(57)【要約】【課題】  試料表面の凸凹の立体的な画像を観察することができる電子顕微鏡において、構成が簡単で低コストで得ることができるようにする。【解決手段】  電子銃７からシャワー状に射出された電子線８を試料６の表面全域に照射すると、試料６の表面全域から２次電子１５が放出される。左目用２次電子検出器１３及び右目用２次電子検出器１４で、試料６の表面のある小領域６ａから放出された２次電子１５を左右に一定の視差をもって検出する。そして、観察用メガネ４の左目用観察窓２２及び右目用観察窓２３を介してその各奥に設けられた左目用表示パネル及び右目用表示パネルを同時に観察すると、試料６の表面のある小領域６ａの凸凹の立体的な画像が観察される。この立体的な画像を観察しながら、ジョイスティック３の操作棒１１を操作すると、２次電子検出部９が所望方向にただ単に移動し、試料６の表面のある小領域６ａから所望方向に連続する小領域の凸凹の立体的な画像を簡易に観察することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面から２次電子を放出させる電子ビーム発生手段と、前記試料表面から放出された２次電子を取り込み、２次元型の左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号を出力する２次元型の２次電子検出手段と、前記２次電子検出手段を移動させる移動手段と、前記２次電子検出手段からの左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号に基づいて左目用画像及び右目用画像を表示する立体表示手段とを備えていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記電子ビーム発生手段は、前記試料表面に対向して配置された電子銃からシャワー状に射出された電子線を前記試料表面の全域に照射するようになっていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記電子ビーム発生手段は、前記２次電子検出手段と一体的に移動するように配置された電子銃から射出された電子線を前記試料表面に照射するようになっていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記２次電子検出手段は、間隔をおいて配置された左目用２次電子検出器及び右目用２次電子検出器を有することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記２次電子検出手段は、前記試料表面から放出された２次電子を間隔をおいて配置された一対の取り込み部から取り込んで１つの２次電子検出部に導き、該２次電子検出部から左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号を交互に出力するようになっていることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項４または５に記載の発明において、前記２次電子検出手段は拡大縮小用の電磁レンズを有することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記立体表示手段は、左目用画像を表示する左目用表示パネル及び右目用画像を表示する右目用表示パネルを有するメガネ型であることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項８】
請求項１に記載の発明において、前記移動手段は、１本の操作棒を有するジョイスティックであることを特徴とする電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子顕微鏡に関し、特に、試料表面から放出される２次電子に基づいて試料表面の凸凹の立体的な画像を観察することができる電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子顕微鏡には、電子銃から射出された電子線を集束レンズ及び対物レンズによって細く絞った電子線とし、この電子線を試料表面の点的な微小領域に照射し、試料表面の微小領域から放出される２次電子を２次電子検出器で検出し、試料が載置された試料台を微小移動手段で３次元的に精密に微小移動させることにより、精密な３次元走査を可能とし、２次電子検出器からの２次電子検出信号及び３次元走査データに基づいて演算部で試料表面の凸凹の立体画像データを演算し、この演算結果による立体画像データに応じた試料表面の凸凹の立体画像をモニターテレビに表示させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１２９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の電子顕微鏡では、電子銃から射出された電子線を細く絞った電子線として試料表面の点的な微小領域に照射させるための集束レンズ及び対物レンズが