(57)【要約】  本発明の電子顕微鏡は、反射電子検出素子（９）を有する反射電子検出器と、バイアス電極（１１）と試料台（１２）とを有する低真空二次電子検出器と、前記各検出器の検出信号を切り替える信号切替器（１４）を備える。  観察条件メモリ（２０）には、前記各検出器ごとに最適な観察条件が記憶されている。ＣＰＵ（１９）は、前記各検出器の切替に応じて観察条件メモリ（２０）に記憶された観察条件を呼び出し、呼び出した観察条件となるように、電子顕微鏡の状態を設定する。画像処理装置（２２）は、前記各検出器の切替に応じて得られた複数の検出信号をそれぞれ二次元画像信号に変換し、それぞれの二次元画像信号の画質を評価する。画質優先モードでは、ＣＰＵ（１９）は、画像処理装置（２２）の評価結果に基づいて、評価値が高い検出器に切替えて画像表示する。  これにより、複数の検出器を持つ電子顕微鏡において、検出器の選択と検出器ごとの最適な観察条件の設定が容易な電子顕微鏡を提供することができるようになった。
2010084860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料に照射することで発生する信号を検出する異なる種類の複数の検出器と、それぞれの検出器の検出信号を切替える信号切替手段とを有する電子顕微鏡であって、
前記複数の検出器ごとに最適な観察条件を記憶する記憶手段と、
前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された観察条件を呼び出し、呼び出した観察条件となるように、電子顕微鏡の状態を設定する制御手段を備えることを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記制御手段による前記複数の検出器の切替に応じて得られた複数の検出信号をそれぞれ二次元画像信号に変換し、それぞれの二次元画像信号の画質を評価する画像処理手段を備え、
前記制御手段は、前記画像処理装置の評価結果に基づいて、評価値が高い検出器に切替えて画像表示することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項２記載の電子顕微鏡において、
前記画像処理手段は、それぞれの画像信号の周波数特性を用いて、二次元画像信号の画質を評価することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項２記載の電子顕微鏡において、
前記画像処理手段は、それぞれの画像に記録された信号と雑音の比であるＳＮ比を測定し、二次元画像信号の画質を評価するようにしたものである。
【請求項５】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記観察条件には、ワーキングディスタンスが含まれており、
前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶されたワーキングディスタンスを呼び出し、呼び出したワーキングディスタンスとなるように、電子顕微鏡の試料ステージの位置を移動させることを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記観察条件には、真空度が含まれており、
前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された真空度を呼び出し、呼び出した真空度となるように、電子顕微鏡の試料室の真空度を制御することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記観察条件には、加速電圧が含まれており、
前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された加速電圧を呼び出し、呼び出した加速電圧となるように、電子顕微鏡の高電圧発生回路を制御することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項８】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記観察条件には、電子ビーム径が含まれており、
前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された電子ビーム径を呼び出し、呼び出した電子ビーム径となるように、電子顕微鏡の集束レンズによる電子ビーム集束量を制御することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記観察条件には、電子ビーム電流量が含まれており、
