(57)【要約】【課題】選択された絞り孔を正確に所定の位置に位置決めすることができる電子顕微鏡を実現する。【解決手段】異なった孔径の絞り孔を選択する場合には、図４の表に示すように、現在選択されている絞り孔と次に選択する絞り孔ごとにマトリックス状に座標値をあらかじめ設定しておき、新たな絞り孔の選択を行う場合には、現在と次に選択される絞り孔ごとに設定された個別の絞りの座標位置に基づいて、絞りを移動させる。このように座標値を事前に求めておき、その座標値に基づいて絞りの移動を行うようにしたので、前記した絞りの送り機構および絞り位置検出機構のいずれにも誤差が含まれていても、絞りを正しい位置に移動させることができる。【選択図】　　　図３
2004095192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子、あるいは、試料表面から発生する電子などに基づいて試料像を観察する電子顕微鏡であって、その電子光学系の一部に複数の異なった径の絞り孔を有した絞りが配置されている電子顕微鏡において、所定の位置に配置された各絞り孔ごとに、各絞り孔のそれぞれから他の絞り孔を所定の位置に配置する際の絞りの座標値が記憶手段に記憶されており、所望の径の絞り孔を所定の位置にセットする際、現在セットされている絞り孔と所望の径の絞りから、該所望の径の絞り孔を選択して所定の位置にセットするための絞りの座標値を前記記憶手段から読み出し、該読み出した座標値に基づいて絞りの移動を行うようにした電子顕微鏡。
【請求項２】
絞り位置の座標値に誤差が生じた場合、特定の絞り孔についてズレ量を求め、求められたズレ量によりその他の絞り位置座標を補正するようにした請求項１記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子、試料表面から反射した電子、試料の２次励起により発生した電子に基づいて試料像を得るようにした電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束している。この試料を透過、散乱した電子を中間レンズと投影レンズにより結像し、結像位置に蛍光板を配置し蛍光板上に拡大投影された像を観察している。また、蛍光板に代え、結像位置にＣＣＤカメラのごときＴＶカメラを配置し、ＴＶカメラのスクリーンに投影された像を映像信号に変換し、この映像信号を陰極線管などの表示装置に供給し、表示装置によって像を観察することも行われている。
【０００３】
また、別のタイプの電子顕微鏡、すなわち、走査透過電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に電子ビームを照射することによってこの試料を透過した電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給し、試料の走査透過電子顕微鏡像を表示するようにしている。
【０００４】
更に、走査透過電子顕微鏡においては、試料の走査２次電子像や反射電子像を得ることができる。この場合、電子銃から発生し加速された電子ビームを、コンデンサレンズ、対物レンズにより試料上に細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。この試料に一次電子ビームを照射することによって生じた２次励起により、試料から発生した２次電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給すれば、試料の走査２次電子像を表示することができる。また、試料から反射された反射電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査に応じてディスプレイに供給すれば、試料の走査反射電子像を表示することができる。
【０００５】
このような走査透過電子顕微鏡では、主に３つの絞りが使用される。この絞りは、基本的に観察目的に沿った電子のみを通過させ、観察目的にとって悪影響を与える電子の信号を阻止するために配置される。この３つの絞りの種類について、電子光学系の上段から配置される絞りから簡単に説明する。
【０００６】
まず、コンデンサレンズと試料との間に、コンデンサレンズ絞りが配置される。このコンデンサレンズ絞りは、電子銃から発生した電子のうち、大きな開き角をもって試料に入射する電子を制限する。
【０００７】
次に、通常、対物レンズ内で試料と対物レンズポールピース下極内の間に対物レンズ絞りが配置される。この対物レンズ絞りは、明視野像、暗視野像の観察を行うため、試料を透過した電子の内、特定の散乱角を有した電子のみを選択的に通過させるために設けられている。
【０００８】
次に、通常、対物レンズと中間レンズとの間に制限視野絞りが配置される。この制限視野絞りは、試料の任意の領域からの回折図形を得るために用いられている。
【０００９】
