(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、
前記荷電粒子線の照射によって前記試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、
前記試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、
表示部と、
前記荷電粒子源、前記荷電粒子光学系、前記試料ステージ、及び前記表示部を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、
前記制御部は、前記複数の検出器が使用可能か否か及び前記移動可能な検出器の移動により当該移動可能な検出器が前記試料又は前記試料ステージと接触するか否かを判断し、前記複数の検出器のそれぞれについて使用可能か否か又は移動可能か否かを前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。
【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、前記移動可能な検出器の移動により前記検出器が前記試料又は前記試料ステージと接触すると判断したときは、前記表示部に当該検出器は移動不可であることを表示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２に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記表示部に前記検出器は移動不可であることを表示させるとともに、当該検出器の移動を検出したときは、当該検出器が前記試料又は前記試料ステージと接触しない安全位置まで前記試料ステージを退避させることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記試料ステージの前記安全位置までの退避動作中に、前記試料ステージが退避動作中であることを前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。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、退避させた前記試料ステージの可動範囲を、前記検出器が前記試料又は前記試料ステージと接触しない安全可動範囲内に制限することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記移動可能な検出器は、前記制御部とは異なる検出器制御装置を操作すると機械的に移動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に記載の荷電粒子線装置において、
前記移動可能な検出器は、人力により移動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に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線装置は、走査電子顕微鏡であり、前記移動可能な検出器は、反射電子検出器又は電子線後方散乱回折分析装置であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
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、
前記荷電粒子線の照射によって前記試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、
前記試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、
表示部と、
前記荷電粒子源、前記荷電粒子光学系、前記試料ステージ、及び前記表示部を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、
前記制御部は、前記移動可能な検出器の移動により当該検出器が前記試料又は前記試料ステージと接触するか否かを判断し、接触しないと判断した場合は、当該検出器の位置を検知し、
当該検出器が移動開始前の初期位置に位置するとき又は前記初期位置と移動後の使用位置との間に位置するときは、当該検出器が移動可能であることを前記表示部に表示させ、
当該検出器が移動後の使用位置に位置するときは、当該検出器は使用可能であることを前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。
【請求項１０】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、
前記移動可能な検出器が前記初期位置と移動後の使用位置との間に位置するとき又は前記検出器が移動後の使用位置に位置するときは、前記試料ステージの可動範囲を予め定めた安全可動範囲内に制限し、
当該検出器が移動開始前の前記初期位置に位置するときは、前記試料ステージの可動範囲の制限を解除することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御部は、前記複数の検出器のそれぞれについて、使用可能か否か又は移動可能か否かを前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。
