(57)【要約】【課題】別の画面に観察像を適切な倍率で登録して視野探しを容易にする。【解決手段】電子顕微鏡は、所定の像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで、観察像を結像し表示部２８にて表示可能である。表示部２８は、現在観察中の観察像をリアルタイムに表示するための第１表示領域４７と、第１表示領域４７と別画面で設けられ、第１表示領域４７に表示される画像を所定のタイミングで登録して表示可能な第２表示領域４８を備える。第２表示領域４８に登録される画像の観察倍率は、登録時に第１表示領域４７で表示されている観察倍率よりも低い倍率に設定される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡であって、
前記観察像を表示するための第１表示領域と、
前記第１表示領域に所定のタイミングにおいて表示された観察像の第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率を設定するための設定部と、
前記第１表示領域に表示された観察像を前記所定のタイミングにおいて取り込み、該取り込んだ観察像を前記設定部で設定された第２観察倍率に変更するための制御手段と、
前記制御手段で変更された前記第２観察倍率の観察像を記憶するための記憶手段と、
前記第１表示領域とは別画面で設けられ、前記制御手段で第２観察倍率に変更された観察像を表示する第２表示領域とを備える電子顕微鏡。
【請求項２】
前記電子顕微鏡は更に、
前記第１表示領域で表示中の観察像を、前記設定部で設定された第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示するタイミングを指定するためのタイミング設定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記設定部は、前記第２観察倍率を、前記第１表示領域に前記所定のタイミングにおいて表示された観察像の前記第１観察倍率に基づいて設定することを特徴とする請求項１または２記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記設定部は、前記所定のタイミングの時点で前記第２表示領域に前記第２観察倍率の観察像を表示した回数に基づいて前記第２観察倍率を設定することを特徴とする請求項１または２記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記電子顕微鏡は、前記第２表示領域において、第１表示領域にて表示中の領域に相当する部分を枠線で明示可能とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の電子顕微鏡。
【請求項６】
前記電子顕微鏡は、前記第１表示領域にて前記第１観測倍率で表示中の観察像を、前記第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示させるタイミングを、ユーザが指定することを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の電子顕微鏡。
【請求項７】
像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡の操作方法であって、
観察像を表示するための第１表示領域に第１観察倍率で表示される観察像を、第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率に変更して前記第１表示領域とは個別の第２表示領域に表示するタイミングを指定するステップと、
前記指定されたタイミングにおいて、前記第１表示領域で表示されている観察像を第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示し、さらに前記第２観察倍率の観察像を記憶手段に記憶するステップと、
を備える電子顕微鏡の操作方法。
【請求項８】
像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡の操作プログラムであって、コンピュータに
観察像を表示するための第１表示領域に第１観察倍率で表示される観察像を、所定のタイミングで第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率に変更して前記第１表示領域とは個別の第２表示領域に表示する機能と、
前記所定のタイミングにおいて、前記第２観察倍率に変更された観察像を記憶手段に記憶する機能と、
を実現させるための電子顕微鏡操作プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載される前記電子顕微鏡操作プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査型、透過型などの電子顕微鏡およびその操作方法、電子顕微鏡操作プログラムならびにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、微小物体を拡大する拡大観察装置として、光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープなどの他、電子レンズを使った電子顕微鏡が利用されている。電子顕微鏡は、電子の進行方向を自由に屈折させ、光学顕微鏡のような結像システムを電子光学的に設計したものである。電子顕微鏡には、試料や標本を透過した電子を電子レンズを用いて結像する透過型の他、試料表面で反射した電子を結像する反射型、収束電子線を試料表面上に走査して各走査点からの二次電子を用いて結像する走査型電子顕微鏡、加熱あるいはイオン照射によって試料から放出される電子を結像する表面放出型（電界イオン顕微鏡）などがある。
