(57)【要約】  再観察時の位置情報の再現性の高いアライメントシステムを実現し、ユーザが効率的かつ容易に、関心のある領域を再観察することを可能とする。撮像装置（１０４）と荷電粒子線装置（１００）との相関観察を可能とするアライメントシステムにおいて、複数の位置合わせ点が、試料が載置された状態での試料キャリアに設定され、アライメント制御部（１５３）は、撮像装置により第１の画像が撮像されるときにおける複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率及び、荷電粒子線装置により観察するときにおける複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率に基づき、撮像装置の座標系と荷電粒子線装置の座標系を変換する変換行列を求め、第１の画像に対して指定された視野に対して変換行列を使用し、荷電粒子線装置の視野情報に変換する。
2020080508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料キャリアと、  前記試料キャリアに載置された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線が前記試料に照射されることにより発生する信号を検出する検出器とを備える荷電粒子線装置と、  前記試料キャリアに載置された前記試料を撮像装置により撮像した第１の画像及び前記第１の画像に対応する前記撮像装置の視野情報が入力されるアライメント制御部とを有し、  前記アライメント制御部は、前記荷電粒子線装置に載置された前記試料キャリアの複数の位置合わせ点の視野情報を取得する位置合わせ点取得部と、  前記撮像装置により前記第１の画像が撮像されるときにおける前記複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率及び、前記位置合わせ点取得部により取得された前記複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率に基づき、前記撮像装置の座標系と前記荷電粒子線装置の座標系を変換する変換行列を求めるアライメント処理部と、  前記第１の画像に対して指定された視野に対して前記変換行列を使用し、前記荷電粒子線装置の視野情報に変換する視野情報算出部とを有し、  前記複数の位置合わせ点は、前記試料が載置された状態での前記試料キャリアに設定されるアライメントシステム。
【請求項２】
請求項１において、  前記撮像装置は、前記撮像装置の試料ホルダに固定した前記試料キャリアを前記撮像装置のステージに載置して、前記試料キャリアに載置された前記試料を撮像し、  前記荷電粒子線装置は、前記荷電粒子線装置の試料ホルダに固定した前記試料キャリアを前記荷電粒子線装置のステージに載置して、前記試料キャリアに載置された前記試料に前記荷電粒子線を照射し、  前記撮像装置の視野情報は、前記撮像装置が前記試料を撮像したときの倍率及び前記撮像装置のステージの座標を含み、  前記荷電粒子線装置の視野情報は、前記荷電粒子光学系が前記試料に前記荷電粒子線を照射するときの倍率及び前記荷電粒子線装置のステージの座標を含むアライメントシステム。
【請求項３】
請求項２において、  前記アライメント制御部は、前記試料キャリアの前記複数の位置合わせ点のそれぞれを前記撮像装置により撮像した複数の第２の画像及び前記複数の第２の画像のそれぞれに対応する前記撮像装置の視野情報を格納するアライメントデータ管理部を有するアライメントシステム。
【請求項４】
請求項３において、  前記位置合わせ点取得部は、前記アライメントデータ管理部に格納された前記複数の第２の画像及び前記複数の第２の画像のそれぞれに対応する前記撮像装置の視野情報を用いて、前記荷電粒子線装置に載置された前記試料キャリアの前記複数の位置合わせ点の視野情報を取得するアライメントシステム。
【請求項５】
請求項３において、  前記位置合わせ点取得部は、前記アライメントデータ管理部に格納された前記複数の第２の画像及び前記複数の第２の画像のそれぞれに対応する前記撮像装置の視野情報を用いて、前記複数の位置合わせ点のそれぞれについて、前記第１の画像が撮像されるときにおける前記撮像装置の視野情報を取得し、  前記アライメント処理部は、前記位置合わせ点取得部が取得した前記第１の画像が撮像されるときにおける前記撮像装置の視野情報から、前記第１の画像が撮像されるときにおける前記複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報を求めるアライメントシステム。
【請求項６】
請求項１において、  前記試料キャリアは位置合わせのための複数のアライメントマークを有し、  前記試料キャリアに配置された前記複数のアライメントマークで形成される図形が回転対称とならないよう、前記複数のアライメントマークが配置されるアライメントシステム。
【請求項７】
請求項１において、  前記試料キャリアは位置合わせのための複数のアライメントマークを有し、  前記複数の位置合わせ点は、前記試料が載置された状態で、前記複数のアライメントマークから選択されたアライメントマークに基づき設定されるアライメントシステム。