【請求項１２】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記移動可能な検出器は、前記制御部とは異なる検出器制御装置を操作すると機械的に移動することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記移動可能な検出器は、人力により移動することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線装置は、走査電子顕微鏡であり、前記複数種類の検出器は、反射電子検出器及び電子線後方散乱回折分析装置であ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】
荷電粒子線装置は、荷電粒子線が試料に照射されたときに試料内で発生する相互作用に起因する様々な信号を検出して、試料の形状、組成等の情報を得ることができる。
【０００３】
例えば、収束した電子線を試料表面上に走査する走査電子顕微鏡においては、電子線が試料に照射されたときに試料から発生する二次電子、反射電子、特性Ｘ線、及び後方散乱電子回折像などを各々検出することで、試料の形態情報のみならず組成情報、結晶情報を得て、これらを組み合わせた微小領域の分析が可能となる。
【０００４】
上記分析を行うためには、走査電子顕微鏡に、二次電子を検出する二次電子検出器、反射電子を検出する反射電子検出器（ＢＳＥ）、特性Ｘ線を検出するエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）若しくは波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＸ）、又は後方散乱電子線回折像を取得する電子線後方散乱回折分析装置（ＥＢＳD）といった多様な検出器を搭載する必要がある。
【０００５】
また、特許文献１には、電子顕微鏡装置における真空チャンバ内の電子顕微鏡レンズや試料台等の構成物の寸法を装置が把握し、可動部の各々の移動量を検知することでそれぞれの位置関係を計算により把握することと、各構成物をコンピュータグラフィックス等で可視的に表現し、それぞれの相対的な位置関係や距離を再現することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、走査型電子顕微鏡において、ステージ位置を記憶しその後ステージを移動することで各観察点の試料上の位置関係を提示することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、走査電子顕微鏡において、試料の大きさ情報からステージ可動範囲を制限することが記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、走査型電子顕微鏡において、複数の検出器ごとに適した観察条件を記憶し、観察目的に応じた観察条件を自動設定することが記載されている。
【０００９】
また、特許文献５には、電子顕微鏡において、検出器の使用状態の有無を監視し、それぞれの検出器が使用可能でないと判断した場合に、操作者に装置の状態を知らせると共に妥当な設定状態に変更するように操作者を促す表示をすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−０１８８１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９８９９８号公報
【特許文献３】特開平１１−３５４０５９号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１０／０８４８６０号公報
【特許文献５】特開平９−３０６４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者が、多様な検出器を搭載できる荷電粒子線装置において、初心者であっても各検出器の状態を把握し、目的とする観察や分析をするための検出器を安全に移動できるように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。
【００１２】
荷電粒子線装置に搭載される検出器には様々な種類が存在し、検出器の移動方式のみを捉えてみても、移動することがない固定式の検出器の他、荷電粒子線装置の制御によって機械的に移動する検出器、荷電粒子線装置とは独立している検出器制御装置を操作すると機械的に移動する検出器、もしくは操作者の人力により移動（挿入）される検出器などがある。
【００１３】
また、検出器の検出効率を上げるために、検出器を試料の極近傍まで移動操作することがある。この場合、荷電粒子線装置の構成や分析条件などによっては、検出器を移動操作する際、試料、試料を載置する試料ホルダ、又は試料ホルダを載置して所望の観察位置へ試料を移動させる試料ステージと接触し、検出器や試料などが破損するおそれがある。
【００１４】