これらの各絞りには、それぞれ大きさの異なった複数の円形の絞り孔が設けられ、走査透過電子顕微鏡の観察モードやそれぞれの観察モードにおける取得像の倍率等によって、異なった径の絞り孔を選択して、選択した絞り孔を所定の位置に配置する必要がある。
【００１０】
この各絞りにおいて、これから行なうべき観察モードや倍率などに応じて、適切な絞り孔を選択することになるが、この絞り孔の選択（絞り位置の移動）は、多くの場合、オペレータによるマニュアル操作によって行われている。ただし、近年、絞り孔の選択、位置決めを電動モータによって行う装置も開発されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各絞りにおいて、電子ビームの試料への照射条件、倍率、観察視野など、観察条件を変えるごとに、適切な絞り孔を選択し、選択された絞り孔を定められた位置に正確に配置させなければならない。そのため、各絞りを頻繁に動かすことが多く、電子顕微鏡の操作を煩雑にする一つの要因となっている。
【００１２】
特に高い分解能が必要な場合や、高い精度で情報を得る必要があるときには、絞りを正確に位置決めしなければならない。電子顕微鏡の操作に習熟していないオペレータにとっては、この位置決め作業は難しい操作の一つとなっている。絞りの位置を大きくずらし、選択した径の絞り孔が光軸から大きく外れてしまうと、再びその絞り孔を探すことが大変困難な作業となる。
【００１３】
前述したように、絞り孔の選択・位置決めのための絞りの移動を電動モータによって行う装置も開発されている。このような絞りの移動を電動モータによって行う場合、選択した絞り孔を必要とする位置の近くまで移動させることはできるが、正確な設定位置に絞り孔の中心を配置することはできず、モータによる絞りの移動の後に、手動で絞りの位置決め作業が必要となる。
【００１４】
電動モータによる絞りの移動には、できる限り正確な移動量を得るために、ポテンショメータによって絞りの位置検出を行い、ポテンショメータにより得られた移動量に応じて電動モータによる絞りの移動を制御することも試みられている。しかしながら、絞り移動機構に使用されている移動送りねじのバックラッシュ、歯車のバックラッシュなどがあり、μｍオーダーでの絞り孔の位置決めは困難となっている。
【００１５】
また、絞り位置の現在値を読み出す機構について、実際の移動量を直接読み取ることができず、モータや絞り送り機構上の機械要素の移動量や回転量で絞りの移動量を推測することになり、このような構成では、絞りの移動量や絞り位置を正確に検出できることは困難である。
【００１６】
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、選択された絞り孔を正確に所定の位置に位置決めすることができる電子顕微鏡を実現するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく電子顕微鏡は、一次電子ビームを試料に照射し、試料を透過した電子、あるいは、試料表面から発生する電子などに基づいて試料像を観察する電子顕微鏡であって、その電子光学系の一部に複数の異なった径の絞り孔を有した絞りが配置されている電子顕微鏡において、所定の位置に配置された各絞り孔ごとに、各絞り孔のそれぞれから他の絞り孔を所定の位置に配置する際の絞りの座標値が求められ記憶されており、所望の径の絞り孔を所定の位置にセットする際、記憶されている座標値から現在セットされている絞り孔から該所望の径の絞り孔を選択して所定の位置にセットするための絞りの座標値を読み出し、該読み出した座標値に基づいて絞りの移動を行うようにしたことを特徴としている。
【００１８】
請求項１に基づく発明では、絞りに設けられた複数の絞り孔ごとに、他の絞り孔を選択して所定の位置にセットするため、マトリックス状に絞りの座標値を記憶しておき、絞り孔を交換する際には、マトリックス状に記憶された座標値から、旧の絞り孔から新の絞り孔に交換するときに適用される座標値を読み出し、この座標値に基づいて絞りの移動を行い、新たな絞り孔を光軸上などの所定の位置に配置する。
【００１９】
請求項２に基づく発明では、絞り位置の座標値に誤差が生じた場合、特定の絞り孔についてズレ量を求め、求められたズレ量によりその他の絞り位置座標を補正するようにした。
【００２０】
【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１は、本発明に基づく走査透過電子顕微鏡の一例を示したもので、この顕微鏡では、電子ビームを試料上で走査し、試料表面からの２次電子に基づく走査電子顕微鏡像と、同じく電子ビームを試料上で走査し、試料を透過した電子に基づく走査透過電子顕微鏡像と、電子ビームを走査せず、試料を透過した電子に基づく透過電子顕微鏡像の複数の像を選択的に観察ができるように構成されている。
【００２１】