【請求項８】
請求項１において、  前記複数の位置合わせ点は、前記試料が載置された状態で、アライメントマークを示すシールを前記試料キャリアに貼付する、またはアライメントマークをスタンプすることにより設定されるアライメントシステム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項において、  前記アライメントマークは、点対称または線対称または回転対称ではない形状を有するアライメントシステム。
【請求項１０】
請求項９において、  前記アライメントマークは、前記撮像装置で認識可能な第１のマークと前記荷電粒子線装置で認識可能な第２のマークとを有し、  前記第１のマークと前記第２のマークとは同一の形状比を有するアライメントシステム。
【請求項１１】
試料を載置する試料キャリアと、  前記試料キャリアに載置された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線が前記試料に照射されることにより発生する信号を検出する検出器とを備える荷電粒子線装置と、  前記試料キャリアに載置された前記試料を撮像する撮像装置と、  前記撮像装置を制御する撮像装置制御部と、  前記試料キャリアに載置された前記試料を前記撮像装置により撮像した第１の画像及び前記第１の画像に対応する前記撮像装置の視野情報が入力されるアライメント制御部とを備え、  前記撮像装置制御部は前記試料キャリアに対して複数の位置合わせ点の推奨位置を示す推奨位置ガイドを前記撮像装置が撮像する前記試料キャリアの像に重畳して表示し、  前記アライメント制御部は、前記推奨位置ガイドを用いて前記試料キャリアに設定された前記複数の位置合わせ点のそれぞれを前記撮像装置により撮像した複数の第２の画像及び前記複数の第２の画像のそれぞれに対応する前記撮像装置の視野情報を格納するアライメントデータ管理部と、  前記荷電粒子線装置に載置された前記試料キャリアの前記複数の位置合わせ点の視野情報を取得する位置合わせ点取得部と、  前記撮像装置により前記第１の画像が撮像されるときにおける前記複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率及び、前記位置合わせ点取得部により取得された前記複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率に基づき、前記撮像装置の座標系と前記荷電粒子線装置の座標系を変換する変換行列を求めるアライメント処理部と、  前記第１の画像に対して指定された視野に対して前記変換行列を使用し、前記荷電粒子線装置の視野情報に変換する視野情報算出部とを有するアライメントシステム。
【請求項１２】
請求項１１において、  前記撮像装置は、前記撮像装置の試料ホルダに固定した前記試料キャリアを前記撮像装置のステージに載置して、前記試料キャリアに載置された前記試料を撮像し、  前記荷電粒子線装置は、前記荷電粒子線装置の試料ホルダに固定した前記試料キャリアを前記荷電粒子線装置のステージに載置して、前記試料キャリアに載置された前記試料に前記荷電粒子線を照射し、  前記撮像装置の視野情報は、前記撮像装置が前記試料を撮像したときの倍率及び前記撮像装置のステージの座標を含み、  前記荷電粒子線装置の視野情報は、前記荷電粒子光学系が前記試料に前記荷電粒子線を照射するときの倍率及び前記荷電粒子線装置のステージの座標を含むアライメントシステム。
【請求項１３】
請求項１１において、  前記推奨位置ガイドは、前記複数の位置合わせ点の推奨位置範囲を指定する複数の第１の入力部と、前記複数の第１の入力部間の位置関係を保ちつつ拡大縮小操作を行う第２の入力部と、前記複数の第１の入力部間の位置関係を保ちつつ回転操作を行う第３の入力部と、前記複数の第１の入力部間の位置関係を保ちつつ平行移動を行う第４の入力部とを有するアライメントシステム。
【請求項１４】
請求項１１において、  前記試料キャリアの像における前記試料または前記試料キャリアの特徴的な構造が、前記推奨位置ガイドの前記複数の第１の入力部のそれぞれに含まれるように前記推奨位置ガイドを調整することにより、前記複数の位置合わせ点が前記試料キャリアに設定されるアライメントシステム。
【請求項１５】
請求項１１において、  アライメントマークを示すシールの像が前記推奨位置ガイドの前記複数の第１の入力部のそれぞれに含まれるように前記シールを前記試料キャリアに貼付することにより、またはアライメントマークを前記推奨位置ガイドの前記複数の第１の入力部のそれぞれに含まれるようにスタンプすることにより、前記複数の位置合わせ点が前記試料キャリアに設定されるアライメントシステム。
【請求項１６】
撮像装置による観察と荷電粒子線装置による観察との位置合わせのために試料キャリアに貼付されるシールであって、  導電性基材と、  前記導電性基材に表示されるアライメントマークとを有するシール。
【請求項１７】
請求項１６において、  前記アライメントマークは、前記撮像装置で認識可能な第１のマークと前記荷電粒子線装置で認識可能な第２のマークとを有し、前記第１のマークと前記第２のマークとは同一の形状比を有するシール。
