【０１２３】
このため、低倍観察時においてユーザがＸＹ視野移動を指示したときに、これをトリガとしてイメージシフトをリセットすることが望ましい。このときのリセット判断条件は、イメージシフトによる視野移動が１画素未満の距離になる低倍観察時に限る必要は無く、ユーザが気にならなければ、条件に応じて可変としても良い。
【０１２４】
視野移動量があらかじめ分かる場合のイメージシフトリセット方法を説明したが、イメージシフトをリセットしてからステージ移動する場合や、ステージ移動してからイメージシフトをリセットする場合、イメージシフトリセットによる急な視野移動により、現在の観察位置を見失う場合がある。
【０１２５】
これに対し、ステージ移動を開始してからステージ移動が完了するまでの間、ステージ移動に合わせて少しずつイメージシフトリセットを分割して実行し、ステージ移動完了に合わせてイメージシフトの中点リセット処理を完了させると、急な視野移動による観察位置の喪失を防止できる。
【０１２６】
このとき、ステージ移動に合わせて分割して実施するイメージシフトのリセット処理は、視野が急に移動しない程度の分割数であれば固定値で良い。しかし、観察視野の更新周期やステージ移動時間など、条件によって大きく見え方が変わるようであれば、分割数を可変としても良い。例えば、視野位置を見失わないためには、観察画像の更新周期に合わせるのが良い。観察画像の更新周期をRefreshTime、ステージ移動時間をStageMoveTimeとすると、イメージシフト中点処理の分割数は、StageMoveTime/RefreshTimeとなる。そのため、観察視野更新タイミングで行われる1回のイメージシフト移動量は、イメージシフト中点処理全体の移動量 /（StageMoveTime/RefreshTime）となる。
【実施例３】
【０１２７】
実施例１において、図３の機能拡張ボタンや拡張解除ボタン３００を押下することで、ユーザがモードを自在に切り替えられることを示した。
【０１２８】
しかし、モードを切り替えなければ観察目的が達成されないこと自体を、初心者などは把握できない場合もある。
【０１２９】
そこで、現在観察中または保存した画像に対し、問題が無いかをウィザード形式で確認し、問題があった場合には、問題解決へと導く機能があると望ましい。以下、問題解決のために機能拡張モード２０２へ切り替えをユーザに促すアプリアシスト機能を備えた荷電粒子線装置について、実施例１または２との相違点を中心に説明する。
【０１３０】
図９は、アプリアシスト機能８００の画面を示す図である。アプリアシスト機能では、ユーザが画像を保存したときに、その画像に不満がないかを問い合わせし、不満があると回答した場合に、図９の画面を起動する。
【０１３１】
または、現在観察中の画像にユーザが不満を持ち、アプリアシストボタン８０１を直接押下した場合にも、図９の画面は起動される。
【０１３２】
アプリアシスト画面８００では、現在の観察像や、画像を保存したときにそのときの観察像の状態に応じて、「画像がぼける」、「立体感が無い」、「その他」などのボタンが選択されたとき、その目的と解決策を導く画面を表示する。このとき、「画像がぼける」、「立体感が無い」などのボタンの上方に、実際の特徴ある画像（例えば、ぼけた画像）を表示し、現状の観察像との比較を行いやすくしてもよい。
【０１３３】
そして、その画像の状態に応じて、その目的と解決策とを表示する。解決策の表示中の解決するボタン８０２を押下すると、機能拡張モード２０２へ移行することができる。
【０１３４】
上述のように構成すれば、モードを変更することにより問題解決できることをユーザが容易に理解でき、初心者であっても、荷電粒子線装置を有効に活用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１・・・電子銃、  ２・・・アノード、  ３・・・コンデンサレンズ、４・・・一次電子線、  ５・・・偏向器、  ６・・・対物レンズ、  ７・・・二次電子、  ８・・・試料、  ９・・・試料台、  １０・・・試料ステージ、  １１・・・二次電子検出器、  １２・・・増幅器、  １３・・・主制御部、  １４・・・コンピュータ部、  １５・・・画像表示装置、  １６・・・記憶装置、  １７・・・入力装置、  １８・・・メモリ、  １９・・・スティグマレンズ、  ２０・・・操作プログラム、  ２０１・・・拡張解除モード、  ２０２・・・機能拡張モード、  ２０３Ａ、２０３Ｂ・・・コマンド送受信部、  ２０４・・・ディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）、  ２０５・・・ドライバ、  ２０６・・・操作ボタン、  ２０７・・・アナログ−ディジタル変換回路（ＡＤＣ）、  ２０８・・・画像データ生成部、  ２０９・・・表示制御部、  ２１０・・・画像表示部、  ２１１・・・複雑な機能ボタン、  ２１２・・・観察条件テーブル、  ２１３・・・切り替え制御部、  ２１４・・・目的に適した機能ボタン、  ２１５・・・目的別最適制御部、  ３００・・・拡張解除／機能拡張切り替えボタン、  ３０１・・・観察スタート／ストップボタン、  ３０２・・・観察目的変更ボタン、  ３０３・・・視野設定操作領域、  ３０４・・・表示モード変更領域、  ３０５・・・画像保存ボタン、  ３０６・・・オート画像調整領域、  ４００・・・加速電圧・スポッド強度設定画面、  ４０１・・・ビーム調整ボタン、  ４０２・・・検出器切り替え機能、  ６００・・・観察目的設定画面、  ６０１・・・観察目的、７００・・・レコード、８００・・・アプリアシスト機能、  ８０１・・・アプリアシストボタン、  ８０２・・・解決ボタン、  ９００・・・料設定画面、  ９０１・・・試料設定のウィザード進捗（試料台の選択）、  ９０２・・・料台選択リスト、  ９０３・・・張解除モードで設定不可な試料台、  ９０４・・・選択試料台原寸大表示
【要約】
【課題】本発明は試料ステージの高さや傾斜を含めた複雑な観察条件の意識なく観察でき初心者でも簡単に使用できる荷電粒子線装置でありながら高度な観察をしたい場合にも細かな観察条件を設定できる荷電粒子線装置の実現に関する。
【解決手段】例えば試料ステージの高さの一定維持、及び試料ステージ傾斜角の水平維持、並びに試料画像の視野の上下左右及び回転方向への移動操作する操作領域を画像表示部に表示する拡張解除モードと、試料ステージの高さ及び傾斜角の操作、並びに試料画像の視野の上下左右及び回転方向へ移動操作する操作領域を画像表示部に表示する機能拡張モードを有する荷電粒子線装置に関する。例えば荷電粒子光学系の端部と試料ステージとの間隔及び試料ステージの傾斜を操作できない拡張解除モードと、試料ステージの三次元移動、傾斜及び回転を任意に操作できる機能拡張モードを有し拡張解除モードと機能拡張モードの切替えを操作できる。
【選択図】図２【図１】
0005470596.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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