必要であり、また試料台を３次元的に精密に微小移動させるための比較的高価なピエゾ素子を含む微小移動手段が必要であり、さらに２次電子検出器からの２次電子検出信号及び３次元走査データに基づいて試料表面の凸凹の立体画像データを演算するための比較的高価な演算部が必要であり、全体として構成が複雑でコスト高となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、構成が簡単でコストを低減することができる電子顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、試料表面から２次電子を放出させる電子ビーム発生手段と、前記試料表面から放出された２次電子を取り込み、２次元型の左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号を出力する２次元型の２次電子検出手段と、前記２次電子検出手段を移動させる移動手段と、前記２次電子検出手段からの左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号に基づいて左目用画像及び右目用画像を表示する立体表示手段とを備えていることを特徴とするのである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、試料表面から放出された２次電子を２次元型の２次電子検出手段で取り込み、２次電子検出手段からの２次元型の左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号に基づいて立体表示手段で試料表面の凸凹の左目用画像及び右目用画像を表示することにより立体的な画像を観察可能としているので、立体表示手段で観察しながら、２次電子検出手段を移動手段でただ単に移動させると、試料表面の観察したい領域の凸凹の立体的な画像を簡易に観察することができ、これにより構成が簡単でコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての電子顕微鏡の概略構成図を示す。この電子顕微鏡は、装置全体の制御を行なうための制御部１、真空容器２、ジョイスティック３、観察用メガネ４等を備え、詳細は後述するが、観察用メガネ４で観察しながらジョイスティック３を操作すると、図示しない排気手段により適度な真空状態に維持された真空容器２内の下部に設けられた試料台５に載置された試料６の表面の観察したい領域の凸凹の立体的な画像を簡易に観察することができるようになっている。
【０００９】
真空容器２内において試料台５の上方には電子銃７が設けられている。電子銃７は、陰極から放出された電子を陽極で加速させ、この加速された電子を下方に向かってシャワー状に射出するようになっている。そして、電子銃７から下方に向かってシャワー状に射出された電子線８は、試料台５に載置された試料６の表面全域に照射されるようになっている。
【００１０】
真空容器２内には２次電子検出部９及び該２次電子検出部９を移動させるための移動機構１０が設けられている。この場合、移動機構１０は、２次電子検出部９を精密に微小移動させる必要はなく、詳細には図示していないが、例えば、モータの駆動により、ワイヤ、アーム等を介して、２次電子検出部９を前後、上下、左右方向に比較的低速でただ単に移動させる構造となっている。
【００１１】
すなわち、ジョイスティック３から、その１本の操作棒１１が操作されることにより、２次電子検出部９を前後、上下、左右方向に比較的低速でただ単に移動させるための移動信号が制御部１に供給されると、制御部１は走査部１２を駆動させ、これにより移動機構１０が駆動して、２次電子検出部９を前後、上下、左右方向に比較的低速でただ単に移動させるようになっている。
【００１２】
２次電子検出部９は、左目用２次電子検出器１３及び右目用２次電子検出器１４を備えている。この２つの２次電子検出器１３、１４は、試料台５に載置された試料６の表面のある程度の面積を有する小領域６ａから放出される２次電子１５を左右に一定の視差を生じさせて取り込むように配置されている。２次電子検出器１３、１４の概略構成は、図２に示すようになっている。
【００１３】
すなわち、２次電子検出器１３、１４は、２次電子１５を取り込み、且つ、取り込んだ２次電子１５に後述する蛍光パネル１７を光らせるために必要なエネルギーを与える高圧グリッド１６と、高圧グリッド１６を通過した後の２次電子１５を拡大縮小するための電磁レンズ１６と、電磁レンズ１７の後段に配置され、蛍光体を内蔵するシンチレータ等の２次電子１５の照射によりその強度に対応した蛍光を発する蛍光パネル１７と、蛍光パネル１８の後段側に密着して配置され、アモルファスシリコンあるいは単結晶半導体により形成された光電変換素子を有するセンサパネル１９とを備えている。
【００１４】