前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された電子ビーム電流量を呼び出し、呼び出した電子ビーム電流量となるように、電子顕微鏡の集束レンズによる電子ビーム集束量を制御することを特徴とする電子顕微鏡装置。
【請求項１０】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
検出器の選択の基準となる観察条件を設定する信号設定操作部を備えることを特徴とする電子顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡に係り、特に、電子顕微鏡の検出器の選択と、選択された検出器に応じた観察条件を設定するに好適な電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡の検出器は検出方式の違いにより、複数の種類がある。特に低真空観察機能を持つ走査電子顕微鏡は、１Ｐａ以下の高真空時に主に使用する二次電子検出器のほかに、１Ｐａ以上の低真空時に信号を検出する手段として、電子ビームを試料表面に照射することで、試料表面で反射した電子を検出する反射電子検出器と、電子ビームを試料表面に照射し、試料表面から発生する二次電子が、試料室内に残留しているガス分子に衝突し、ガス分子が電子とプラスイオンに分離する過程が繰り返されることによる増幅現象を利用した低真空二次電子検出器などがある。【０００３】
ここで、各検出器の信号を切替える場合、信号を切替える以外に、検出器自身の試料室への挿入、ワーキングディスタンス、真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定などを行う必要があり、その操作は煩雑であった。例えば、電子ビーム径による理論分解能的にはワーキングディスタンスは短く、電子ビーム径は細いほうがよいが、反射電子検出では、電子ビーム近傍に鏡面反射する反射電子は短いワーキングディスタンスでは検出器の電子ビーム通路から上方に抜けてしまい検出効率が落ちる。また、電子ビーム径を細くすることは、即ち電子ビームの電流量が減る為、電子ビームが試料上に照射されることにより発生する二次電子や、反射電子の発生量が減少する。従って、検出効率と電子ビーム径の関係で最適なワーキングディスタンスや電子ビーム径が経験的に決まる。真空度については、低真空二次電子検出器では、試料室中の残留ガスによるガス増幅を利用している為低真空の方が信号検出効率が増すが、真空度が低下するにしたがい試料に照射される電子ビームが散乱するため、ある程度の真空度以下では画質が低下する。加速電圧については、一般的に加速電圧が高い方が分解能が高くなるが、試料上に電子ビームが照射されることにより発生する二次電子や反射電子の発生効率が充分得られる程度の低い加速電圧までは、試料ダメージや帯電の影響なども考慮して設定される。あるいは加速電圧が高くなるほど二次電子が励起される位置が試料表層から深くなり、加速電圧が低くなるほど試料表層の浅い位置から二次電子が励起され、加速電圧の違いにより画像の質感が変わるるため、所望の質感の画像を得るために加速電圧を調整する。しかし、前述の充分な二次信号の発生効率を得られる加速電圧よりも低くなった場合は、二次信号量が低下し、雑音に埋もれて充分な画質を得られなくなるが、どのぐらい低い信号を検出できるか、即ちどのぐらい低い加速電圧まで充分な画質の画像を得られるかは、検出器の検出感度に依存する。【０００４】
なお、検出器の挿入についての機構的な改善例としては、例えば、特許文献１記載のものが知られている。しかし、ワーキングディスタンスや真空度の観察条件の設定は別途行う必要があり、どの検出器の信号の画質が良いかを比較する為には、検出器の切替と、その都度観察条件の設定を繰り返し行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５５６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、真空度、ワーキングディスタンス、加速電圧、電子ビーム径の観察条件によって、観察画像の状態が変化する検出器を少なくとも２種類以上持つ電子顕微鏡において、観察する信号を選定する判断基準として、まず使用する検出器を決定し、その検出器の種類に応じて観察条件を調整する場合と、観察条件を決定し、その観察条件に適した検出器を選定して観察する場合があるが、いずれの場合においても、操作者が観察条件を変化させ最も良い画質となる条件、検出器の種類を模索しながら各検出器の画像を目視で比較して選択しなくてはならず、操作が煩わしく、経験が必要であり、条件によってはまったく画像が観