図において、電子顕微鏡カラム１の上部に配置された電子銃２から発生した電子ビームＥＢは、加速管３によって加速される。加速管３によって例えば５０ｋＶに加速された電子ビームは、第１のコンデンサレンズ４と第２のコンデンサレンズ５によって集束される。
【００２２】
コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの中心部分は、コンデンサレンズ絞り６の開口を通り、電子ビームの外側の収差の大きい部分を絞り５によって遮蔽するようにしている。なお、コンデンサレンズ絞り６には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。加速管３とコンデンサレンズ４との間には、電子銃２から発生し、加速管３によって加速された電子ビームの軸ずれを補正するための一対のアライメントコイル７，８が配置されている。
【００２３】
コンデンサレンズアパチャー６の開口を通過した電子ビームは、コンデンサミニレンズ９によって電子ビームのフォーカスの微調整がなされた後、対物レンズ１０の磁場中に配置された試料１１に照射される。コンデンサレンズ絞り６と試料１１との間には、コンデンサレンズの非点収差を補正するための非点収差補正レンズ１３、コンデンサレンズ４、５によって集束された電子ビームの軸ずれを補正するためのアライメントコイル１４、１５が配置されている。なお、アライメントコイル１４、１５は、走査像観察モードの際には、電子ビームの２次元走査用のコイルとしても動作する。
【００２４】
対物レンズ１０による試料１１の前方磁場は、電子ビームのフォーカスに寄与し、試料１１の後方磁場は、後段の中間レンズ１６、１７、１８と投影レンズ１９とによって結像レンズ系を構成する。なお、対物レンズ１０の前方には、対物レンズ絞り２０が配置されており、電子ビームの外側の収差の大きい部分を絞り２０によって遮蔽するようにしている。
【００２５】
なお、対物レンズ絞り２０には、複数の径の異なった開口が設けられており、顕微鏡の各種モードに応じていずれかの適切な径の開口が光軸上に配置されるように構成されている。また、対物レンズ１０と視野制限絞り２１との間には、対物レンズ１０の磁場の微調整をするための対物ミニレンズ２２が配置されている。
【００２６】
更に、対物レンズ絞り２０の下部には、対物レンズ１０の非点収差を補正するための非点収差補正レンズ２３、イメージシフトコイル２４、２５が設けられている。また、投影レンズ１９の後段には、電子ビームの軸合わせ用のアライメントコイル２６が配置されている。
【００２７】
試料１１の上部には、２次電子検出器２７が設けられている。この２次電子検出器は、走査電子顕微鏡像観察モードの際に動作させられるもので、例えば、シンチレータと光電子増倍管より構成される検出器が用いられ、試料からの２次電子を加速してシンチレータに導くようにされている。
【００２８】
また、結像レンズ系の後段には、上から順番に、ＣＣＤカメラのごとき第１のＴＶカメラ２８、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０、ＣＣＤカメラのごとき第２のＴＶカメラ３１が配置されている。第１のＴＶカメラ２８は、駆動機構３２によって光軸上に挿脱可能に構成されている。また、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０は、それぞれ駆動機構３３、３４によって光軸上に挿脱可能に構成されている。更に、第２のＴＶカメラ３１は、駆動機構３５によって光軸上に挿脱可能に構成されている。
【００２９】
カラム１内のレンズ、すなわち、コンデンサレンズ４、５、コンデンサレンズミニレンズ９、対物レンズ１０、対物レンズミニレンズ２２、中間レンズ１６、１７、１８、投影レンズ１９および非点収差補正レンズ１３、２３には、レンズ電源３６から励磁電流が供給される。また、前記電子銃２と加速管３には、高電圧電源３７から所望の高電圧が印加される。
【００３０】
更に、電子銃アライメントコイル７、８、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５、イメージシフトコイル２４、２５、投影レンズアライメントコイル２６には、アライメント電源３８からそれぞれ所望の電流が流され、それに伴って各コイルにより発生した磁場により電子ビームは適宜軸ズレが補正され、また像の位置が移動させられる。
【００３１】
また、２次電子検出器２７の駆動機構３２、第１のＴＶカメラ２８の駆動機構３３ａ、暗視野像観察用検出器２９の駆動機構３４、明視野像観察用検出器３０の駆動機構３５、第２のＴＶカメラ３１の駆動機構３３ｂは、検出器駆動電源３９からの駆動電圧により、選択的に駆動され、特定の検出器のみが光軸に配置されるか、光軸に接近させられるように構成されている。
【００３２】