そして、左目用２次電子検出器１３及び２次電子右目用２次電子検出器１４は、それぞれ取り込んだ２次電子１５の強度に応じた左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号を制御部１に供給する。この場合、蛍光パネル１８及びセンサパネル１９は、２次元（面）型であり、左目用２次電子検出器１３及び２次電子右目用２次電子検出器１４からは２次元（Ｘ座標、Ｙ座標）の左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号が出力される。制御部１は、供給された左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号にそれぞれ応じた左目用画像データ及び右目用画像データを左目用表示駆動部２０及び右目用表示駆動部２１に供給する。
【００１５】
観察用メガネ４は、詳細には図示していないが、観察者の左目及び右目に対応する部分に左目用観察窓２２及び右目用観察窓２３を有し、各観察窓２２、２３の奥に液晶表示パネル等からなる左目用表示パネル及び右目用表示パネルを有する構造となっている。そして、左目用表示パネルは、左目用表示駆動部２０によって駆動され、左目用画像データに応じた左目用画像を表示し、右目用表示パネルは、右目用表示駆動部２１によって駆動され、右目用画像データに応じた右目用画像を表示するようになっている。
【００１６】
次に、この電子顕微鏡の動作について説明する。電子銃７から下方に向かってシャワー状に射出された電子線８が試料台５に載置された試料６の表面全域に照射されると、試料６の表面全域から２次電子１５が放出される。この状態において、ある位置にある２つの左目用２次電子検出器１３及び２次電子右目用２次電子検出器１４は、試料６の表面のある小領域６ａから放出された２次電子を左右に一定の視差をもって同時に検出する。
【００１７】
そして、左目用２次電子検出器１３及び２次電子右目用２次電子検出器１４は、それぞれ検出された２次電子１５の強度に応じた左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出を制御部１に供給する。制御部１は、この供給された左目用２次電子検出信号及び右目用２次電子検出信号にそれぞれ応じた左目用画像データ及び右目用画像データを左目用表示駆動部２０及び右目用表示駆動部２１に供給する。
【００１８】
すると、観察用メガネ４の左目用観察窓２２の奥に設けられた左目用表示パネルは、左目用表示駆動部２０によって駆動され、左目用画像データに応じた左目用画像を表示する。また、この左目用画像の表示と同時に、観察用メガネ４の右目用観察窓２３の奥に設けられた右目用表示パネルは、右目用表示駆動部２１によって駆動され、右目用画像データに応じた右目用画像を表示する。
【００１９】
そこで、観察者は、観察用メガネ４の左目用観察窓２２及び右目用観察窓２３を介してその各奥に設けられた左目用表示パネル及び右目用表示パネルにそれぞれ表示された左目用画像及び右目用画像を同時に観察すると、両目視差による立体視現象により、試料６の表面のある小領域６ａの凸凹の立体的な画像が観察されることになる。
【００２０】
そして、観察者は、この立体的な画像を観察しながら、ジョイスティック３の操作棒１１を所望方向に操作すると、ジョイスティック３からこの操作に応じた移動信号が制御部１に供給される。すると、制御部１はこの供給された移動信号に応じて走査部１２を駆動させ、これにより移動機構１０が駆動して、左目用２次電子検出器１３及び２次電子右目用２次電子検出器１４が所望方向に比較的低速でただ単に移動する。
【００２１】
したがって、観察者は、観察用メガネ４を介して、試料６の表面のある小領域６ａの凸凹の立体的な画像を観察しながら、ジョイスティック３の操作棒１１を所望方向（観察したい方向）に操作すると、試料６の表面の当該小領域６ａから所望方向（観察したい方向）に連続する小領域の凸凹の立体的な画像を簡易に観察することができる。
【００２２】
ところで、この電子顕微鏡では、電子銃７から電子線８を下方に向かってシャワー状に射出しているだけであり、集束レンズ及び対物レンズを備えていない。また、２次電子検出部９を所望方向に比較的低速でただ単に移動させればよく、従来のように、試料台を３次元的に精密に微小移動させるための比較的高価なピエゾ素子を含む微小移動手段を必要としない。
【００２３】
さらに、観察用メガネ４を介して、試料６の表面のある小領域６ａの凸凹の立体的な画像を観察しながら、ジョイスティック３の操作棒１１を所望方向に操作すると、試料６の表面の当該小領域６ａから所望方向に連続する小領域の凸凹の立体的な画像を簡易に観察することができるので、従来のように、比較的高価な演算部を必要としない。以上のことから、この電子顕微鏡では、構成が簡単でコストを低減することができる。
【００２４】
なお、この電子顕微鏡では、図２に示すように、２次電子検出器１３、１４が２次電子１５を拡大縮小するための電磁レンズ１７を備えているので、この電磁レンズ１７の拡大縮小率を操作可能とすることにより、観察用メガネ４で立体的な画像を観察しながら、その立体的な画像を拡大縮小するようにしてもよい。