【０００３】
走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）は、対象となる試料に細い電子線（電子プローブ）を照射した際に発生する二次電子や反射電子を、二次電子検出器、反射電子検出器などそれぞれの検出器を用いて取り出し、ブラウン管やＬＣＤなどの表示画面上に表示して、主として試料の表面形態を観察する装置である。一方、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）は、薄膜試料に電子線を透過させ、その際に試料中で原子により散乱、回折された電子を電子回折パターンまたは透過電顕像として得ることによって主に物質の内部構造を観察できる。
【０００４】
電子線が固体試料に照射されたとき、電子のエネルギーによって固体中を透過するが、その際に試料を構成する原子核や電子との相互作用によって弾性的な衝突、弾性散乱やエネルギー損失を伴う非弾性散乱を生じる。非弾性散乱によって試料元素の殻内電子を励起したり、Ｘ線などを励起したり、また二次電子を放出し、それに相当するエネルギーを損失する。二次電子は衝突する角度によって放出される量が異なる。一方、弾性散乱によって後方に散乱し、試料から再び放出される反射電子は、原子番号に固有の量が放出される。ＳＥＭはこの二次電子や反射電子を利用する。ＳＥＭは電子を試料に照射し、放出される二次電子や反射電子を検出して観察像を結像している。
【０００５】
ＳＥＭを用いて試料の像観察を行う際は、試料台を機械的にＸ−Ｙ方向に移動させたり回転させたりして試料の所望領域の像の観察を行う。また観察範囲の移動や回転は、機械的なものに限られず、電子ビームの偏向範囲を制御するイメージシフト機能や、電子ビームの２次元走査の方向を電気的に回転させるスキャンローテーション機能によっても可能である。
【０００６】
ＳＥＭは数倍から数十万倍までの観察が可能である。このようにＳＥＭは観察できる倍率の幅すなわちダイナミックレンジが広く、かつ光学式の顕微鏡に比べて観察可能な最高倍率が高いため、所望の画像を得るための視野探しの作業が必要となる。視野探しを容易にするために、ＳＥＭ観察は通常低倍率から開始される。まず低倍率で試料の全体像を把握した後、観察したい部分を指定し、拡大して高倍率に移行する。さらに拡大する過程で試料台（ステージ）の移動など観察位置の移動調整も行われる。
【０００７】
このような視野探しの工程において、観察用の画面が一つだけで視野探しを行うと、高倍率になったときに見たい部分を見失うことがある。そのような場合は、現在の観察視野が試料のどの位置を見ているのかを把握できるまで、一旦倍率を下げてやる必要がある。現在を観察視野が把握できると、再び視野探しに戻ることができる。
【０００８】
視野探しの際に観察したい部分を見失わないようにするための技術として、観察用のメイン画面以外に、試料の全体像などを低倍率で観測した静止画像を記憶し、別画面（サブ画面）を設けて表示する方法が開発されている（例えば特許文献１）。この方法では、メイン画面で表示中の観察画面が、低倍率で視野の広いサブ画面上のどの位置に当たるかを確認できるため、視野探しが容易になる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３５７４８１号公報、図４
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法でナビ画面に登録される静止画像の倍率は、静止画像取得時の観察倍率であった。すなわち、静止画像登録時に観察用のメイン画面で表示中の倍率のままでサブ画面が取得され、サブ画面で登録される倍率をメイン画面の倍率から変更することができなかった。このようにサブ画面に登録される画像の倍率が、メイン画面で表示中の観察倍率に常時固定されていると、不便な場合がある。
【００１１】
例えば、メイン画面で表示中の観察画像の倍率がサブ画面の倍率よりも非常に高い場合は、メイン画面がサブ画面のどの位置を観測しているのかを把握することが非常に困難になる。このような場合はサブ画面の倍率を上げて再登録する必要があるが、再登録のためにメイン画面の倍率を現在の観察倍率の数分の１に一旦落としてから、サブ画面を登録し、再度元の高倍率に戻してやる必要があり、手間がかかる。
【００１２】