また、第１のＴＶカメラ２８および第２のＴＶカメラ３１からの透過電子顕微鏡像信号取得のためのＴＶ電源４０が備えられており、また、２次電子検出器２７、暗視野像観察用検出器２９、明視野像観察用検出器３０からの走査像信号は、増幅器４１に供給される。
【００３３】
また、カラム１内の光軸に沿って配置される絞り６、２０、２１は、絞り駆動電源４２によって駆動され、光軸上の各絞りの開口の大きさは最適なものに選択される。
【００３４】
前記レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器位置駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、検出器信号増幅器４１、絞り駆動電源４２は、インターフェース４３を介してコンピュータ４４に接続されている。この結果、レンズ電源３６、高電圧電源３７、アライメント電源３８、検出器駆動電源３９、ＴＶカメラ用電源４０、信号増幅器４１、絞り駆動電源４２は、コンピュータ４４によって制御されることになる。
【００３５】
コンピュータ４４には、メモリー４５が接続されているが、このメモリー４５には、各レンズ強度、検出器の選択、絞りの開口の選択などが、電子顕微鏡の観察モード、電子銃の加速電圧や倍率に応じてテーブルの形式で記憶されている。
【００３６】
例えば、電子銃の加速電圧を変化させた場合には、選択された加速電圧で電子ビームが最適に試料１１にフォーカスされ、試料を透過した電子像が例えば指定された倍率となるように、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に最適に投影されるような各レンズ強度があらかじめ記憶されている。
【００３７】
コンピュータ４４には、キーボード４６、マウス４７、コントロールパネル４８、ディスプレイ４９が接続されており、キーボード４６、マウス４７によってコンピュータ４４への指令や各種の条件設定を行なうことができるように構成されている。また、ディスプレイ４９の画面には、像表示領域５０、装置の制御のためのＧＵＩ（グラフィックユーザーインターフェイス）５１、マウス４７やキーボード４６によって画面上を移動するポインター５２が表示されている。また、当然のことながら、コンピュータ４４内には、電子顕微鏡の各種構成要素を指定されたモードや条件に応じてコントロールするためのソフトウェア５３が備えられている。このような構成の動作を次に説明する。
【００３８】
さて、図１に示した走査透過電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像の観察と、走査電子顕微鏡像の観察と、透過走査電子顕微鏡像の観察とを行なうことができる。透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＴＥＭモードを選択する。
【００３９】
ＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２により２次電子検出器２７を光軸から遠くに退避させ、駆動機構３４により暗視野像検出器２９を、駆動機構３５により明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、駆動機構３３ａと３３ｂによって、第１のＴＶカメラ２８か第２のＴＶカメラ３１のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸から退避させる。
【００４０】
この第１のＴＶカメラ２８は広視野観察用に比較的低い倍率の像を観察する際に主として用いられるもので、投影レンズ１９に近い位置に配置される。また、第２のＴＶカメラ３１は、高分解能のＴＶカメラが用いられ、比較的高い倍率で像の観察を行う際に用いられる。この２種のＴＶカメラのいずれを用いるかは、コンピュータ４４のディスプレイ４９のＧＵＩ５１によって選択することができる。
【００４１】
例えば、広視野の電子顕微鏡像を観察する場合には、第１のＴＶカメラ２８が光軸上に配置され、第２のＴＶカメラ３１は光軸から退避させられる。この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的太い径（１ｎｍ）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。また、中間レンズ１６〜１８と投影レンズ１９の励磁電流を制御し、試料１１を透過した電子による像が第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上に結像されるように制御する。
【００４２】
このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すれば、第１のＴＶカメラ２８のスクリーン上には試料の特定広視野の透過電子顕微鏡像が投影される。ＴＶカメラ２８のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、広領域の倍率の比較的低い透過電子顕微鏡像が表示される。