【００２５】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、真空容器２内の上部に設けた電子銃７から電子線８を下方に向かってシャワー状に射出させて試料６の表面全域に照射させているが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すこの発明の第２実施形態のように、電子銃７を２次電子検出部９の上面に設けて２次電子検出部９と共に移動可能とし、電子銃７から電子線８を試料６の表面の小領域６ａつまり２次電子検出器１３、１４による２次電子検出領域に向けて射出するようにしてもよい。このようにした場合には、電子銃７による電子照射領域と２次電子検出器１３、１４による２次電子検出領域とがほぼ同じとなるので、２次電子検出量が増大し、明るい画像が得られる。
【００２６】
（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態では、左目用２次電子検出器１３及び右目用２次電子検出器１４を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すこの発明の第３実施形態のように、左目用２次電子取り込み口３２及び右目用２次電子取り込み口３３を有する２次電子検出器３１を用いるようにしてもよい。
【００２７】
すなわち、この２次電子検出器３１は、左目用２次電子取り込み口３２に設けられた左目用高圧グリッド３４及び左目用偏光電極３６と、右目用２次電子取り込み口３３に設けられた右目用高圧グリッド３５及び右目用偏光電極３７と、左目用偏光電極３６及び右目用偏光電極３７の後段に配置された共通偏光電極３８と、共通偏光電極３８を通過した後の２次電子１５を拡大縮小するための電磁レンズ３９と、電磁レンズ３９の後段に配置された蛍光パネル４０と、蛍光パネル４０の後段側に密着して配置されたセンサパネル４１とを備えている。
【００２８】
そして、この２次電子検出器３１を備えた電子顕微鏡では、左目用高圧グリッド３４及び左目用偏光電極３６と右目用高圧グリッド３５及び右目用偏光電極３７とに印加する電圧を高速で交互に切り換えると、センサパネル４１から左目用２次電子検出信号と右目用２次電子検出信号とが高速で交互に出力され、観察用メガネの左目用表示パネルと右目用表示パネルとによって左目用画像と右目用画像とが高速で交互に表示されることになるので、両目視差及び残像現象による立体視現象により、観察者には、立体的な画像が観察されることになる。
【００２９】
なお、上記各実施形態において、観察用メガネの奥に設けられた表示パネルは１つとし、左目用観察窓及び右目用観察窓を左目用液晶シャッター及び右目用液晶シャッターとし、１枚の表示パネルに左目用画像と右目用画像とを高速で交互に表示させ、且つ、左目用画像表示と右目用画像表示との切り換えのタイミングに合わせて、左目用液晶シャッターと右目用液晶シャッターとの開閉を切り換えるようにしてもよい。また、１つの表示パネルにより、右目用画像と左目用画像を交互に表示する場合には、メガネ型でなくてもよい。
【００３０】
また、移動機構１０は、一例として、図５に概略的に示すように、試料台の周囲上方にリング状のレール５１を設け、レール５１にモータの駆動により往復動する第１の部材５２を取り付け、第１の部材５２にモータの駆動により上下動する第２の部材５３を取り付け、第２の部材５３にモータの駆動によりレール５１の半径方向に往復動する第３の部材５４を取り付け、第３の部材５４の先端部に２次電子検出部９を取り付けたものであってもよい。
【００３１】
また、移動機構１０は、他の例として、図６に概略的に示すように、試料台の周囲上方にリング状のレール５１を設け、レール５１にモータの駆動により往復動する移動部材５５を取り付け、移動部材５５に多関節アーム５６の基端部を取り付け、多関節アーム５６の先端部に２次電子検出部９を取り付けたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第１実施形態としての電子顕微鏡の概略構成図。
【図２】図１に示す２次電子検出器の概略構成図。
【図３】この発明の第２実施形態としての電子顕微鏡の一部の概略構成図。
【図４】この発明の第３実施形態としての電子顕微鏡の２次電子検出器の概略構成図。
【図５】移動機構の一例の概略構成図。
【図６】移動機構の他の例の概略構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１  制御部
２  真空容器
３  ジョイスティック
４  観察用メガネ
５  試料台
６  試料
７  電子銃
９  ２次電子検出部
１０  移動機構
１２  走査部
１３  左目用２次電子検出器
１４  右目用２次電子検出器
２０  左目用表示駆動部
２１  右目用表示駆動部
【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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