あるいは、同じ試料を繰り返し観察するような場合は、その試料に応じた最適な観察倍率でサブ画面を登録することが好ましい。しかしながら、上記の方法ではメイン画面の観察倍率を一旦試料に適した倍率に設定し、サブ画面を登録してから、また元の観察倍率に戻す必要があり、手間がかかる。特にＳＥＭなどの電子顕微鏡は、１枚の観察像を取り込むのに要する時間（フレームレート）が遅く、また１枚の観察像のままではＳ／Ｎ比が悪いため複数の観察像を平均して表示する処理を行っている。このため観察像の倍率変更には数秒〜数十秒程度の時間を要しレスポンスが悪い傾向があるため、時間のかかる作業は避けることが望ましい。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、視野探しを容易にすべくサブ画面の倍率を任意に設定可能な電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載される電子顕微鏡は、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡であって、前記観察像を表示するための第１表示領域と、前記第１表示領域に所定のタイミングにおいて表示された観察像の第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率を設定するための設定部と、前記第１表示領域に表示された観察像を前記所定のタイミングにおいて取り込み、該取り込んだ観察像を前記設定部で設定された第２観察倍率に変更するための制御手段と、前記制御手段で変更された前記第２観察倍率の観察像を記憶するための記憶手段と、前記第１表示領域とは別画面で設けられ、前記制御手段で第２観察倍率に変更された観察像を表示する第２表示領域とを備える。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載される電子顕微鏡は更に、前記第１表示領域で表示中の観察像を、前記設定部で設定された第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示するタイミングを指定するためのタイミング設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の請求項３に記載される電子顕微鏡は、前記設定部が、前記第２観察倍率を、前記第１表示領域に前記所定のタイミングにおいて表示された観察像の前記第１観察倍率に基づいて設定することを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、本発明の請求項４に記載される電子顕微鏡は、前記設定部は、前記所定のタイミングの時点で前記第２表示領域に前記第２観察倍率の観察像を表示した回数に基づいて前記第２観察倍率を設定することを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項５に記載される電子顕微鏡は、前記第２表示領域において、第１表示領域にて表示中の領域に相当する部分を枠線で明示可能とすることを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、本発明の請求項６に記載される電子顕微鏡は、前記第１表示領域にて前記第１観測倍率で表示中の観察像を、前記第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示させるタイミングを、ユーザが指定することを特徴とする。
【００２０】
一方、本発明の請求項７に記載される電子顕微鏡の操作方法は、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡の操作方法であって、観察像を表示するための第１表示領域に第１観察倍率で表示される観察像を、第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率に変更して前記第１表示領域とは個別の第２表示領域に表示するタイミングを指定するステップと、前記指定されたタイミングにおいて、前記第１表示領域で表示されている観察像を第２観察倍率に変更して前記第２表示領域に表示し、さらに前記第２観察倍率の観察像を記憶手段に記憶するステップとを備える。
【００２１】
また、本発明の請求項８に記載される電子顕微鏡操作プログラムは、像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子または反射電子を１以上の検出器で検出しながら試料表面の所望の領域を走査することで観察像を結像し、該検出器で検出した信号に基づいて該観察像を階調表現して表示可能な電子顕微鏡の操作プログラムであって、コンピュータに観察像を表示するための第１表示領域に第１観察倍率で表示される観察像を、所定のタイミングで第１観察倍率よりも低い倍率である第２観察倍率に変更して前記第１表示領域とは個別の第２表示領域に表示する機能と、前記所定のタイミングにおいて、前記第２観察倍率に変更された観察像を記憶手段に記憶する機能とを実現させる。
【００２２】
さらに、本発明の請求項９に記載されるコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、前記電子顕微鏡操作プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどの磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。
【００２４】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよい。
【００２５】
本発明の実施例において使用される電子顕微鏡に接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘやＲＳ−４２２、ＵＳＢなどのシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔなどのネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘなどの無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの電波、赤外線、光通信などを利用した無線接続などでもよい。さらにデータの交換や設定の保存などを行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどが利用できる。
