(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上で細く絞った電子ビームを２次元的に走査し、試料への電子ビームの走査にともなって得られた信号に基づいて画像を表示するようにした走査電子顕微鏡において、走査電子顕微鏡本体部に接近した位置に配置された走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数の音圧を測定する測定手段と、測定手段により測定された音圧を画像へのノイズ量に換算する換算手段と、換算されたノイズ量の信号の逆位相の信号を、走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数に対して作成する回路とを備え、該回路からの逆位相の信号に基づいて画像上のノイズ量を減少させるように構成した走査電子顕微鏡。
【請求項２】
ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、電子ビームの走査信号を補正し、画像上のノイズを減少させるようにした請求項１記載の走査電子顕微鏡。
【請求項３】
ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、音を発生させ、画像上のノイズを減少させるようにした請求項１記載の走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音による振動の影響を防止するようにした、走査電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査電子顕微鏡では、高分解能化が進み、外部振動による像のボケを低減することが重要になってきた。そのため、例えば、電子顕微鏡を設置する床からの機械的な振動を吸収する免振技術や、あるいは、この振動を検出し振動を打ち消すような振動を電子顕微鏡本体部に積極的に加えて、振動の影響を除去するアクティブ制御装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した機械的な振動以外にも、走査電子顕微鏡は騒音によっても振動が生じ、像が影響を受けて高分解能の像観察に支障を来し、あるいは、観察可能倍率に制限を与えている。この騒音の画像への影響をなくすためには、走査電子顕微鏡等を音響遮蔽ボックで覆い、騒音がボックス内に入らないようにすることも行われている。
【０００４】
音響遮蔽ボックスは、高周波成分の音には対応しやすいが、低周波数になるほど音響の位相が長くなるため、音響遮蔽ボックスの厚さを厚くし、また、重くしなければならない。したがって、騒音の成分によっては、音響遮蔽ボックスは大きく重くなるため、設置場所の広さ、耐加重の面で問題となる。また、鏡筒をボックスの中にいれるため、装置の操作性も悪くなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、音響遮蔽ボックスを用いず、音響による画像上のノイズを効果的に減少させることができる走査電子顕微鏡を実現するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
例えば、走査電子顕微鏡に騒音（音響）をあてると、観察画面上にノイズが現れる。この騒音で画面上にノイズが乗る要因は、大きく分けると次の２つである。まず第１に、騒音の音が音響周波数にかかわらず大きい音の場合である。第２は、走査電子顕微鏡自身が有する固有周波数と一致した周波数の音であり、この音によりノイズがより強調される。
【０００７】
上記第１と第２の要因を比較すると、第１の要因よりも第２の要因の場合に、より低い音圧で画像上に影響が現れることが確かめられた。図１は音響周波数とノイズ量との関係の一例を示したもので、横軸は音響周波数、縦軸はノイズ量である。ノイズ量は、走査電子顕微鏡の固有周波数ａ，ｂ，ｃの時にピークＡ，Ｂ，Ｃが現れる。このことから、第２の要因を効果的に軽減することにより、騒音による振動の影響を著しく低下させることができることになる。
【０００８】
したがって、請求項１の発明に基づく走査電子顕微鏡は、試料上で細く絞った電子ビームを２次元的に走査し、試料への電子ビームの走査にともなって得られた信号に基づいて画像を表示するようにした走査電子顕微鏡において、走査電子顕微鏡本体部に接近した位置に配置された走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数の音圧を測定する測定手段と、測定手段により測定された音圧を画像へのノイズ量に換算する換算手段と、換算されたノイズ量の信号の逆位相の信号を、走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数に対して作成する回路とを備え、該回路からの逆位相の信号に基づいて画像上のノイズ量を減少させるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項１の発明では、走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数の音圧を測定し、測定された音圧を画像へのノイズ量に換算し、換算されたノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて画像上のノイズ量を減少させる。