このため、検出器を移動操作する場合は、検出器を安全に移動できるか操作者が確認、判断する必要があった。そして、検出器が試料などと接触しそうな場合には、操作者が、検出器と試料などが互いに接触しないようにステージ操作を行った上で、検出器を移動操作する必要があった。
【００１５】
しかしながら、検出器や試料などは、不透明な真空チャンバ内にあるため、操作者は、通常目視による検出器と試料などの位置関係の把握ができない。検出器と試料などを接触させること無く、安全に目的の観察や分析を実施するには、操作者の経験と技術に頼った操作が必要であり、初心者には困難であった。
【００１６】
特許文献１〜５に記載の技術においては、検出器を移動させると、検出器と試料などが接触する位置に、既に試料ステージがある状態を考慮しておらず、この状態で、操作者が誤って検出器を移動させてしまうと、検出器を、試料、試料ホルダ又は試料ステージに接触させてしまう可能性がある。
【００１７】
特に、操作者が初心者である場合、検出器と試料などの位置関係を把握できず、検出器を、試料、試料ホルダ又は試料ステージに接触させてしまう可能性が高い。
【００１８】
また、検出効率を上げるために検出器と試料を極めて接近させる操作は初心者にとって困難であり、検出器と試料などを接触させてしまう可能性が高い。
【００１９】
本発明の目的は、初心者であっても各検出器の状態を把握し、目的とする観察や分析をするための検出器を安全に移動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】
【００２０】
本発明は、例えば、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、荷電粒子線の照射によって試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、試料ステージ、及び表示部を制御する制御部と、を備え、複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、制御部は、複数の検出器が使用可能か否か及び移動可能な検出器の移動により当該移動可能な検出器が試料又は試料ステージと接触するか否かを判断し、複数の検出器のそれぞれについて使用可能か否か又は移動可能か否かを表示部に表示させる荷電粒子線装置に関する。
【００２１】
また、本発明は、例えば、制御部は、移動可能な検出器の移動により当該検出器が試料又は試料ステージと接触するか否かを判断し、接触しないと判断した場合は、当該検出器の位置を検知し、当該検出器が移動開始前の初期位置に位置するとき又は初期位置と移動後の使用位置との間に位置するときは、当該検出器が移動可能であることを表示部に表示させ、当該検出器が移動後の使用位置に位置するときは、当該検出器は使用可能であることを表示部に表示させる荷電粒子線装置に関する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、操作者の誤操作による検出器と試料などの接触に伴う検出器や試料などの破損を防ぎ、初心者にも安全に目的の観察や分析の準備操作が可能な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】
【００２３】
【図１】実施例にかかる走査電子顕微鏡の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】検出器の移動状態を検知する構成の概略説明図である（初期位置状態）。
【図３】検出器の移動状態を検知する構成の概略説明図である（中間位置状態）。
【図４】検出器の移動状態を検知する構成の概略説明図である（移動後の挿入状態（使用位置状態））。
【図５】実施例にかかる観察あるいは分析時の動作フローチャートである。
【図６】試料情報の入力画面の一例を示す図である（試料台の選択）。
【図７】試料情報の入力画面の一例を示す図である（試料高さの設定）。
【図８】図６、図７に示した検出器状態表示領域の説明図である。
【図９】検出器の挿入状態表示とステージ可動範囲制限の動作フローチャートである。
【図１０】試料観察中の表示画面例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、荷電粒子線の照射によって試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、試料ステージ、及び表示部を制御する制御部と、を備え、複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、制御部が、複数の検出器が使用可能か否か及び移動可能な検出器の移動により当該移動可能な検出器が試料又は試料ステージと接触するか否かを判断し、複数の検出器のそれぞれについて使用可能か否か又は移動可能か否かを表示部に表示させる荷電粒子線装置を開示する。
【００２５】
また、実施例では、制御部が、移動可能な検出器の移動により検出器が試料又は試料ステージと接触すると判断したときは、表示部に当該検出器は移動不可であることを表示させることを開示する。
【００２６】
また、実施例では、制御部が、表示部に検出器は移動不可であることを表示させるとともに、当該検出器の移動を検出したときは、当該検出器が試料又は試料ステージと接触しない安全位置まで試料ステージを退避させることを開示する。