察できないという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、複数の検出器を持つ電子顕微鏡において、検出器の選択と検出器ごとに適した観察条件の設定が容易な電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、電子ビームを試料に照射することで発生する信号を検出する異なる種類の複数の検出器と、それぞれの検出器の検出信号を切替える信号切替手段とを有する電子顕微鏡であって、前記複数の検出器ごとに適した観察条件を記憶する記憶手段と、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された観察条件を呼び出し、呼び出した観察条件となるように、電子顕微鏡の状態を設定する制御手段を備えるようにしたものである。【０００９】
かかる構成により、複数の検出器を持つ電子顕微鏡において、検出器の選択と検出器ごとに適した観察条件の設定が容易となる。【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段による前記複数の検出器の切替に応じて得られた複数の検出信号をそれぞれ二次元画像信号に変換し、それぞれの二次元画像信号の画質を評価する画像処理手段を備え、前記制御手段は、前記画像処理装置の評価結果に基づいて、評価値が高い検出器に切替えて画像表示するようにしたものである。【００１１】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記画像処理手段は、それぞれの画像信号の周波数特性を用いて、二次元画像信号の画質を評価するようにしたものである。【００１２】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記画像処理手段は、それぞれの画像に記録された信号と雑音の比であるＳＮ比を測定し、二次元画像信号の画質を評価するようにしたものである。【００１３】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記観察条件には、ワーキングディスタンスが含まれており、前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶されたワーキングディスタンスを呼び出し、呼び出したワーキングディスタンスとなるように、電子顕微鏡の試料ステージの位置を移動させるようにしたものである。【００１４】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記観察条件には、真空度が含まれており、前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された真空度を呼び出し、呼び出した真空度となるように、電子顕微鏡の試料室の真空度を制御するようにしたものである。【００１５】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記観察条件には、加速電圧が含まれており、前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された加速電圧を呼び出し、呼び出した加速電圧となるように、電子顕微鏡の高電圧発生回路を制御するようにしたものである。【００１６】
（８）上記（１）において、好ましくは、前記観察条件には、電子ビーム径が含まれており、前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された電子ビーム径を呼び出し、呼び出した電子ビーム径となるように、電子顕微鏡の集束レンズによる電子ビーム集束量を制御するようにしたものである。【００１７】
（９）上記（１）において、好ましくは、前記観察条件には、電子ビーム電流量が含まれており、前記制御手段は、前記複数の検出器の切替に応じて前記記憶手段に記憶された電子ビーム電流量を呼び出し、呼び出した電子ビーム電流量となるように、電子顕微鏡の集束レンズによる電子ビーム集束量を制御するようにしたものである。【００１８】
（１０）上記（１）において、好ましくは、検出器の選択の基準となる観察条件を設定する信号設定操作部を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の検出器を持つ電子顕微鏡において、検出器の選択と検出器ごとの最適な観察条件の設定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による電子顕微鏡の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による電子顕微鏡に用いる信号選択操作部の表示画面の例の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子顕微鏡における信号選択操作時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による電子顕微鏡の構成及び動作について説明する。