【００２６】
以下の実施例ではＳＥＭについて説明する。但し、本発明はＴＥＭやその他の電子顕微鏡関連装置においても利用できる。本発明を具現化した一実施例に係るＳＥＭについて、図１に基づいて説明する。ＳＥＭは一般に加速電子の電子線を発生させ試料に到達させるまでの光学系と、試料を配置する試料室と、試料室内を真空にするための排気系と、像観察のための操作系で構成される。また図２に、この電子顕微鏡を操作する操作プログラムのユーザインターフェース画面のイメージ図を示す。この電子顕微鏡操作プログラムは、図１のコンピュータ１にインストールされ、電子顕微鏡の像観察条件の設定や各種操作を行い、図２に示す観察像の表示を行う表示部を含むユーザインターフェース画面を、図１の表示部２８に表示する。
【００２７】
光学系は、加速電子の電子線を発生させる電子銃７、加速電子の束を絞り込んで細束化するレンズ系、試料から発生する二次電子や反射電子を検出する検出器を備える。図１に示す走査型電子顕微鏡は、光学系として電子線を照射する電子銃７と、電子銃７から照射される電子線がレンズ系の中心を通過するように補正するガンアライメントコイル９と、電子線のスポットの大きさを細く絞る収束レンズ１２であるコンデンサレンズと、収束レンズ１２で収束された電子線を試料２０上で走査させる電子線偏向走査コイル１８と、走査に伴い試料２０から放出される二次電子を検出する二次電子検出器２１と、反射電子を検出する反射電子検出器２２を備える。
【００２８】
試料室には、試料台、試料導入装置、Ｘ線検出用分光器などが備えられる。試料台はＸ、Ｙ、Ｚ移動、回転、傾斜機能を備える。
【００２９】
排気系は、加速電子の電子線が気体成分通過中に極力エネルギーを失うことなく試料に到達するために必要で、ロータリーポンプ、油拡散ポンプが主として用いられる。
【００３０】
操作系は二次電子像、反射電子像、Ｘ線像などを表示、観察しながら照射電流の調整、焦点合わせなどを行う。二次電子像などの出力は、アナログ信号であれば写真機によるフィルム撮影が一般的であったが、近年は画像をデジタル信号に変換した出力が可能となり、データの保存や画像処理、印刷のなどの多種多様な処理が可能である。図１のＳＥＭは、二次電子像や反射電子像などの観察像を表示する表示部２８と印刷のためのプリンタ２９を備える。また操作系は、像観察条件として少なくとも加速電圧またはスポットサイズを設定するために必要な設定項目の設定手順を誘導する誘導手段を備える。
【００３１】
図１に示すＳＥＭは、コンピュータ１と接続され、コンピュータ１を電子顕微鏡の操作を行うコンソールとして使用し、また必要に応じて像観察条件や画像データを保存したり、画像処理や演算を行う。図１に示すＣＰＵやＬＳＩなどで構成される中央演算処理部２は、走査型電子顕微鏡を構成する各ブロックを制御する。電子銃高圧電源３を制御することにより、フィラメント４、ウェーネルト５、アノード６からなる電子銃７より電子線を発生させる。電子銃７から発生された電子線８は、必ずしもレンズ系の中心を通過するとは限らず、ガンアライメントコイル９をガンアライメントコイル制御部１０によって制御することで、レンズ系の中心を通過するように補正を行う。次に、電子線８は収束レンズ制御部１１によって制御される収束レンズ１２であるコンデンサコイルによって細く絞られる。収束された電子線８は、電子線８を偏向する非点収差補正コイル１７、電子線偏向走査コイル１８、対物レンズ１９、および電子線８のビーム開き角を決定する対物レンズ絞り１３を通過し、試料２０に至る。非点収差補正コイル１７は非点収差補正コイル制御部１４によって制御され、ビーム形状を制御する。同様に電子線偏向走査コイル１８は電子線偏向走査コイル制御部１５によって、対物レンズ１９は対物レンズ制御部１６によって、それぞれ制御され、これらの作用によって試料上を走査する。試料２０上を電子線８が走査することにより、試料２０から二次電子、反射電子等の情報信号が発生され、この情報信号は二次電子検出器２１、反射電子検出器２２によりそれぞれ検出される。検出された二次電子の情報信号は二次電子検出増幅部２３を経て、また反射電子の情報信号は反射電子検出器２２で検出されて反射電子検出増幅部２４を経て、それぞれＡ／Ｄ変換器２５、２６によりＡ／Ｄ変換され、画像データ生成部２７に送られ、画像データとして構成される。この画像データはコンピュータ１に送られ、コンピュータ１に接続されたモニタなどの表示部２８にて表示され、必要に応じてプリンタ２９にて印刷される。
【００３２】
排気系ポンプ３０は、試料室３１内部を真空状態にする。排気系ポンプ３０に接続された排気制御部３２が真空度を調整し、試料２０や観察目的に応じて高真空から低真空まで制御する。
【００３３】
電子銃７はあるエネルギーをもった加速電子を発生させるソースとなる部分で、Ｗ（タングステン）フィラメントやＬａＢ６フィラメントを加熱して電子を放出させる熱電子銃の他、尖状に構成したＷの先端に強電界を印加して電子を放出させる電界放射電子銃がある。レンズ系には、収束レンズ、対物レンズ、対物レンズ絞り、電子線偏向走査コイル、非点収差補正コイルなどが装着されている。収束レンズは電子銃で発生した電子線をさらに収斂して細くする。対物レンズは最終的に電子プローブを試料に焦点合わせするためのレンズである。対物レンズ絞りは収差を小さくするために用いられる。検出器には、二次電子を検出する二次電子検出器と反射電子を検出する反射電子検出器がある。二次電子はエネルギーが低いのでコレクタにより捕獲され、シンチレータにより光電子に変換されて、光電子倍増管で信号増幅される。一方、反射電子の検出にはシンチレータあるいは半導体型が用いられる。