【請求項１８】
請求項１６において、  前記導電性基材に表示される、前記アライメントマークを互いに識別可能とする印を有するシール。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか一項において、  前記アライメントマークは、点対称または線対称または回転対称ではない形状を有するシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、画像を取得する撮像装置と荷電粒子線装置との相関観察を可能にするアライメントシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）に代表される荷電粒子線装置では、静電レンズや電磁レンズなどにより細く集束された荷電粒子線を試料上で走査して、試料から所望の情報（例えば、試料表面画像）を得る。このような装置で試料を観察する際には、現在の視野は試料のどの位置にあたるのかを判断し、観察したい箇所まで視野を動かすこと（以下、「視野探し」という）が必要になってくる。【０００３】  荷電粒子線装置は、光よりも波長の短い荷電粒子線を用いているため、光学顕微鏡よりも分解能が高く、数ｎｍから数μｍオーダーの大きさの試料（もしくは試料の構造）を観察できるという利点がある。一方、荷電粒子線装置は電子光学系の条件によっては、試料を観察する際の最低倍率が試料の全景を収められない倍率に定まってしまう。その結果、例えば、数ｃｍあるいは数ｍｍオーダーの試料全域の中から数ｎｍから数百μｍの観察視野を特定する視野探しは困難なものとなっている。【０００４】  この問題に対し、特許文献１では、荷電粒子線装置と光学顕微鏡との相関観察を実現するために、両装置でアライメント用のマークを持つ同一の試料ホルダが提案されている。また、特許文献２では、光学顕微鏡は透過光を対象としても良く、開口部ないし光学的な透過部を設け、アライメントマークを検知する試料ホルダが提案されている。【０００５】  また、特許文献３では単一の光学顕微鏡ではあるが、スライドガラスを何度も観察する際に同一視野を観察する際に、アライメント点としてラベルやカバーガラスの角、スライドガラスの角などを用いても良いとの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１３３７５７号明細書
【特許文献２】米国特許第８３０４７４５号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０３３２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  細胞切片のような試料を観察する場合において、一般に、観察対象とする試料はカバーガラスの上に載置され、試料が載置されたカバーガラスを試料ホルダに固定して観察装置による観察を行う。したがって、試料ホルダに取り付けるカバーガラスは、観察する試料ごとに付け替えられる。一般的な形状である正方形または長方形の形状をしたカバーガラスは、再観察を行う場合に、前回観察時の取り付け方向を基準として９０°回転または１８０°回転していても試料ホルダに取り付けが可能である。また、丸形カバーガラスの場合は回転方向が自由であるため、再観察を行う場合に、試料ホルダに対して前回観察時の取り付け方向と厳密に同じ角度で取り付けることは難しい。特許文献１、２では試料ホルダにアライメントマークが設けられ、試料ホルダのアライメントマークを基準に観察位置を記録することになるため、再観察において、前回観察時の取り付け方向と一致するようにカバーガラスが設置されないと再観察ができない。【０００８】  また、取り付け方向が一致しているとしても、試料ホルダのカバーガラスの設置部は、カバーガラスを設置するために、カバーガラスの大きさよりも多少大きく設計されるため、カバーガラスを設置する際に、微小な平行移動と回転を許容する。すなわち、再観察するためにカバーガラスを再度取り付けた際にはアライメントマークの位置関係と観察対象である試料との位置関係が前回観察時とは少なからずずれていることになるため、前に観察したときの位置情報とは厳密には一致しない。微小な誤差ではあるものの、観察倍率の高い荷電粒子線装置では大きな誤差となり、特に高倍率での観察時には視野範囲内から目的とした構造が逃げてしまう要因にもなる。【０００９】  特許文献３では細胞切片と位置関係が崩れないラベルやスライドガラスの角等を例に挙げているが、光学顕微鏡以外とのアライメントについては何ら述べられていない。