【００４３】
なお、比較的倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像を観察する場合には、駆動機構３３ａによって第１のＴＶカメラ２８が光軸上から退避させられ、駆動機構３３ｂによって第２のＴＶカメラ３１が光軸上に配置される。その際には、中間レンズ１６〜１８、投影レンズ１９のレンズ強度が調整され、電子像がカラム１の下部に配置された第２のＴＶカメラ３１のスクリーン上に結像されるように制御される。
【００４４】
ＴＶカメラ３１のスクリーン上に投影された像は映像信号として読み出され、透過電子顕微鏡像取得のためのＴＶ電源４０を介してコンピュータ４４に送られる。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、ディスプレイ４９の画面の像表示領域５０上には、倍率の高い高分解能の透過電子顕微鏡像が表示される。なお、第１のＴＶカメラ２８を用いて得られた像は試料の視野探しのために用いられ、第２のＴＶカメラ３１を用いて得られた像は視野探しの結果得られた試料の所望領域の高分解能の像となる。
【００４５】
次に、走査２次電子顕微鏡（ＳＥＭ）像と透過走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察する際の操作について説明する。走査電子顕微鏡像あるいは走査透過電子顕微鏡像を観察する場合、キーボード４６やマウス４７を用いて、ディスプレイ４９に表示されているＧＵＩ５１中の例えば、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭの表示がされている領域にポインター５２を位置させ、マウス４７をクリックするなどして、ＳＥＭあるいはＳＴＥＭモードを選択する。
【００４６】
このＳＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸に近い位置に移動させ、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００４７】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００４８】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１の表面から発生した２次電子は、２次電子検出器２７に導かれて検出される。検出された２次電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、走査電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００４９】
次に、ＳＴＥＭモードが選択されると、コンピュータ４４は検出器駆動電源３９を制御し、駆動機構３２によって２次電子検出器２７を光軸から遠くに離し、駆動機構３３ａ、３３ｂを駆動して、暗視野像検出器２９、明視野像検出器３０のいずれか一方を光軸上に配置し、他方を光軸上から退避させる。そして、第１のＴＶカメラ２８と第２のＴＶカメラ３１も光軸から退避させる。
【００５０】
この状態で、コンピュータ４４はコンデンサレンズ４、５、対物レンズ１０の励磁電流を制御し、比較的細い径（０．２ｎｍ程度）のプローブが試料１１に照射されるように制御する。このように各レンズを制御して電子銃２からの電子ビームを試料１１に照射すると共に、コンデンサレンズアライメントコイル１４、１５に電子ビームの２次元走査信号を供給すれば、試料１１の所定領域で電子ビームが２次元的に走査される。
【００５１】
試料上の電子ビームの２次元走査に基づいて試料１１を透過した電子は、光軸上に配置された暗視野像用検出器２９か明視野像用検出器３０のいずれかによって検出される。検出された透過電子信号は、映像信号として増幅器４１を介してコンピュータ４４に供給される。コンピュータ４４に供給された映像信号は、ディスプレイ４９に供給され、その結果、像表示領域５０には、明視野か暗視野の走査透過電子顕微鏡像が表示されることになる。
【００５２】
図２にＴＥＭモードとＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時の各レンズ強度と光路を参考として示している。図２において実線がＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示しており、点線がＳＥＭおよびＳＴＥＭモードの時のレンズ強度と光路を示している。図中ＣＬはコンデンサレンズであり、図１の装置の２段のコンデンサレンズを１段で示している。また、ＯＬｐｒｅは対物レンズ１０による試料の前方磁場を示しており、ＯＬｐｏｓｔは、対物レンズ１０による試料の後方磁場を示している。
【００５３】