【００３４】
［試料台］
観察位置の位置決めは、試料２０を載置した試料台３３を物理的に移動させて行う。この場合は観察位置決め手段が試料台３３で構成される。試料台３３は試料２０の観察位置を調整可能なように様々な方向への移動、調整が可能である。移動、調整の方向は、試料台の観察位置を移動、調整させるため、試料台のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｒ軸方向への移動および微調整が可能である他、試料の傾斜角度を調整するために試料台のＴ軸方向の調整、ならびに対物レンズと試料との距離（ワーキングディスタンス）を調整するために試料台のＺ軸方向の調整が可能である。
【００３５】
［画像に対する操作］
本発明の実施例に係る電子顕微鏡の操作方法は、観察像の画像に変化を生じさせるような操作を行った場合に、これに連動してフレームレートの高速化を行う。画像に変化を生じさせる具体的な操作としては、フォーカスの調整、コントラスト調整、明るさ調整、拡大倍率調整、非点収差補正、観察視野の移動、スキャンローテーションなどがある。これらの操作は、図２の画面において、それぞれ該当するボタンを操作することで実行される。
【００３６】
［倍率調整］
拡大倍率の調整は、図２の倍率ボタンで行われる。図２の例では第１〜第３倍率ボタン５３、５４、５５の３つが備えられている。虫眼鏡状のアイコンが付された第１倍率ボタン５３を押下すると、上記と同様のスライダがサブウィンドウにて表示され、倍率は連続的に調整できる。
【００３７】
また第２倍率ボタン５４は倍率を数値で表示する。第２倍率ボタン５４は、ドロップダウンメニューで所定の倍率を選択することができ、また任意の倍率値を数値で直接入力することもできる。第１倍率ボタン５３または第３倍率ボタン５５で倍率を変更した場合でも、第２倍率ボタン５４は現在第１表示領域４７で表示されている観察像の倍率を表示する。図２の例では、倍率値は第２表示領域４８で表示されるサイズに対して第１表示領域４７で表示されるサイズの割合を示す相対値となっている。例えば第２表示領域４８と同じイメージが第１表示領域４７に表示されるとき、倍率は「１」となる。ただ、倍率の表示はこの例に限られず、例えば試料の大きさとの絶対的な拡大率で表示しても良い。
【００３８】
さらに第３倍率ボタン５５である「超低倍率」ボタンを押下すると、所定の最低倍率（例えば「１」）が設定される。これによって、直ちに全体像の表示に復帰することができる。拡大倍率の調整が操作されると、これに応じて図１の電子線偏向走査コイル１８が調整される。
【００３９】
［観察視野の移動］
また観察像の観察視野を所望の位置に移動させるには、移動ボタン６０を操作する。観察視野の移動には、試料台を物理的に移動させる方法やイメージシフトなどが利用できる。イメージシフトは、電子線の走査位置を移動させることにより観察像の観察視野を移動させるものである。また、試料台の移動と電子線の走査位置の移動を組み合わせることもできる。
【００４０】
図２の例では、観察位置の位置決めのため試料台を物理的に移動させる方法について説明する。図２では移動ボタン６０として、中心位置に移動させる中心移動ボタン、任意の位置に自由に移動可能な自由ボタン、マウス等で指定した矩形領域を一画面に拡大表示させる一画面ボタン、あるいは指定した矩形領域を拡大して表示する拡大表示ボタンの４つを備えている。これらのボタンを利用して、所望の視野に移動し、拡大、縮小して観察位置を位置決めすることができる。
【００４１】
以上の観察位置の位置決めは、試料を載置した試料台３３を物理的に移動させて行う。移動ボタンの操作に従って、試料台３３はＸ方向、Ｙ方向に移動される。ただ、第２表示領域４８にて表示されている範囲内で移動させるときは、試料台を移動させなくとも表示は可能である。
【００４２】
上述のように、位置決めはこの方法に限られず、例えば電子銃から照射される電子線の走査位置をシフトさせる方法も利用できる。あるいは両者を併用する方法も利用できる。あるいはまた、広い範囲で一旦画像データを取り込み、データをソフトウェア的に処理する方法も利用できる。この方法では、一旦データが取り込まれてデータ内で処理されるため、ソフトウェア的に観察位置を移動させることが可能で、試料台の移動や電子線の走査といったハードウェア的な移動を伴わないメリットがある。予め大きな画像データを取り込む方法としては、例えば様々な位置の画像データを複数取得し、これらの画像データをつなぎ合わせることで広い面積の画像データを取得する方法がある。あるいは、低倍率で画像データを取得することによって、取得面積を広く取ることができる。
【００４３】
さらに図２の画面は、ＳＥＭ観察がＯＮであることを示すＳＥＭ観察ＯＮ／ＯＦＦボタン７０が左上に表示されており、このボタンを押下するとＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。
【００４４】
さらにまた図２の画面右上には、全画面表示ボタン７１を備えており、画面全体を第１表示領域４７の領域として使用することができる。