【００２７】
また、実施例では、制御部が、試料ステージの安全位置までの退避動作中に、試料ステージが退避動作中であることを表示部に表示させることを開示する。
【００２８】
また、実施例では、制御部が、退避させた試料ステージの可動範囲を、検出器が試料又は試料ステージと接触しない安全可動範囲内に制限することを特徴とする荷電粒子線装置を開示する。
【００２９】
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、荷電粒子線の照射によって試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、試料ステージ、及び表示部を制御する制御部と、を備え、複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、制御部が、移動可能な検出器の移動により当該検出器が試料又は試料ステージと接触するか否かを判断し、接触しないと判断した場合は、当該検出器の位置を検知し、当該検出器が移動開始前の初期位置に位置するとき又は初期位置と移動後の使用位置との間に位置するときは、当該検出器が移動可能であることを表示部に表示させ、当該検出器が移動後の使用位置に位置するときは、当該検出器は使用可能であることを表示部に表示させる荷電粒子線装置を開示する。
【００３０】
また、実施例では、制御部が、移動可能な検出器が初期位置と移動後の使用位置との間に位置するとき又は検出器が移動後の使用位置に位置するときは、試料ステージの可動範囲を予め定めた安全可動範囲内に制限し、当該検出器が移動開始前の初期位置に位置するときは、試料ステージの可動範囲の制限を解除することを開示する。
【００３１】
また、実施例では、制御部が、複数の検出器のそれぞれについて、使用可能か否か又は移動可能か否かを表示部に表示させることを開示する。
【００３２】
また、実施例では、移動可能な検出器が、制御部とは異なる検出器制御装置を操作すると機械的に移動することを開示する。
【００３３】
また、実施例では、移動可能な検出器が、人力により移動することを開示する。
【００３４】
また、実施例では、荷電粒子線装置が、走査電子顕微鏡であり、移動可能な検出器が、反射電子検出器又は電子線後方散乱回折分析装置であることを開示する。
【００３５】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果について図面を参酌して説明する。なお、荷電粒子線装置の一例として、走査電子顕微鏡を説明するが、本発明は、走査電子顕微鏡以外にも、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】
【００３６】
本実施例にかかる走査電子顕微鏡の構成及び動作について説明する。本実施例の走査電子顕微鏡は、二次電子検出器、反射電子検出器、及び電子線後方散乱回折分析装置の３つの検出器を有する。
【００３７】
図１は、本実施例にかかる走査電子顕微鏡の全体構成を示す概略構成図である。
【００３８】
図１において、鏡筒部１１９の内部には、電子銃１０１、集束レンズ１０２、偏向器１０３及び対物レンズ１０４が配置されている。
【００３９】
真空チャンバ１１４の内部には、試料ステージ１１３が配置されている。試料ステージ１１３は、横向き（Ｘ軸）、縦向き（Ｙ軸）、高さ（Ｚ軸）、回転（Ｒ軸）、傾斜（Ｔ軸）方向への移動機構を備えており、試料１１１が配置された試料ホルダ１１２を試料ステージ１１３に取り付けることで、試料１１１上の所望の位置及び角度に傾斜させて観察できる。
【００４０】
また、真空チャンバ１１４には、二次電子検出器１０７、反射電子検出器１０９、及び電子線後方散乱回折分析装置１１０が配置されている。二次電子検出器１０７は、真空チャンバ１１４に固定されているが、反射電子検出器１０９及び電子線後方散乱回折分析装置１１０は、真空チャンバ１１４に着脱可能な構造となっている。
【００４１】
本実施例にかかる反射電子検出器１０９の検出部、及び電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部は可動式となっている。反射電子検出器１０９、及び電子線後方散乱回折分析装置１１０を使用する場合には、その検出部を移動させ、使用しない場合には使用時の検出器位置から移動（退避）させる。
【００４２】
なお、本実施例にかかる二次電子検出器１０７は、移動可能とはなっていない。
【００４３】
制御ユニット１１５は、検出器の信号から走査電子顕微鏡像を生成して表示装置１１６へ表示する他、ステージ移動、倍率切り替え等、装置全体の制御を行う制御部を含む。
【００４４】
観察や分析をする際は、試料１１１を試料ホルダ１１２に配置し、この試料ホルダ１１２を真空チャンバ１１４内の試料ステージ１１３に取り付ける。電子銃１０１から発生した電子線１０５は、集束レンズ１０２及び対物レンズ１０４で集束され試料１１１に照射される。集束レンズ１０２、偏向器１０３及び対物レンズ１０４により、荷電粒子光学系が形成される。
【００４５】