【００１０】
請求項２の発明に基づく走査電子顕微鏡は、請求項１の発明において、ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、電子ビームの走査信号を補正し、画像上のノイズを減少させることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明に基づく走査電子顕微鏡は、請求項１の発明において、ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、音を発生させ、画像上のノイズを減少させることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は本発明が適用された走査電子顕微鏡を示している。図中１は電子銃であり、電子銃１から発生し加速された電子ビームＥＢは、コンデンサレンズ２、対物レンズ３により試料４上に細く集束される。
【００１３】
更に電子ビームＥＢは偏向コイル５によりＸ，Ｙの２方向に走査される。偏向コイル５のＸ走査コイルには、Ｘ方向走査回路６より走査信号が供給され、偏向コイル５のＹ走査コイルには、Ｙ方向走査回路７より走査信号が供給される。Ｘ方向走査回路６とＹ方向走査回路７は走査制御回路８によって制御される。
【００１４】
試料４への電子ビームＥＢの照射によって試料から発生した２次電子は、２次電子検出器９によって検出される。２次電子検出器９の検出信号は、増幅器１０によって増幅された後、陰極線管１１に供給される。
【００１５】
１２はマイクロフォンを含む音響の測定ユニットであり、音響測定ユニット１２によって測定された音圧の値は、音圧メモリー１３に記憶される。音圧メモリー１３に記憶された値は、演算回路１４に供給され、各周波数の音圧に対し、画像への影響度（ノイズ量）に換算される。
【００１６】
演算回路１４で求められたノイズ量は、補正信号調整回路１５に供給され、Ｘ方向走査回路６とＹ方向装置回路７に供給される補正信号が作成される。このような構成の動作を次に説明する。
【００１７】
走査電子顕微鏡像を観察する場合、電子銃１からの電子ビームをコンデンサレンズ２と対物レンズ３により試料４上に細く集束すると共に、走査制御回路８から設定された走査速度と倍率でＸ走査回路６とＹ走査回路７から偏向コイル５に走査信号を供給する。この結果、試料上の所定領域は電子ビームＥＢによって２次元的に走査されることになる。
【００１８】
試料４への電子ビームＥＢの照射によって試料から発生した２次電子は、２次電子検出器９によって検出される。２次電子検出器９の検出信号は、増幅器１０によって増幅された後、走査信号に同期した陰極線管１１に供給されることから、陰極線管１１には試料の走査像が表示される。
【００１９】
次に騒音による影響を軽減させる動作について説明する。まず、走査電子顕微鏡が設置された場所において、走査電子顕微鏡の固有振動数に相当する周波数の音響の音圧を音圧測定ユニット１２によって測定する。この測定された音圧は音圧メモリー１３に記憶される。
【００２０】
メモリー１３に記憶された音圧の値は、演算回路１４に供給される。演算回路１４では、測定した各周波数の音圧を画像への影響度（ノイズ量）に換算する。図３は音圧とノイズ量との関係を示したもので、図３（ａ）は図１の周波数ａにおけるピークＡに対する関係、図３（ｂ）は図１の周波数ｂにおけるピークＢに対する関係、図３（ｃ）は図１の周波数ｃにおけるピークＣに対する関係を示している。
【００２１】
演算回路１４で換算されたノイズ量は、補正信号調整回路１５に供給される。補正信号調整回路１５では、換算したノイズ量の信号に対して、周波数の位相を逆にした信号を作成し、Ｘ方向走査回路６とＹ方向走査回路７に供給する。なお、位相差に関しては、各走査回路に信号を加える前に、位相をずらすボリューム（ＣＰＵ制御）で補正することが望ましい。このことにより、観察画像上で、画像のノイズが最小になるように加える周波数の位相が補正される。
【００２２】
このような補正信号の作成と位相差の調整は走査電子顕微鏡の各固有振動数の周波数に対してそれぞれ行われる。この結果、陰極線管１１上に表示される画像は、騒音によるノイズが著しく軽減されたものとなる。
【００２３】
図４は本発明の他の実施の形態を示しているが、図２の走査電子顕微鏡と同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付してその詳細な説明は省略する。この実施の形態では、走査電子顕微鏡本体１６に接近して、Ｘ方向の音響駆動回路１７に接続された第１のスピーカ１８と、Ｙ方向の音響駆動回路１９に接続された第２のスピーカ２０とが設けられている。