【００４５】
次に本発明の他の実施例として、第１表示領域４７（メイン画面）と第２表示領域４８（サブ画面）を備える表示部２８の別の構成を図３に示す。この図に示す表示部２８は、第１表示領域４７として現在観察中の観察像をリアルタイムに表示するメイン画面と、メイン画面と別画面の第２表示領域４８として、所定の登録画像を表示するサブ画面を備えている。サブ画面には、メイン画面で表示される観察像を所望のタイミングで取得して登録した観察像（広域画像）が表示される。サブ画面はメイン画面よりも小さい子画面とすることで、メイン画面の面積を広く取り、画面の効率よく利用できる。またサブ画面を別ウィンドウとして、任意の大きさに変更とし、さらに任意の場所に配置可能とすることもでき、ユーザの好みに応じたレイアウトにすることもできる。さらに、メイン画面とサブ画面は並列されて同時に表示させることができるが、これらの画面を切り替えて個別に表示させることも可能である。
【００４６】
広域画像の登録は、ユーザが所望の画像を任意のタイミングで登録する方法や、予め設定したタイミングで電子顕微鏡が自動的に取得する方法などがある。ユーザが手動で登録する方法としては、例えば図２や図３のユーザインターフェース画面において、ユーザが「登録」ボタン９６を押下すると、その時点でメイン画面に表示中の観察像が広域画像として登録される。取得された広域画像は、電子顕微鏡の一時メモリに記憶される。またコンピュータに送信してコンピュータ側の記憶素子でも記録することができる。広域画像を一枚だけ登録可能とした場合は、新たな広域画像を登録することで更新される。ただ、広域画像登録用のメモリ領域を必要容量確保することで、複数の広域画像を登録することもできることは言うまでもない。また、登録された広域画像に名前を付けて、ハードディスクや外部記録メディアなどに所定の画像フォーマットで保存することもできる。保存された画像は、「最近保存した画像」として一時保存画像表示欄９７にてサムネイル表示やプレビュー表示させることもできる。
【００４７】
また、所定のタイミングで自動的に広域画像を登録する方法としては、予め設定画面で所定のタイミングを指定する。例えば、１分毎、５分毎といった所定の時間間隔毎に広域画像を更新するように設定したり、所定の操作を行った際に広域画像を更新するように設定することができる。この設定はタイミング設定画面にて行うことができ、タイミング設定手段として機能する。
【００４８】
広域画像の登録の際には、観察倍率を変更することが可能である。例えば、第１表示領域４７で表示されている第１観察倍率よりも低い第２観察倍率で第２表示領域４８に表示させる。低い第２観察倍率に変更して広域画像として表示させると、元々第１観察倍率で表示されていた視野よりも広い領域で第２表示領域４８に登録されることとなる。したがって、視野が拡大されたように見え、周囲の様子も観測できるようになる。この方法は、特に視野探しの際に有効である。ユーザは観測したい所望の領域を探す際に、現在観察中の領域の近辺の様子を知ることができるからである。特に「登録」ボタン９６を押下するという単一の動作で視野が拡大された低倍率の画像が第２表示領域４８に表示されるため、ユーザは簡単な操作で広い視野を確認することができる。従来のように一旦低倍率に設定し直して近辺の様子を確認した上で、改めて元の観察倍率に戻して視野探しを再開する手間を大幅に削減することができる。
【００４９】
観察倍率を変更する手法としては、ユーザが所定の倍率を直接指定する方法や、予め場面に応じて倍率を設定しておく方法、あるいは広域画像の登録回数に応じて倍率を変更する方法、または試料に応じた倍率を指定する方法などがある。ユーザが直接観察倍率を指定する方法は、例えば図３の画面において、登録倍率設定欄９８からドロップダウンメニューにより表示される選択肢から所望の倍率を選択する、あるいは現在設定された倍率を増減させる、または直接倍率の数値を入力する等の方法がある。倍率は、第１観察倍率と第２観察倍率との相対値で入力する他、絶対値で第２観察倍率を入力する構成としてもよい。登録倍率設定欄９８にて表示されている倍率に基づいて、第１表示領域４７の観察像は観察倍率を落として広域画像として第２表示領域４８に登録、表示される。これによって、一々観察倍率を数分の一に落として広域画像を登録後、再度元の倍率に戻す手間が省かれ、ユーザビリティが向上される。
【００５０】
また場面に応じて倍率を設定しておく方法としては、第１表示領域で表示される観察像の第１観察倍率に応じて第２表示領域への登録の際の第２観察倍率を決定する方法が挙げられる。例えば、第１表示領域で表示される観察像の第１観察倍率が、観察可能な最も低い倍率またはそれに近い低倍率の場合は、倍率変更を行わずその時点で第１表示領域が表示している観察倍率のままで登録し、一方第１表示領域での第１観察倍率が高倍率の場合は、この観察倍率の数分の一の倍率に変更する。このように設定する理由は、低い観察倍率で観察している場合は、一般に人の肉眼で十分に把握できるような視野を観察していることが多いため、その倍率よりも低い倍率で登録する必要性は少ない、言い換えると等倍率での登録が好ましいと考えられるからである。逆に高い観察倍率で観察している場合であれば、視野を見失ったときに広域画像を登録すると考えられるため、等倍率での登録よりも視野を広げた、言い換えるとより低倍率での観察が好ましいからである。
【００５１】