【００２２】
最初に、図１を用いて、本実施形態による電子顕微鏡の全体構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による電子顕微鏡の全体構成を示すシステム構成図である。
【００２４】
本実施形態の電子顕微鏡は、低真空観察機能を備え、反射電子検出器と低真空二次電子検出器の２つの検出器を有している。
【００２５】
電子銃１から発生した電子ビーム２は、集束レンズ３および対物レンズ４で集束され、試料５に照射される。電子銃１から発生する電子ビーム２の加速電圧は、高電圧発生回路３０により制御され、集束レンズ３および対物レンズ４による電子ビーム２の集束量はレンズ制御回路３１により制御される。電子ビーム径は例えば集束レンズの励磁量において、最も電子ビーム径が細く電流量が少ない、即ち最も集束レンズの励磁の強い状態を０とし、最も電子ビーム径が太く電流量が多い、即ち最も集束レンズの励磁の弱い状態を１００として、１００段階で制御をおこなう。低真空時は、排気装置６によって試料室７を真空排気すると同時に、リークバルブ８の開閉量によって試料室７への空気導入量を制御し、試料室７内部の真空度を調整する。
【００２６】
２つの検出器として、反射電子検出器と、低真空二次電子検出器とを備えている。反射電子検出器は、反射電子検出素子９により構成される。試料５に電子ビーム２が照射されることにより発生した反射電子は、反射電子検出素子９により検出され、増幅器１０により増幅される。低真空二次電子検出器は、バイアス電極１１と、試料台１２とから構成される。試料５に電子ビーム２が照射されることにより発生した二次電子が、高電圧が印加されたバイアス電極１１に向かって加速され、試料室７内部の残留ガスに衝突することで残留ガスがプラスイオンと電子に分離し、前述の残留ガスから発生した電子がバイアス電極１１に向かう過程でさらに別の残留ガスと衝突してプラスイオンと電子を発生させる現象を繰り返すガス増幅を繰り返す。残留ガスに二次電子が衝突することで発生したプラスイオンは、試料台１２から電子を受け再びガス分子となるため、試料台１２の吸収電流を検出して、増幅器１３で増幅することにより低真空二次電子信号が検出される。あるいは試料台１２の吸収電流は前述のバイアス電極１１に到達した残留ガスから発生した電子とほぼ等価となるため、バイアス電極１１から流れる電流を検出することによっても低真空二次電子信号を得ることもできる。
【００２７】
反射電子検出器の増幅器１０と低真空二次電子検出器の増幅器１３で出力される各検出器の検出信号は、信号切替器１４により選択される。選択された信号は、アナログデジタル変換器１５により、デジタル化され、フレームメモリ１６に画像データとして記録する。フレームメモリ１６に記録された検出器の画像データは、画像表示装置１７により観察される。
【００２８】
これらの検出器による観察画像は、ワーキングディスタンスや真空度といった観察条件により像質が変化し、さらに検出器の種類や検出原理によって、該観察条件の最適値は異なる。
【００２９】
一般的に、電子顕微鏡の検出信号は、雑音が全周波数帯域に発生している為、単独の検出信号からパワースペクトル上で試料表面構造を表す信号と、雑音の区別を自動判別することは困難であるが、異なる検出器の検出信号のパワースペクトル上で、同一の周波数に信号強度が強い特徴が現れれば、その周波数を試料の特定構造をあらわしているとみなすことができ、その周波数の信号強度を比較することで、試料の表面構造が微細な構造まで明瞭に表示しているかを判別することができる。例えば低真空二次電子検出器では、真空度の異なる条件で検出された電子顕微鏡画像のパワースペクトルを比較して、真空度が例えば１０Ｐａの画像よりも５０Ｐａの画像のパワースペクトルのほうが同一の周波数に対して信号強度が強く現れ、画質が最も良いと言える。また、一般的には試料上に照射される一次電子や、試料から発生する検出信号が、試料の位置や試料室中の真空雰囲気により減衰した場合、検出信号の強度が弱まり雑音に埋もれる為、検出信号の周波数特性は劣化する。真空度の異なる条件で検出された反射電子信号のパワースペクトルを比較した場合、前述の低真空雰囲気による検出信号の減衰により、真空度が低下するほど周波数特性が劣化して画質が落ちる。ただし、低真空二次電子検出器の場合は、残留ガスによるガス増幅によって検出信号が増幅されている為、検出効率を高める為にはある程度の残留ガスが必要であり、真空度が１０Ｐａの場合のパワースペクトルよりも５０Ｐａのパワースペクトルの方が周波数特性が高く、信号強度も強く現れる。低真空二次電子検出器の信号検出効率が最も高くなる真空度は、残留ガス分子の成分により異なるが、例えば、５０Ｐａが検出効率が最も高くなる真空度である残留ガスであった場合、それを超える１００Ｐａのパワースペクトルでは、ガス増幅を発生させる残留ガスは充分あるが、電子ビームの散乱のため、周波数特性が低下し、画質が悪くなる。