【００２４】
第１のスピーカ１８からの音は、Ｘ方向に発生するノイズを打ち消すために用いられる。また、第２のスピーカ２０からの音は、Ｙ方向に発生するノイズを打ち消すために用いられる。Ｘ方向の音響駆動回路１７とＹ方向の音響駆動回路１９には、補正信号調整回路１５からの信号が供給される。
【００２５】
このような構成において、演算回路１４で換算されたノイズ量は、補正信号調整回路１５に供給される。補正信号調整回路１５では、換算したノイズ量の信号に対して、周波数の位相を逆にした信号を作成し、Ｘ方向音響駆動回路１７とＹ方向音響駆動回路１９に供給する。なお、位相差に関しては、各音響駆動回路に信号を供給する前に、位相をずらすボリューム（ＣＰＵ制御）で補正することが望ましい。
【００２６】
この結果、Ｘ方向音響駆動回路１７からの信号により、第１のスピーカ１８からはＸ方向の騒音による画像上のノイズを減少させるような音、すなわち、騒音を打ち消すような音が発生され、Ｘ方向の画像上のノイズは軽減される。また、Ｙ方向音響駆動回路１９からの信号により、第２のスピーカ２０からはＹ方向の騒音による画像上のノイズを減少させるような音、すなわち、騒音を打ち消すような音が発生され、Ｙ方向の画像上のノイズは軽減される。
【００２７】
以上本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はこの形態に限定されるものではない。例えば、振動による画像上のノイズ量を求める際に、画像処理によってノイズの周波数を割りだし、各補正を行うようにしても良い。具体的には、周期的な画像上のノイズをフーリエ変換等の処理を行って割り出すようにすれば良い。なお、このときの周期は、画像上から取り出すため、様々なノイズのために誤差が生じるが、得られた周期に近い固有振動数を有する周波数の値で各補正を行えば良い。
【００２８】
また、位相差の調整は、マニュアルで行うのではなく、画像処理を行って最もノイズ成分が少なくなる値に自動的に行うようにすることも可能である。更に、本発明による騒音によるノイズの除去は、固定の騒音のみではなく、変化する騒音に対して行っても良い。その場合、走査電子顕微鏡本体の固有振動数に相当する周波数の値をモニターし、その音圧に応じた値を用いて補正処理を行い、ノイズの除去を行う。
【００２９】
更にまた、上記した実施の形態の説明では、Ｘ，Ｙ方向のノイズの除去について述べたが、同様な方式でＺ方向のノイズの除去を行っても良い。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、走査電子顕微鏡の固有振動数の周波数の音圧を測定し、測定された音圧を画像へのノイズ量に換算し、換算されたノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて画像上のノイズ量を減少させるようにしたので、少ない補正処理により効果的に騒音による画像ノイズを減少させることができる。
【００３１】
請求項２の発明に基づく走査電子顕微鏡は、請求項１の発明において、ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、電子ビームの走査信号を補正し、画像上のノイズを減少させるようにしたので、少ない補正処理により効果的に騒音による画像ノイズを減少させることができる。
【００３２】
請求項３の発明に基づく走査電子顕微鏡は、請求項１の発明において、ノイズ量の信号の逆位相の信号に基づいて、音を発生させ、画像上のノイズを減少させるようにしたので、少ない補正処理により効果的に騒音による画像ノイズを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  音響周波数とノイズ量との関係を示す図である。
【図２】  本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図である。
【図３】  音圧にたいする補正量の関係を示す図である。
【図４】  本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１  電子銃
２  コンデンサレンズ
３  対物レンズ
４  試料
５  偏向コイル
６  Ｘ方向走査回路
７  Ｙ方向走査回路
８  走査制御回路
９  ２次電子検出器
１０  増幅器
１１  陰極線管
１２  音圧測定ユニット
１３  音圧メモリー
１４  演算回路
１５  補正信号調整回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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