更に、ＩＬ１は中間レンズで、図１に示した装置の２段の中間レンズを１段で示している。ＩＬ２＋ＰＬは、図１における３段目の中間レンズと投影レンズの合成レンズを示している。この図から明らかなように、ＳＥＭ・ＳＴＥＭモードでは、ＴＥＭモードに比べて対物レンズ１０のレンズ強度が強くされ、中間レンズ系のレンズ強度は弱くされている。
【００５４】
以上説明したように、図１の装置では、透過電子顕微鏡像、走査電子顕微鏡像、走査透過電子顕微鏡像の観察が可能である。図３は図１に用いられている各絞り６，２０，２１の構造と絞り孔の選択の機構の具体例を示している。各絞りおよび絞り孔の選択機構はほぼ同一の構成とされており、図３にはコンデンサレンズ絞り６の構造を代表して示してある。
【００５５】
絞り６は絞り支持棒６０の先端に取りつけられており、絞り６には、複数の絞り孔６ａ，６ｂ，６ｃが穿たれている。複数の絞り孔はそれぞれ孔の径が異なっており、孔の中心はＸ方向に整列されている。６１は絞り支持棒６０を介して絞り６をＸ方向に移動させるためのＸ駆動機構であり、歯車６２をピニオン６３を介して回転させるモータ６４、歯車６２の回転に伴って回転するＸ駆動軸６５、歯車６２の回転によって回転するピニオン６６、ピニオン６６の回転量に応じた信号を発生するポテンショメータ６７、Ｘ駆動軸６５と螺合する固定部材６８より構成されている。
【００５６】
このようなＸ駆動機構６１において、絞り駆動電源４２からのＸ方向の駆動信号に基づいてモータ６４を駆動させると、ピニオン６３を介して歯車６２が回転させられる。歯車６２の回転により、Ｘ駆動軸６５が回転する。Ｘ駆動軸６５の表面はねじ切られており、Ｘ駆動軸６５が貫通している固定部材６８の穿たれた開口（図示せず）の内側には、Ｘ駆動軸６５の外側のネジと噛み合わされたネジが設けられている。
【００５７】
これにより、モータ６４によってピニオン６２を回転させ、Ｘ駆動軸６５を回転させれば、Ｘ駆動軸６５はＸ方向に移動され、その結果、Ｘ駆動軸６５の先端に接触して設けられている絞り支持棒６０はＸ駆動軸６５の移動に応じて移動させられ、支持棒６０の先端に設けられた絞り６もＸ方向に移動する。なお、図示していないが、絞り支持棒６０はＸ駆動棒６５の向きに力がかけられており、Ｘ駆動軸６５を図中左方向に移動させれば、絞り６も左方向に移動し、より小さな径の絞り孔が選択され、光軸上に配置される。
【００５８】
その一方、モータ６４を逆方向に回転させ、Ｘ駆動軸６５を図中右方向に移動させれば、絞り６も右方向に移動し、より大きな径の絞り孔が選択され、光軸上に配置される。このように、制御ソフトウェア５３から絞り孔の選択の支持がなされた場合には、選択された絞り孔が光軸上に配置されるように、絞りＸ移動信号が絞り駆動電源４２に供給され、モータ６４が駆動される。
【００５９】
モータ６４の回転によって絞り支持棒６０はＸ方向に移動させられるが、この絞り指示棒の移動量は、ポテンショメータ６７によって検出され、その検出信号は制御ソフトウェア５３に供給される。制御ソフトウェア５３は、指示した絞り移動量と、実際に移動した量とを比較し、両者に差が生じていた場合には、さらにＸ駆動軸６５を回転させ、絞り支持棒６０の位置を微調整する。
【００６０】
なお、歯車６２の幅は、その軸方向の移動によってもピニオン６３，６６から外れないように選ばれている。
７１は絞り支持棒６０を介して絞り６をＹ方向に移動させるためのＹ駆動機構であり、ピニオン７２を介して歯車７３を回転させるモータ７４、歯車７３の回転に伴って回転するＹ駆動軸７５、ピニオン７２に噛合し歯車７３と同期して回転するピニオン７６、ピニオン７６の回転量に応じた信号を発生するポテンショメータ７７、Ｙ駆動軸７５と螺合するとともに回転規制されたＹ位置制御体７８より構成されている。
【００６１】
このような絞りＹ駆動機構７１において、絞り駆動電源４２からのＹ方向の駆動信号に基づいてモータ７４を駆動させると、ピニオン７２を介してピニオン７３が回転させられる。歯車７３の回転により、Ｙ駆動軸７５が回転する。Ｙ駆動軸７５の表面はねじ切られており、Ｙ駆動軸７５が貫通しているＹ位置制御体７８の穿たれた開口（図示せず）の内側には、Ｙ駆動軸７５の外側のネジと噛み合わされたネジが設けられている。
【００６２】
これにより、モータ７４によって歯車７３を回転させ、Ｙ駆動軸７５を回転させれば、Ｙ位置制御体７８はＹ方向に移動される。Ｙ移動軸７５の先端は、絞り支持棒６０の所定の位置で接触しており、その結果、Ｙ位置制御体７８を移動させれば、絞り支持棒６０も同方向に移動する。
【００６３】
したがって、Ｙ絞り支持棒６０の先端に設けられた絞り６もＹ方向に移動する。なお、図示していないが、絞り６は図中下方に力がかけられており、Ｙ位置制御体７８を図中下方向に移動させれば、絞り６も下方向に移動し、選択された絞り孔のＹ方向の位置調整が行なわれる。歯車７３の幅についても、その軸方向の移動によりピニオン７２から外れないように選ばれている。