【００３０】
このようにして、例えば、反射電子検出器を用いる場合には、ワーキングディスタンスは１０〜１５ｍｍであり、真空度は１０〜１５Ｐａであり、低真空二次電子検出器を用いる場合には、ワーキングディスタンスは１５〜２５ｍｍであり、真空度は５０〜６０Ｐａであった場合、従来、操作者は検出器を切替えるたびに、適しているであろう該観察条件に設定を切替えて像観察を行う必要があった。また、そういった最適観察条件に関する知識や経験がない場合には、検出器を切替えた際に観察条件を変更する操作を行わずに像観察を行うため、適していない観察条件での像観察となり、装置の最高性能を発揮することができなかった。
【００３１】
そこで、本実施形態では、さらに、信号選択操作部１８と、ＣＰＵ１９と、観察条件メモリ２０と、モータ２１と、画像処理装置２２と、パワースペクトルメモリ２３とを備えている。
【００３２】
信号選択操作部１８には、信号選択の基準とする条件を設定する画面が表示される。
【００３３】
ここで、図２を用いて、本実施形態による電子顕微鏡に用いる信号選択操作部１８の表示画面の例について説明する。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態による電子顕微鏡に用いる信号選択操作部の表示画面の例の説明図である。
【００３５】
信号選択操作部１８には、図示のように、画質優先、選択検出器優先、真空度優先、ワーキングディスタンス優先、ユーザ設定の選択基準が表示される。信号選択操作部１８により、操作者は、信号切替器１４で切替を行う信号の選択基準をどの観察条件にするかを入力する。図示の例は、画質優先が選択されている状態を示している。
【００３６】
観察条件メモリ２０には、検出器の種類によって記憶された試料の位置（ワーキングディスタンス（ＷＤ）：対物レンズ４の先端から試料台５の表面までの距離）と真空度、加速電圧、電子ビーム径または電子ビーム電流の設定値が記憶されている。例えば、反射電子検出器に対しては、ワーキングディスタンスが１０ｍｍであり、真空度が１０Ｐａ、加速電圧１０ｋＶ、電子ビーム径の設定が５０であることが記憶されている。低真空二次電子検出器に対しては、ワーキングディスタンスは２０ｍｍであり、真空度は５０Ｐａ、加速電圧１５ｋＶ、電子ビーム径の設定が６０であることが記憶されている。
【００３７】
観察条件メモリ２０に記憶された、検出器の種類ごとのワーキングディスタンス、加速電圧、電子ビーム径の設定値は、あらかじめ決定された値のほかに、操作者が経験的に観察試料に応じて適していると判断する値に変更できる。
【００３８】
ＣＰＵ１９は、信号選択操作部１８により選択された基準に基づいて、観察条件メモリ２０から検出器の種類によって記憶された試料の位置と真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定を読み出し、モータ２１を駆動してワーキングディスタンスを変更し、また、リークバルブ８の開閉量によって試料室７への空気導入量を制御し、試料室７内部の真空度を調整し、高電圧発生回路３０およびレンズ制御回路３１を制御して加速電圧の設定および集束レンズの集束量を設定して電子ビーム径を制御する。なおこのとき、排気装置６によって試料室７を常に真空排気されているので、リークバルブ８の開閉量を小さくすれば高真空にでき、リークバルブ８の開閉量を大きくすれば低真空にできる。
【００３９】
画像処理装置２２は、画質の評価に画像信号の周波数特性を用いる場合には、フレームメモリ１６に記録された検出器の画像データをフーリエ変換して、パワースペクトルを求め、パワースペクトルメモリ２３に記憶する。パワースペクトルメモリ２３に記憶されたパワースペクトルは画質優先モードの時に、反射電子検出器を用いた場合と、低真空二次電子検出器を用いた場合で、いずれの画質が良いかを判断する際に用いられる。
【００４０】