電子線１０５は、偏向器１０３によって偏向され、試料１１１上を走査する。電子線１０５の照射によって試料１１１から放出される二次電子１０６などを二次電子検出器１０７などで検出する。検出された各信号は、それぞれ制御ユニット（制御部）１１５に入力される。
【００４６】
制御ユニット１１５における画像生成部が二次電子検出器１０７などからの信号を電子線１０５の照射位置と対応付けて各画素を生成することで走査電子顕微鏡像を生成し、表示装置１１６へ表示する。
【００４７】
反射電子検出器１０９を利用する場合を説明する。本実施例にかかる反射電子検出器１０９は、その検出部を人力により移動（挿入）できる構造を有する。例えば操作者の手で検出部挿入用のつまみを回す、あるいは検出部挿入用のレバーを押し込むか引っ張ることにより検出部を挿入する。検出部は、対物レンズ１０４の先端近傍まで接近可能であり、対物レンズ１０４と試料１１１の間に位置するように設定することができる。この場合、対物レンズ１０４の先端と、試料ホルダ１１２上の試料１１１の表面との距離（作動距離）が制限されることと、試料ステージ１１４の誤操作による反射電子検出器１０９の破損の危険性を排除するために、反射電子像観察を行わない場合には、反射電子検出器１０９の検出部を対物レンズ１０４と試料１１１の間から移動（退避）させることが望ましい。
【００４８】
電子線１０５により試料１１１上を走査し、電子線１０５の照射によって試料１１１から放出される反射電子１０８を反射電子検出器１０９で検出する。検出された信号は制御ユニット（制御部）１１５に入力される。制御ユニット１１５における画像生成部が反射電子検出器１０９からの信号を電子線１０５の照射位置と対応付けて各画素を生成することで反射電子像を生成し、表示装置１１６へ表示する。二次電子検出器１０７による二次電子像と反射電子検出器１０９による反射電子像とを同期させて、表示装置１１６に表示させることも可能である。なお、後述の電子線後方散乱回折分析装置と同様に、制御ユニット１１１は独立している制御装置により制御されており、当該制御装置の操作により、検出部が移動（挿入）されるようになっていてもよい。
【００４９】
次に、電子線後方散乱回折分析装置１１０を利用する場合を説明する。本分析では試料１１１の分析面に垂直な方向から７０度傾いた方向より電子線を入射させる。
【００５０】
したがって、試料ホルダ１１２を配置した試料ステージ１１３のＴ軸方向へ７０度傾斜させるか、試料ステージ１１３上の試料ホルダ１１２搭載面に対して試料搭載面が７０度傾斜している試料ホルダ１１２を使用することが必要となる。
【００５１】
試料１１１の分析面を７０度傾斜させた後、電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部を試料近傍へ移動させる。電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部は、水平方向（Ｘ軸方向）へ移動可能な機構を有する。本実施例にかかる電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部は、走査電子顕微鏡の制御ユニット１１５から独立している電子線後方散乱回折分析装置制御ユニット１１７により制御されており、電子線後方散乱回折分析装置制御ユニット１１７の操作により挿抜操作用モータを駆動させることで、電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部は移動（挿入）される。操作者が電子線後方散乱回折分析装置制御ユニット１１７に備えられた「挿入ボタン」又は「退避ボタン」を押下することにより、検出部の移動（挿入、退避）を行う。
【００５２】
電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部には高感度カメラとその先端に蛍光スクリーンを配置し、試料１１１からの後方散乱電子によって蛍光スクリーンに回折像が投影され、この回折像を高感度カメラで検出する。検出された回折像は、電子線後方散乱回折分析装置制御ユニット１１７に取り込まれ、分析結果は電子線後方散乱回折分析装置表示装置１１８に表示される。なお、前述の反射電子検出器と同様に、検出部が人力により移動（挿入）できる構造になっていてもよい。
【００５３】
なお、電子線後方散乱回折分析装置１１０は、試料１１１との接触防止のため、試料ステージ１１３の操作を大きく制限する。このため、電子線後方散乱回折分析を行わない場合には、電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部は、移動（退避）させることが望ましい。
【００５４】
図２、図３、図４は、反射電子検出器１０９の検出部や、電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出器の移動状態を検知する構成の概略説明図である。検出部２０１（１０９、１１０の検出部を総称する）の移動状態を検知するセンサ２０３、２０４を、検出部２０１の可動範囲２０２の両端部に配置する。
【００５５】
検出部２０１の移動開始前（挿入前）の初期位置である端部に非挿入検知センサ２０３を配置し、移動（挿入）する方向の端部に挿入検知センサ２０４を配置する。