また、観察倍率の変更などの条件を所定の設定画面において予め指定しておく方法も利用できる。この方法では、予め広域画像登録時の観察倍率を変更する条件や観察倍率そのものを設定する。上述したように第１表示領域４７での現在の第１観察倍率を基準にして第２表示領域４８で登録される際の第２観察倍率を決定する他、第１表示領域４７での観察倍率と無関係に広域画像を取得する倍率をユーザが直接指定しても良い。さらに条件に応じて観察倍率や観察倍率を決定する条件やパラメータを変更してもよい。ここで設定された条件に従って、所定のタイミングで広域画像が登録される際の倍率が決定される。この設定画面は、第２表示領域４８に登録される観察像の観察倍率を設定するための設定部として機能する。
【００５２】
第１表示領域４７で表示中の観察像の第１観察倍率と、第２表示領域４８で登録される広域画像の第２観察倍率の関係は、第１表示領域４７と第２表示領域４８との対比ができる程度であればよい。例えば１／５〜１／１０、好ましくは１／４〜１／８の範囲とする。予め設定可能な倍率を列挙して離散的な値の内から選択する方法や、連続的に倍率を変化させる方法のいずれも利用できる。広域画像が第２表示領域４８に表示されると、現在第１表示領域４７で表示中の観察像が第２表示領域４８のどの領域に相当するかを示す枠線９９が第２表示領域４８上に表示される。図２や図３においては第２表示領域４８上で矩形状の枠線９９が赤線で表示されており、この枠線９９内の領域が第１表示領域４７で拡大表示されている。この枠線９９は、第１表示領域４７の観察像が視野の移動や倍率拡大などで変更されると、これに応じて枠線９９の位置や大きさも更新される。
【００５３】
さらに、広域画像の登録回数に応じて観察倍率を変更することもできる。例えば、視野探しの初期の段階においては視野をより広く確保して、すなわち低倍率として広域画像を表示させることで、目的とする視野を大まかにあたりをつけ易くできる。一方、視野探しの工程が進んだ段階ではある程度視野の探索範囲が絞り込まれていると考えられるため、それほど広い視野は必要とされず、言い換えるとあまり低倍率にする必要はない。よって初期の段階よりは高い倍率に抑えることができる。このように、視野探しの段階を登録回数に基づいて区別し、登録回数が少ない段階では観察倍率を低くし、また登録回数が多くなると観察倍率を高くすることで、それぞれの段階に応じた適切な観察倍率とすることができる。
【００５４】
一例として、視野探しの工程において最初に広域画像を登録するときは観察倍率Ａ、それ以降に登録するときは観察倍率Ｂとして第２表示領域４８に表示させる方法を、図４のフローチャートに基づいて説明する。まず視野探しのために視野の移動や観察倍率の調整を行う（ステップＳ１）。次に広域画像の登録を開始するかどうかを判定する（ステップＳ２）。広域画像の登録を開始する場合はステップＳ３に移行し、登録しない場合はステップＳ６にジャンプする。
【００５５】
ステップＳ３では、広域画像の登録回数が１回目か否かを判定する。１回目のときはステップＳ４Ａに進み、観察倍率をＡに設定する。一方、２回目以降の場合はステップＳ４Ｂに進み、観察倍率をＢに設定する。そしてステップＳ５に進み、設定された観察倍率で広域画像を取得し、第２表示領域４８に登録する。なお、第１表示領域４７で表示中の観察像は変更されず、観察倍率も維持される。そしてステップＳ６に進み、視野探しを終了する場合は作業終了、継続する場合はステップＳ１に戻る。
【００５６】
この例では観察倍率Ａを設定可能な最低倍率、例えば１００倍などとしている。一般に像観察開始後初めて広域画像を登録するのは、視野探しを始める前であるから、現在の観察倍率に関係無く、観察可能な最も低い倍率で広域画像を登録したい場合が多いと思われるからである。一方、観察倍率Ｂは第１表示領域で表示中の観察像の所定倍率、例えば１／４などに設定する。２回目以降の広域画像登録時は、１回目の登録が低倍率過ぎた場合、または視野探しで視野を見失った場合が多いため、現在の観察倍率より一定倍率低い倍率で登録することが望ましいからである。
【００５７】
また、これに限らず観察倍率Ａ＜観察倍率Ｂとし、例えば観察倍率Ａを１／８、観察倍率Ｂを１／４等と設定してもよい。あるいは観察倍率Ｂは等倍率とすることで、２回目以降の登録では観察倍率変更機能をＯＦＦとしてもよい。
【００５８】
また、上記のフローチャートの例では登録１回目のみ低倍率とし、以降はより高倍率に設定したが、登録２回目以降も段階的に倍率に上げるよう設定してもよい。例えば登録１回目の段階では１／８、登録２回目の段階では１／４、登録３回目の段階では１／２、登録４回目以降は１すなわち等倍率として第１表示領域４７とおなじ観察像を第２表示領域４８に登録するよう設定する。このように登録回数と観察倍率の設定は任意に設定可能である。
【００５９】
さらにまた、観察対象の試料に応じて観察倍率を設定することも可能である。試料に応じて観測に適した倍率が大体決まっている場合は、その倍率に設定した方が都合がよいことがある。したがって、予め登録倍率の設定を観測対象の試料に応じた倍率に設定しておき、この倍率を呼び出し可能とすることで観測対象に応じた測定ができ、使い勝手が良くなる。
【００６０】
倍率を変更する際の基準点は、第１表示領域４７の中央あるいは重心とすることが望ましい。第２表示領域４８に登録された際は周囲に均一に視野が拡大されるからである。ただ、第１表示領域４７の左上、右上などの隅部や任意の点を基準として倍率を低下させることも可能である。
【００６１】