画像処理装置２２は、それぞれの画像に記録された信号と雑音の比であるＳＮ比を測定し、二次元画像信号の画質を評価することもできる。このように、画質の評価に画像ＳＮ比を測定する場合には、画像処理装置２２は、フレームメモリ１６に記録された検出器の画像からＳＮ比を測定する。ＳＮ比を測定する手法は例えば同一の画像を２枚以上測定し、それぞれの画像の共分散を求める手法などが使用できる。雑音はそれぞれの画像に不規則に発生し相関性が無いため、共分散値が高いほど２枚の画像のにおいて相関性のある同じ信号が多く記録され、ＳＮ比が高いと判断でき、ＳＮ比が高い画像ほど画質が良いと判断できる。
【００４１】
次に、図３を用いて、本実施形態による電子顕微鏡における信号選択操作時の動作について説明する。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による電子顕微鏡における信号選択操作時の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ１０において、信号選択操作部１８により、信号切替器１４で切替を行う信号の選択基準をどの観察条件にするかが入力される。
【００４４】
次に、ステップＳ２０において、画質優先モードが選択されたか否かを判定する。画質優先モードが選択されるとステップＳ２２に進み、そうでないときはステップＳ３０に進む。
【００４５】
画質優先モードでは、各検出器の画像を取得し、検出器ごとの画質を測定し、画質の良い方の検出器の信号を画像表示装置１７に出力する処理が行なわれる。
【００４６】
画質優先モードが選択された場合は、ステップＳ２２において、ＣＰＵ１９は、複数の検出器について、それぞれの検出器を用いた場合の信号を取得する。すなわち、最初に、ＣＰＵ１９は、検出器の種類によって記憶された試料の位置と真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値が記録された観察条件メモリ２０から、例えば反射電子検出器を選択した場合のワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を読み込む。検出器ごとに適したワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値は、あらかじめ信号検出量が多くなる値を測定し、その値を観察条件メモリ２０記憶させている。
【００４７】
そして、ＣＰＵ１９は、観察条件メモリ２０から読み取ったワーキングディスタンスになるように、試料台１２の移動を行うモータ２１を上下方向に駆動してワーキングディスタンスを設定する。また、ＣＰＵ１９は、観察条件メモリ２０から読み取った真空度になるように、リークバルブ８の開閉量の設定し、高電圧発生回路３０およびレンズ制御回路３１を制御して加速電圧の設定および集束レンズの集束量を設定して電子ビーム径の制御を行う。ワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値の設定を行った後、ＣＰＵ１９は信号切替器１４にて反射電子検出器の信号に切替え、反射電子検出器の検出信号をアナログデジタル変換器１５によりデジタル変換し、フレームメモリ１６に反射電子画像データとして記録する。フレームメモリ１６に記録された反射電子画像は、画像処理装置２２にて画質の測定をおこなう。
【００４８】
次に、ＣＰＵ１９は、観察条件メモリ２０から低真空二次電子検出器の場合のワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を読み取り、それぞれの観察条件を設定する。次にＣＰＵ１９は信号切替器１４により低真空二次電子の信号に切替え、アナログデジタル変換器１５によりデジタル変換し、フレームメモリ１６に低真空二次電子画像データとして記録する。フレームメモリ１６に記録された低真空二次電子画像は、画像処理装置２２にて画質の測定をおこなう。
【００４９】
次に、ステップＳ２４において、画像処理装置２２は、反射電子画像と低真空二次電子画像の画質を比較し、画質の評価に画像信号の周波数特性を用いる場合には、検出信号の周波数特性から、そのパワースペクトル上で試料の微細構造を表す高周波帯域まで信号が検出され、また、試料上の構造に対応した周波数に対応した信号強度が強く現れている方の検出器を画質が良いものと判別する。画質の評価に画像ＳＮ比を測定する手法を用いる場合には、検出信号のＳＮ比を測定し、ＳＮ比が高い方の検出器を画質が良いものと判別する。
【００５０】