【００５６】
検出部２０１の初期位置の状態（非挿入位置状態）と、挿入された状態（挿入位置状態）をそれぞれ独立に検知する構成とし、制御ユニット１１５は、検出部２０１の非挿入位置状態（図２）、中間位置状態（図３）、挿入位置状態（図４）の３つの位置状態を認識することができる。検出部２０１の挿入位置状態とは検出部が使用位置に位置する状態である。
【００５７】
非挿入検知センサ２０３が検出部２０１を検知すると、検出部２０１が初期位置の状態であり、「非挿入位置状態」であることを認識する。挿入検知センサ２０４が検出部２０１を検知すると、検出部２０１が移動（挿入）された状態であり、「挿入位置状態」であることを認識する。非挿入検知センサ２０３、挿入検知センサ２０４のいずれも検出部２０１を検知しない場合には、検出部２０１が「中間位置状態」であることを認識することができる。
【００５８】
図５は、本実施例における観察や分析時の動作フローチャートである。図５において、荷電粒子線装置に試料を入れる際あるいは試料を交換する際、制御ユニット１１５は試料ステージ１１３の位置を初期化する（ステップ３０１）。
【００５９】
次に、使用する試料ホルダ１１２の試料台の大きさや種類、並びに試料ホルダ１１２の試料台上における試料貼付け面からの試料高さの情報が、操作者によって表示装置１１６に表示される試料交換ガイドに従って、表示装置１１６に表示された表示画面又はマウス等の入力機器により入力される（ステップ３０２）。制御ユニット１１５は、入力された情報に応じて試料ステージ１１３の可動範囲に制限を加える（ステップ３０３）。
【００６０】
次に、操作者は、使用する検出器の選択と、選択した検出器の挿入（移動）を行う（ステップ３０４）。検出器の挿入に伴い、ステージ可動範囲が制限される（ステップ３０５）。このステップ３０５におけるステージ可動範囲制限はステップ３０３におけるステージ可動範囲制限を含む。
【００６１】
検出器の挿入（移動）が完了すると、制御ユニット１１５は、観察や分析を開始する（ステップ３０６）。操作者は、観察や分析の終了（ステップ３０７）後、使用した検出器が不要となる場合には、検出器を初期位置に戻す（抜き出す）（ステップ３０８）。制御ユニット１１５は、検出器が抜き出されたことに伴い、検出器挿入によるステージ可動範囲制限を解除する（ステップ３０９）。これに伴い、ステージ可動範囲はステップ３０３における範囲に制限される。
【００６２】
図６、図７は、図５に示したステップ３０２における試料情報の入力画面の一例を示す図である。
【００６３】
図６に示す画面では、使用する試料ホルダ１１２の試料台サイズを設定する。複数の選択肢から一つを選択する試料台サイズ選択画面領域４０１に表示された試料台のうちから選択された試料台の実寸大を、試料台表示領域４０２に表示する。これにより、操作者が実際に使用する試料台の実寸を認識することができ、試料台の誤設定を防止することができる。
【００６４】
さらに、試料台サイズの誤設定による各部破損の危険性と、設定した試料台サイズにより試料ステージ１１３の可動範囲に制限が加わる内容の注意を、注意表示領域４０３に表示する。操作者は、試料台を設定した後、「次へ」ボタン４０４をクリックして試料台サイズを確定する。試料台サイズ選択画面領域４０１、試料台表示領域４０２、注意表示領域４０３、及び「次へ」ボタン４０４は、画像表示部４２０に表示される。この画像表示部４２０には、試料の観察中、試料の画像が表示される。
【００６５】
試料情報の入力画面の横には、設定領域４１０が表示されている。この設定領域４１０には、後述する検出器状態表示領域４０９の他に、試料交換・真空設定領域、試料ホルダ情報、電子ビームスタート、ストップボタン、加速電圧設定ボタン、観察条件設定ボタン等が表示されている。
【００６６】
図７は、図５のステップ３０２において、試料ホルダ１１２の試料台の大きさや種類、並びに試料ホルダ１１２の試料台上における試料貼付け面からの試料高さの情報を入力する画面である。
【００６７】
図７において、試料の最上面が基準の高さ（高さ０ｍｍ）と一致するように試料ホルダ１１２の高さを調整することを促す（基準高さ表示領域４０５）。試料高さが試料ホルダ１１２の高さの調整範囲を超える場合、最上面の位置を入力する（試料高さ入力領域４０６）。試料高さの設定は、操作者が高さ設定マーク４１１をドラッグして高さゲージ４１２が示す高さに設定することができる。
【００６８】
さらに、注意表示領域４０７に、試料高さの誤設定による各部破損の危険性を表示する。試料高さを設定した後、「次へ」ボタン４０８を操作者がクリックして試料高さを確定する。
【００６９】
図８は、図６、図７に示した検出器状態表示領域４０９の説明図である。この検出器状態表示領域４０９は、検出器の挿入状態（移動状態）あるいは使用可否、その他装置の装着状態に関する一覧表示を示す一例である。検出器状態表示領域４０９には適用時にステージ可動範囲制限を要する検出器あるいは装置を表示する。
【００７０】
図８において、特に、反射電子検出器（ＢＳＥ）１０９と電子線後方散乱回折分析装置（ＥＢＳＰ）１１０は、検出器の挿入（移動）を要するため、状態表示は「挿入不可／挿入可能／使用可能」の３通りとする。