【００６４】
このように、制御ソフトウェア５３から絞り孔の選択の支持がなされた場合には、選択された絞り孔が光軸上に配置されるように、絞りＸ移動信号が絞り駆動電源４２に供給され、モータ６４が駆動される。モータ６４の回転によって絞り指示棒６０はＸ，Ｙ方向に移動させられるが、この絞り指示棒のＹ方向位置は、ポテンショメータ７７によって検出され、その検出信号は制御ソフトウェア５３に供給される。制御ソフトウェア５３は、指示した絞り孔のＹ方向位置と、実際にポテンショメーター７７によって測定されたＹ方向位置とを比較し、両者に差が生じていた場合には、さらにＹ駆動軸７５を回転させ、絞り支持棒６０の位置を微調整する。
【００６５】
上記した絞りの制御機構は、コンデンサレンズ絞り６を例に説明したが、対物レンズ絞り２０、視野制限絞り２１も同様な機構となっている。ここで、所望のモードの顕微鏡観察を行う場合、キーボード４６、マウス４７、ＧＵＩ５１により、観察モードに適した絞りの種類、およびその絞りに穿たれた異なった径の絞り孔の選択が行なわれる。
【００６６】
この場合、選択された絞り６について、現在光軸上にセットされている絞り孔の番号を絞り駆動電源４２、インターフェース４３を介して、制御ソフトウェア５３が読みに行く。この選択された絞りの種類、絞り孔径（絞りに設けられた複数の絞り孔の番号）の情報が制御ソフトウェア５３に読み取られる。第３図の例では、絞り６に４つの互いに異なった孔径の絞り孔Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が穿たれており、例えば、制御ソフトウェア５３は、現在光軸上にセットされている絞り孔はＡ１であることを読み取る。
【００６７】
一方、メモリー４５には、図４に示すように、縦軸が現在セットされている絞り孔の番号とされ、横軸が次にセットすべき絞り孔の番号とされて、現在セットされている絞り孔から次にセットすべき絞り孔に絞りを移動させるための座標値が記憶されている。
【００６８】
例えば、現在光軸上にセットされている絞り孔がＡ１であり、絞り孔Ａ３を光軸上に移動させる場合には、制御ソフトウェア５３は、メモリー４５に記憶されている図４の表の座標値を読み出す。例えば、縦軸がＡ１であり、横軸がＡ３である位置に記憶されている座標値（Ｘ１３，Ｙ１３）を読み出す。この読み出された座標値に基づき制御ソフトウェア５３は、インターフェース４３を介して絞り駆動電源４２を制御し、絞り６を座標値（Ｘ１３，Ｙ１３）に移動させる。
【００６９】
この座標値への絞り６の移動は、図３に示したモータ６４、７４を駆動し、ラック・ピニオン機構を用いてＸ軸駆動軸６５をＸ方向に移動させ、また、Ｙ方向への移動は、Ｙ位置制御体７８をＹ方向に移動させることによってすることによって行なわれる。この絞り６の移動量（Ｘ，Ｙ方向の座標値）は、ポテンショメータ６７、７７によって計測され、絞り６は正確に座標値（Ｘ１３，Ｙ１３）に移動させられ、絞り孔Ａ３が光軸上に正確にセットされる。なお、この座標値は、ポテンショメータなどの測定器から読み取った絶対座標値である。
【００７０】
なお、現在セットされている絞り孔がＡ２であり、新たに絞り孔Ａ３を選択しい場合、前記した現在セットされている絞り孔Ａ１から新たな絞り孔Ａ３を選択する場合に用いた移動座標値（Ｘ１３，Ｙ１３）を用いることはできない。その原因としては、図３に示した移動機構に含まれる送りネジや歯車のバックラッシュなどによる、入力値に対する出力値の誤差があるためである。
【００７１】
また、現在値を読み出す機構について、移動量の情報として、欲しい部分を直接読み取ることができず、モータや送り機構上の機械要素の移動量や回転量で送り量を読み取ることで対応しなければならない場合も多く、この要因による位置検出の誤差が生じる。そのため、絞り孔Ａ２が光軸上にセットされている状態から、絞り孔Ａ３を選択して光軸上にセットする場合には、絞り孔Ａ１からＡ３を選択する場合の移動座標値（Ｘ１３，Ｙ１３）を用いることはできない。
【００７２】
そのため、絞り孔Ａ２が光軸上にセットされている状態から、絞り孔Ａ３を選択して光軸上にセットする場合には、図４に示した表の絞りの現在番号Ａ２と、新たにセットする行き先の絞り孔の番号Ａ３とが交わった部分の座標（Ｘ２３，Ｙ２３）を読み出し、絞り６をこの座標値に移動させる。
【００７３】
このように、異なった孔径の絞り孔を選択する場合には、現在選択されている絞り孔と次に選択する絞り孔ごとにマトリックス状に座標値をあらかじめ設定しておき、新たな絞り孔の選択を行う場合には、現在と次に選択される絞り孔ごとに設定された個別の絞りの座標位置に基づいて、絞りを移動させる。このように座標値を事前に求めておき、その座標値に基づいて絞りの移動を行うようにしたので、前記した絞りの送り機構および絞り位置検出機構のいずれにも誤差が含まれていても、絞りを正しい位置に移動させることができる。
【００７４】