次に、ステップＳ２６において、ＣＰＵ１９は、画像処理装置２２で判別された画質が良い方の検出器の信号を表示するように、信号切替器１４にて検出器信号を切替え、また、選択された検出器に適したワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を観察条件メモリ２０から読み込み、前述のワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値になるように制御を行う。これらの処理を行った後、フレームメモリ１６に記録された画像データを画像表示装置１７に出力することにより、反射電子検出器と低真空二次電子検出器のうち、どちらか画質の良い方の画像を自動選択して出力することができる。
【００５１】
また、画質の良い検出器が決定した後、観察条件メモリ２０に記録されたワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値をそれぞれ変化させながら、それぞれの観察条件における信号をフレームメモリ１６に記録し、画像処理装置２２によってそれぞれの観察条件の画質を比較し、最も画質の評価値が高い観察条件をＣＰＵ１９により判定し、前述の画質の評価値が最も高くなった観察条件に、ワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を設定することで、画質の良い観察試料に適した検出器の選択と、観察条件の設定を行うことができる。
【００５２】
ステップＳ２０で画質優先モードと判定されなかった場合には、ステップＳ３０において、ＣＰＵ１９は、選択検出器優先モードが選択されたか否かを判定する。選択検出器優先モードが選択されるとステップＳ３２に進み、そうでないときはステップＳ４０に進む。
【００５３】
選択検出器優先モードは、各検出器は検出方法の違いにより画像の性質や凹凸感などが異なるため、所望する画像の性質や凹凸感により選択する検出器が決まっている場合は、信号選択操作部１８で選択されるモードである。
【００５４】
選択検出器優先モードが選択された場合は、ステップＳ３２において、ＣＰＵ１９は、現在使用中の検出器に適したワーキングディスタンスと真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を観察条件メモリ２０から読み取り、前述の観察条件となるよう制御を行う。
【００５５】
次に、ステップＳ３４において、画像処理装置２２は、このときの画質を測定し、再度観察条件を一定量変化させ、再度画像処理装置２２により、画質の評価を行う。
【００５６】
そして、ステップＳ３６において、ＣＰＵ１９は、上記の動作を所定の回数繰り返し、最も画質評価値が高くなる観察条件を判定し、前述観察条件に設定することにより、選択した検出器において、最も画質の良い観察条件にて観察を行うことができる。
【００５７】
本方式によれば、現在選択している所望の検出器のままで、あらかじめ設定された最適な観察条件に設定することができ、観察条件の詳細を意識せずに該検出器に適した画像観察を行うことができる。
【００５８】
ステップＳ３０で選択検出器優先モードと判定されなかった場合には、ステップＳ４０において、ＣＰＵ１９は、真空度優先モードが選択されたか否かを判定する。真空度優先モードが選択されるとステップＳ４１に進み、そうでないときはステップＳ５０に進む。
【００５９】
真空度優先モードは、金属コーティングがされていない生物試料などの非金属試料など、観察する試料の材質などにより、観察を行う真空度が決まっている場合に、信号選択操作部１８で選択されるモードである。
【００６０】
真空度優先モードが選択された場合は、ステップＳ４１において、ＣＰＵ１９は、真空度を設定する。
【００６１】
次に、ステップＳ４３において、ＣＰＵ１９は、観察条件メモリ２０から検出器ごとに適した真空度を読み取り、前述の検出器ごとに適した真空度が試料室７の現在の真空度と近い検出器の信号を表示するように信号切替器１４を切替える。
【００６２】
また、ステップＳ４５において、ＣＰＵ１９は、切替られた検出器に適したワーキングディスタンス、加速電圧、電子ビーム径の設定値を観察条件メモリ２０から読み取り、前述のワーキングディスタンス、加速電圧、電子ビーム径の設定値になるように制御を行う。
【００６３】
次に、ステップＳ４７において、画像処理装置２２は、このときの画質を測定し、再度ワーキングディスタンス、加速電圧、電子ビーム径の設定値を一定量変化させ、再度画像処理装置２２により画質を測定する。
【００６４】
そして、ステップＳ４９において、ＣＰＵ１９は、上記の動作を所定の回数繰り返し、最も画質評価値が高くなる観察条件を判定し、真空度以外の観察条件を、前述の画質評価値が高くなる観察条件設定することにより、最も画質の良い観察条件にて観察を行うことができる。
【００６５】