【００７１】
図８に図示した例の場合、「ＢＳＥ」の状態が「挿入不可」、「ＥＢＳＰ」の状態が「挿入可能」であることから、いずれも検出器の挿入（移動）がなされておらず試料ステージ１１３の現在位置が反射電子検出器１０９と干渉し、電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部と干渉しない位置であることを示す。
【００７２】
操作者は、検出器状態表示領域４０９に示した一覧表示を参照して、反射電子検出器１０９を利用したい場合には状態が「挿入可能」となる位置に試料ステージ１１３を移動（高さ方向の移動）させてから反射電子検出器１０９の検出部を挿入（移動）すればよいし、電子線後方散乱回折分析装置１１０を利用したい場合には現在の試料ステージ１１３の位置で電子線後方散乱回折分析装置１１０の検出部を挿入（移動）すればよい。
【００７３】
図８において、ＳＴＥＭは透過電子検出器を示し、ＣＬはカソードルミネッセンスを示す。また、Ｃｏｏｌ  Ｓｔａｇｅはクールステージを示す。透過電子検出器を利用する場合は、試料１１１を透過した透過電子を検出するために、検出器ユニットを試料ホルダ１１２又は試料ステージ１１３に組み込む必要がある。また、カソードルミネッセンスを利用する場合は、電子ビームの照射により試料１１１から生じる発光を効率よく集光するために、集光部を試料近傍に配置する。また、クールステージを利用する場合は、試料１１１を冷却するための冷却装置が試料ステージ１１３に加わることにより、通常の試料ステージに比べサイズが大きくなる。したがって、これらの機能を備える場合、試料搭載位置が高くなったり、検出器と試料との干渉が生じることによりステージ可動範囲に制限を要する。透過電子検出器（ＳＴＥＭ）、カソードルミネッセンス（ＣＬ）は、検出部の挿入（移動）機構がないため、状態表示は検出器の装着の有無により「使用可能／使用不可」の２通りとする。また、クールステージ（Ｃｏｏｌ  Ｓｔａｇｅ）は装着中のステージがクールステージであるか否かを明示するため「装着／未装着」の２通りとする。図８に図示した例の場合、「ＳＴＥＭ」の状態が「使用可能」、「ＣＬ」の状態が「使用不可」、「Ｃｏｏｌ  Ｓｔａｇｅ」の状態が「未装着」であることから、透過電子検出器（ＳＴＥＭ）装着時のステージ可動範囲制限が有効になっている。
【００７４】
図１に図示した例においては、反射電子検出器１０９、電子線後方散乱回析分析装置１１０、二次電子検出器１０７を備える場合であるが、透過電子検出器、カソードルミネッセンス、クールステージを備える場合にも、本発明は適用可能である。さらに、ステージ可動範囲制限が必要になるマニピュレータ、ＥＢＩＣ（電子線誘起電流）検出器、ＷＤＸ検出器を備える場合にも、本発明は適用可能である。
【００７５】
図９は、検出器の挿入（移動）に対する試料ステージ１１３の可動範囲制限と図８に示した検出器状態表示領域４０９における表示の動作フローチャートであり、走査電子顕微鏡の動作中、常に動作するフローである。
【００７６】
図９において、制御ユニット１１５は、試料ステージ１１３の現在位置が、検出器と試料とが干渉する位置であるか否かを常時監視する（ステップ６０１）。試料ステージ１１３の現在位置が検出器と干渉する位置である場合には、検出器の状態は「挿入不可」であることを表示する（ステップ６０２）。
【００７７】
そして、検出器が「挿入不可」のときに、検出器が挿入位置状態又は中間位置状態であるか、非挿入位置状態であるかを制御ユニット１１５が判断する（ステップ６０３）。検出器が非挿入位置状態である場合は、ステップ６０１に戻る。また、ステップ６０３において、検出器が挿入位置状態又は中間位置状態である場合には、検出器と試料との接触を避けるために試料ステージ１１３の退避動作を行う（ステップ６０４）。このステージ退避動作は検出器と試料とが干渉しない位置（例えば、反射電子検出器１０９の場合は、鏡筒部１１９の先端面から約５ｍｍの位置（安全位置））まで試料ステージ１１３の移動を自動で行う動作である。
【００７８】
このとき、退避動作を行っていることを表示装置１１６に表示するとともに、表示装置１１６によりブザー等を鳴らして音によっても操作者に異常操作を認知させる。そして、処理はステップ６０１に戻る。
【００７９】
ステップ６０１において、試料ステージ１１３の現在位置が試料と干渉しない位置である場合には検出器が、「非挿入位置状態」か「中間位置状態」か「挿入位置状態」かを、制御ユニット１１５が判断する（ステップ６０５）。
【００８０】
検出器が、「非挿入位置状態」あるいは「中間位置状態」であれば検出器が「挿入可能」であることを表示する（ステップ６０９、６０６）。また、検出器が、「挿入位置状態」であれば「使用可能」を表示する（ステップ６０７）。
【００８１】
ステップ６０９において、検出器が「非挿入位置状態」であれば検出器挿入時の試料ステージ可動範囲制限（試料ステージ１１３の可動範囲を予め定めた安全可動範囲内、例えば、上記安全位置までに制限する）を解除（ステップ６１０）し、ステップ６０１に戻る。
【００８２】