以上の実施例においては観察倍率変更機能をＯＦＦにすることも可能であり、第１表示領域４７と同一の観察倍率で広域画像を登録し、第２表示領域４８に表示させることも可能であることは言うまでもない。
【００６２】
上述した観察倍率変更機能などの機能は、電子顕微鏡操作プログラムがコンピュータを通じて電子顕微鏡の中央演算部に送信して実行される。すなわち、観察倍率を変更するための制御手段として機能する。なお、上述した機能や手段、部材はソフトウェアで仮想的に実現する他、物理的なハードウェアで構成して実現することも可能である。
【００６３】
以上のように、本実施例の電子顕微鏡では、第２表示領域４８に登録する広域画像を取得する際の観察倍率は、第１表示領域４７の現在の観察画像と同じ倍率、または現在の観察倍率を基準とした所定倍率、あるいは現在の観察倍率と無関係の所定倍率のいずれにも設定可能である。また観察倍率を変更する際のパラメータとしては第１表示領域４７の現在の観察倍率、広域画像の登録回数等があり、あるいはユーザが所望の倍率を指定しても良い。ユーザが所望の倍率を切り替える場合は、予め設定画面においてどの倍率をどの場面で使用するかを設定しておく方法や、倍率や条件の異なる専用のボタンを一または複数用意しておき、任意の場面やタイミングで所望のボタンを押下して倍率を切り替える方法が利用できる。専用のボタンを利用する方法の例としては、上述した等倍、所定倍率、任意の倍率用に３種類のボタンを用意し、それぞれのボタンに所定の条件や倍率を予め設定もしくは割り当てておくことで、ユーザはそれぞれのボタンを選択して押下することによって所望の倍率にて広域画像を登録することができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の電子顕微鏡、電子顕微鏡の操作方法、電子顕微鏡操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、以上説明したように、観察像の像観察条件や状況に応じて第２表示領域上に登録される画像の倍率を切り替えることが可能となる。これによって第１表示領域で表示中の画像よりも好適に広域な画像を簡単な操作で表示することが可能となり、これらの画像を並べてあるいは切り替えて表示することで視野探しを容易にすることができる。
【００６５】
それは本発明が、第２表示領域に登録する際の倍率を、現在第１表示領域に表示されている倍率に固定するのではなく、条件に応じた最適な倍率に変更しているからである。これによって現在の観察倍率を気にすることなく、適切な画像を別画面に登録でき、使いやすい倍率で登録されるようになる。特に第１表示領域で表示中の観察像の観察倍率よりも低い倍率で第２表示領域に表示すれば、第１表示領域には表示されていない周辺の画像も含めたより広い領域が取得されるため、見かけ上視野が広がって目的の視野探しには極めて都合がよい。しかも従来の技術よりも簡単に、面倒な操作なしに広めの領域を取得できるため、ユーザにとっては使い勝手がよい。特に高倍率に表示可能でダイナミックレンジの広い電子顕微鏡にとっては、ポイントとなる視野探しが重要であるため、本発明のような機能は極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る走査型電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電子顕微鏡操作プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る電子顕微鏡操作プログラムのユーザインターフェース画面の一例を示すイメージ図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る電子顕微鏡において視野探しの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・コンピュータ
２・・・中央演算処理部
３・・・電子銃高圧電源
４・・・フィラメント
５・・・ウェーネルト
６・・・アノード
７・・・電子銃
８・・・電子線
９・・・ガンアライメントコイル
１０・・・ガンアライメントコイル制御部
１１・・・収束レンズ制御部
１２・・・収束レンズ
１３・・・対物レンズ絞り
１４・・・非点収差補正コイル制御部
１５・・・電子線偏向走査コイル制御部
１６・・・対物レンズ制御部
１７・・・非点収差補正コイル
１８・・・電子線偏向走査コイル
１９・・・対物レンズ
２０・・・試料
２１・・・二次電子検出器
２２・・・反射電子検出器
２３・・・二次電子検出増幅部
２４・・・反射電子検出増幅部
２５・・・Ａ／Ｄ変換器
２６・・・Ａ／Ｄ変換器
２７・・・画像データ生成部
２８・・・表示部
２９・・・プリンタ
３０・・・排気系ポンプ
３１・・・試料室
３２・・・排気制御部
３３・・・試料台
４７・・・第１表示領域
４８・・・第２表示領域
４９・・・チップ画面
５０・・・広域画像
５１・・・ｅプレビュー
５３・・・第１倍率ボタン
５４・・・第２倍率ボタン
５５・・・第３倍率ボタン
６０・・・移動ボタン
７０・・・ＳＥＭ観察ＯＮ／ＯＦＦボタン
７１・・・全画面表示ボタン
９６・・・「登録」ボタン
９７・・・一時保存画像表示欄
９８・・・登録倍率設定欄
９９・・・枠線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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