図３の実施の形態では、ポテンショメータの読みを座標に変換している例を示したが、ポテンショメータそのものの読みでも可能である。また、リニアゲージなど測定する位置や方法が異なっていても、移動先の座標値そのものの読みをセットすることにより、他の計測機器を使用することは可能である。
【００７５】
ところで、セットされている絞りの位置にズレが生じた場合には、走査電子顕微鏡像や透過電子顕微鏡像などの試料像の観察画面を見ながら、ＧＵＩ５１、マウス４７、キーボード４６、制御パネル４８等によって絞り位置の移動操作を行って、絞りの位置ずれを補正する。この絞り位置の位置ズレの補正は、現在セットされている絞り孔によって行なうことになるが、絞りの移動操作が終了すると、直ちに補正された座標位置情報がメモリー４５に送られ、図４の表の各座標値が書き換えられる。
【００７６】
なお、図４の表に示す座標値は、全ての場合において最初に１度だけ設定すれば良い。周囲の環境変化により、図４の表に示した座標に誤差が生ずる場合がある。その場合における主な誤差の成分は、絞りを移動させるために押されている棒の部分の伸縮である。
【００７７】
そのため、それぞれの絞り孔の座標について、ほぼ同一方向に同一量たけ位置ズレを生じさせる。そのときのズレ量をΔＸ、ΔＹとすると、それぞれの座標値に全てこの値を加えれば良い。例えば、絞り孔をＡ２からＡ４に移動させるときには、Ａ２とＡ４が交わった部分の座標値は（Ｘ２４＋ΔＸ，Ｙ２４＋ΔＹ）となる。
【００７８】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、透過電子顕微鏡のコンデンサレンズ絞りの制御について説明したが、他の絞り、例えば、対物レンズ絞りや視野制限絞りの操作にも本発明を適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１に基づく発明では、絞りに設けられた複数の絞り孔ごとに、他の絞り孔を選択して所定の位置にセットするため、マトリックス状に絞りの座標値を記憶しておき、絞り孔を交換する際には、マトリックス状に記憶された座標値から、旧の絞り孔から新の絞り孔に交換するときに適用される座標値を読み出し、この座標値に基づいて絞りの移動を行い、新たな絞り孔を光軸上などの所定の位置に配置するように構成した。その結果、絞りの送り（絞り孔の選択）を座標で管理することができ、電子ビームの試料への照射条件、倍率、観察視野など、観察条件を変えるごとに、適切な絞り孔を選択し、選択された絞り孔を定められた位置に正確に配置させることができる。
【００８０】
また、各絞りを頻繁に動かす必要がなくなり、電子顕微鏡の操作を煩雑にする一つの要因であった絞り孔の選択を簡単に行なうことができる。特に高い分解能が必要な場合や、高い精度で情報を得る必要があるときには、絞りを正確に位置決めしなければならないが、電子顕微鏡の操作に習熟していないオペレータにとっては、この位置決め作業は難しい操作の一つとなっていたが、この操作を誰もが簡単に行なうことができることになる。
【００８１】
請求項２に基づく発明では、絞り位置の座標値に誤差が生じた場合、特定の絞り孔についてズレ量を求め、求められたズレ量によりその他の絞り位置座標を補正するようにしたので、座標値の補正作業を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく方法を実施する電子顕微鏡の一例として走査透過電子顕微鏡を示す図である。
【図２】ＳＥＭモードとＴＥＭモードのレンズ強度と光路を示す図である。
【図３】絞り駆動機構の一例を示す図である。
【図４】メモリーに記憶される絞り孔の座標値を示す表である。
【符号の説明】
１　カラム
２　電子銃
３　加速管
６、２０、２１　絞り
７、８　電子銃アライメントコイル
１０　対物レンズ
１１　試料
１３、２３　非点補正レンズ
１４、１５　コンデンサレンズアライメントコイル
１６、１７、１８　中間レンズ
１９　投影レンズ
２４、２５　イメージシフトコイル
２６　投影レンズアライメントコイル
２７、２９、３０　検出器
２８、３１　ＴＶカメラ
３２ａ、３２ｂ　ＴＶカメラ駆動機構
３３、３４、３５　検出器駆動機構
３６　レンズ電源
３７　高電圧電源
３８　アライメントコイル用電源
３９　検出器駆動電源
４０　ＴＥＭ像のためのＴＶ電源
４１　走査像用信号増幅器
４２　絞り駆動電源
４３　インターフェース
４４　コンピュータ
４５　メモリー
４６　キーボード
４７　マウス
４８　コントロールパネル
４９　ディスプレイ
５０　像表示領域
５１　ＧＵＩ
５２　ポインター
６０　絞り支持棒
６１　Ｘ駆動機構
７１　Ｙ駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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