ステップ６０６、６０７において、検出器が「中間位置状態」あるいは「挿入位置状態」である場合には試料ステージ可動範囲制限を有効にし（ステップ６０８）、ステップ６０５に戻る。これにより、検出器や試料ステージの誤操作により、検出器と試料などを接触させてしまう恐れがない。一方、特に初心者は、試料ステージ可動範囲制限が自動的に有効となり、試料ステージが以前のように動かせなくなると、装置が故障したと誤解する可能性がある。しかし、表示装置１１６に「挿入可能」又は「使用可能」と表示されているので、試料ステージが以前のように動かせなくなった理由を操作者は推測できる。
【００８３】
図１０は、試料観察中の表示画面例を示す図である。画像表示部４２０には、試料の画像が表示され、設定領域４１０には、画像の倍率、明るさ、フォーカス等の設定を行う領域が表示されている。
【００８４】
以上のように、本発明の一実施例によれば、走査電子顕微鏡において、検出器が使用可能か否か、挿入可能（移動可能）か否かを画面上に表示し、検出器が「挿入不可」の状態でありながら、移動開始又は移動途中である場合は、試料ステージ１１３を自動的に安全位置に退避動作させるように構成されている。
【００８５】
また、検出器が挿入（移動）可能な状態であって、検出器の挿入開始（移動開始）又は挿入途中（移動途中）の場合は、それを表示すると共に、試料ステージ１１３の可動範囲を制限する構成となっている。さらに、検出器が挿入（移動）可能な状態であって、検出器の挿入開始前（移動開始前）の場合は、それを表示すると共に、試料ステージ１１３の可動範囲制限を解除する構成となっている。
【００８６】
ステージ可動範囲制限が必要な検出器あるいは装置などの機能の状態一覧表示は、操作者に各機能の利用可否を知らせることで利用可能な機能が明確になり、各機能を利用するきっかけを与えられる。また、所望の観察又は分析を実施する場合に検出器の挿入又は装置の装着が必要になることを操作者に意識付けられる。さらに検出器の挿入操作に十分な注意を払う必要がなくなり、熟練した技術が不要となる。
【００８７】
したがって、操作初心者であっても、容易に操作可能であり、かつ、誤操作をした場合であっても、検出器と試料などの接触を防止可能な走査電子顕微鏡の構成を、操作性を損なうことなく実現することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０１・・・電子銃、  １０２・・・  集束レンズ、  １０３・・・偏向器、  １０４・・・対物レンズ、  １０５・・・電子線、  １０６・・・二次電子、  １０７・・・二次電子検出器、  １０８・・・反射電子、  １０９・・・反射電子検出器、  １１０・・・電子線後方散乱回折分析装置、  １１１・・・試料、  １１２・・・試料ホルダ、  １１３・・・試料ステージ、  １１４・・・真空チャンバ、  １１５・・・制御ユニット、  １１６・・・表示装置、  １１７・・・電子線後方散乱回折分析装置制御ユニット、  １１８・・・電子線後方散乱回折分析装置表示装置、  １１９・・・鏡筒部、  ２０１・・・検出部、  ２０２・・・検出部の可動範囲、  ２０３・・・非挿入検知センサ、  ２０４・・・挿入検知センサ、  ２０５・・・検出部の可動方向、  ４０１・・・試料台サイズ選択画面領域、  ４０２・・・試料台表示領域、  ４０３・・・注意表示領域、  ４０４・・・「次へ」ボタン（試料台サイズの決定）、  ４０５・・・基準高さ表示領域、  ４０６・・・試料高さ入力領域、  ４０７・・・注意表示領域、  ４０８・・・「次へ」ボタン（試料高さの決定）、  ４０９・・・検出器状態表示領域、  ４１０・・・設定領域、  ４１１・・・高さ設定マーク、  ４１２・・・高さゲージ、  ４２０・・・画像表示部
【要約】
【課題】本発明の目的は、初心者であっても各検出器の状態を把握し、目的とする観察や分析をするための検出器を安全に移動できる荷電粒子線装置を実現することに関する。
【解決手段】本発明は、例えば、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、荷電粒子線の照射によって試料から発生した情報を検出する複数の検出器と、試料を保持して移動させることが可能な試料ステージと、表示部と、荷電粒子源、荷電粒子光学系、試料ステージ、及び表示部を制御する制御部と、を備え、複数の検出器の少なくとも一つは移動可能な検出器であり、制御部は、複数の検出器が使用可能か否か及び移動可能な検出器の移動により当該移動可能な検出器が試料又は試料ステージと接触するか否かを判断し、複数の検出器のそれぞれについて使用可能か否か又は移動可能か否かを表示部に表示させる荷電粒子線装置に関する。
【選択図】図８【図１】
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【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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【図１０】
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