検出器の信号検出方法原理により、検出効率が最も高くなる真空度は検出器ごとに異なるが、本方式によれば、現在選択されている真空度において最も信号検出効率が高くなる検出器を意識せずに選択でき、また該検出器に適した観察条件にて画像観察を行うことができる。
【００６６】
ステップＳ４０で真空度優先モードと判定されなかった場合には、ステップＳ５０において、ＣＰＵ１９は、ワーキングディスタンス優先モードが選択されたか否かを判定する。ワーキングディスタンス優先モードが選択されるとステップＳ５１に進み、そうでないときはステップＳ６０に進む。
【００６７】
ワーキングディスタンス優先モードが選択された場合は、ステップＳ５１において、ＣＰＵ１９は、ワーキングディスタンスを設定する。
【００６８】
次に、ステップＳ５３において、ＣＰＵ１９は、観察条件メモリ２０から検出器ごとに適したワーキングディスタンスを読み取り、検出器に適したワーキングディスタンスが現在のワーキングディスタンスに近い検出器の信号を表示するように信号切替器１４を切替える。
【００６９】
そして、ステップＳ５５において、切替られた検出器に適した真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を観察条件メモリ２０から読み取り、前述の真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値になるように制御を行う。
【００７０】
次に、ステップＳ５７において、画像処理装置２２は、このときの画質を測定し、再度真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値を一定量変化させ、再度画像処理装置２２により、画質を測定する。
【００７１】
そして、ステップＳ５９において、ＣＰＵ１９は、上記の動作を所定の回数繰り返し、最も画質評価値が高くなる観察条件を判定し、前述の画質評価値が高くなる観察条件に設定することにより、最も画質の良い観察条件にて観察を行うことができる。
【００７２】
検出器の信号検出方法原理により、検出効率が最も高くなるワーキングディスタンスは検出器ごとに異なるが、本方式によれば現在選択されているワーキングディスタンスにおいて最も信号検出効率が高くなる検出器を意識せずに選択でき、また該検出器に適した観察条件にて画像観察を行うことができる。
【００７３】
信号選択操作部１８でユーザ設定を選択した場合は、ステップＳ６０において、ＣＰＵ１９は、手動調整モードとして、検出器の選択、ワーキングディスタンスの設定、真空度、加速電圧、電子ビーム径の設定値の設定は、操作者が個別に設定するようにする。
【００７４】
なお、以上の説明では、２種類の検出器の選択手段について詳述したが、３種類以上の検出器を有する装置では３種類以上の検出器を有する場合にも適用できる。例えば、上述の２種類の検出器に加えて、シンチレータ等による透過電子像検出器を用いたり、高真空二次電子検出器を用いたりすることもできる。
【００７５】
また、電子ビーム径の制御は、電子ビーム電流量の制御と置き換えることができるため、電子ビーム電流量を観察条件として、ＣＰＵ１９は、複数の検出器の切替に応じて観察条件メモリ２０に記憶された電子ビーム電流量を呼び出し、呼び出した電子ビーム電流量となるように、電子顕微鏡の集束レンズによる電子ビーム集束量を制御することもできる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の検出器を持つ電子顕微鏡において、検出器を選択するための優先的な観察条件を入力することで、優先的な観察条件において画質が良い検出器に切替え、かつ、優先的な観察条件以外の観察条件を、切替られた検出器において最適な値に設定するようにしているので、観察条件に応じて、画質が良い検出器に自動的に切替えるため、経験が少ない操作者でも像観察が容易となる。
【符号の説明】
【００７７】
１…電子銃
２…電子ビーム
３…集束レンズ
４…対物レンズ
５…試料
６…排気装置
７…試料室
８…リークバルブ
９…反射電子検出素子
１０…反射電子検出器増幅器
１１…バイアス電極
１２…試料台
１３…低真空二次電子検出器増幅器
１４…信号切替器
１５…アナログデジタル変換器
１６…フレームメモリ
１７…画像表示装置
１８…信号選択操作部
１９…ＣＰＵ
２０…観察条件メモリ
２１…ステージ駆動モータ
２２…画像処理装置
２３…パワースペクトルメモリ
３０…高電圧発生回路
３１…レンズ制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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