荷電粒子線装置で観察する際には導電性をもつ必要があるため、一般的に非導電性であるラベルやスライドガラスは荷電粒子線装置では観察することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の一実施の形態であるアライメントシステムは、試料を載置する試料キャリアと、試料キャリアに載置された試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、荷電粒子線が試料に照射されることにより発生する信号を検出する検出器とを備える荷電粒子線装置と、試料キャリアに載置された試料を撮像装置により撮像した第１の画像及び第１の画像に対応する撮像装置の視野情報が入力されるアライメント制御部とを有し、アライメント制御部は、荷電粒子線装置に載置された試料キャリアの複数の位置合わせ点の視野情報を取得する位置合わせ点取得部と、撮像装置により第１の画像が撮像されるときにおける複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率及び、位置合わせ点取得部により取得された複数の位置合わせ点のそれぞれの位置情報と倍率に基づき、撮像装置の座標系と荷電粒子線装置の座標系を変換する変換行列を求めるアライメント処理部と、第１の画像に対して指定された視野に対して変換行列を使用し、荷電粒子線装置の視野情報に変換する視野情報算出部とを有し、複数の位置合わせ点は、試料が載置された状態での試料キャリアに設定される。【００１１】  その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１２】  再観察時の位置情報の再現性の高いアライメントシステムが実現され、ユーザは効率的かつ容易に、関心のある領域を再観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】走査電子顕微鏡と光学顕微鏡とのアライメントシステムの概略構成図である。
【図２】アライメントシステムのシステム制御部の機能ブロック図である。
【図３】簡易アライメント機能のフローチャートである。
【図４Ａ】アライメントマークの構成例である。
【図４Ｂ】アライメントマークの別の構成例である。
【図４Ｃ】アライメントマーク付き試料キャリアの構成例である。
【図５Ａ】アライメントマーク付き試料キャリアの構成例である。
【図５Ｂ】初期位置マークの例である。
【図６】アライメントマーク付きシールを試料キャリアに貼付した状態を示す図である。
【図７】試料ホルダの鳥瞰図である。
【図８】位置合わせ点の推奨位置をガイドするための推奨位置ガイドの例である。
【図９】アライメントシステムにおける、光学顕微鏡による観察試料の観察ワークフローである。
【図１０Ａ】アライメントマークの配置をガイドするユーザインタフェース画面例である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのユーザインタフェース画面を用いて観察画像の特徴的な構造を位置合わせ点に設定する例である。
【図１１】マスターデータ作成ワークフローである。
【図１２】マスターデータを作成するユーザインタフェース画面例である。
【図１３】アライメントシステムにおける、走査電子顕微鏡による観察試料の相関観察ワークフローである。
【図１４】位置合わせ点の視野情報を取得するフローチャートである。
【図１５】位置合わせ点の視野情報を取得し、アライメントを実行するユーザインタフェース画面例である。
【図１６】入力画像表示部のユーザインタフェース画面例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態である荷電粒子線装置と撮像装置間のアライメントシステムについて図面に基づいて説明する。図１は、荷電粒子線装置として走査電子顕微鏡を、撮像装置として光学顕微鏡を適用したアライメントシステムの概略構成図である。アライメントシステムは、その主要な構成として、走査電子顕微鏡１００、光学顕微鏡１０４及び走査電子顕微鏡１００、光学顕微鏡１０４のそれぞれを制御するシステム制御部１０３を有する。
【００１５】  走査電子顕微鏡１００は、鏡筒１０１と試料室１０２とが一体化され、その内部を高真空状態に保持可能とされている。鏡筒１０１には、電子ビーム１１０を放出する電子銃１１１及び電子ビーム１１０を照射制御する電子光学系１１２が設けられている。電子光学系１１２は、電子銃１１１から放出された電子ビーム１１０を集束するコンデンサレンズ１１３と、電子ビーム１１０を走査する偏向器１１４と、試料１２０の表面に焦点が合うように電子ビーム１１０を集束させる対物レンズ１１５とを含む。また、図示の例では、電子ビーム１１０が試料１２０に照射されることにより発生する信号１３０（例えば、二次電子や反射電子、Ｘ線等）を検出する検出器１３１も鏡筒１０１内に設けられている。
【００１６】  試料室１０２には開閉可能な導入／導出口が設けられており、導入／導出口を介して試料支持部材（以下、「試料キャリア」という）１２１が載置された電子顕微鏡用試料ホルダ１２２が収容される。観察対象である試料１２０は試料キャリア１２１に載置される。詳細については後述するが、試料キャリア１２１には位置合わせのためのマークやパターンが形成または貼付されている。
【００１７】  試料室１０２には、電子顕微鏡試料ステージ１２３が設けられており、電子顕微鏡試料ステージ１２３は、電子顕微鏡用試料ホルダ１２２が着脱自在に取り付けられる電子顕微鏡用試料ホルダ被取付部１２４と、電子顕微鏡用試料ホルダ被取付部１２４を水平面内または面直方向へ移動させたり、回転や傾斜させたりして、試料１２０（及び試料キャリア１２１）の位置や向きを電子顕微鏡用試料ホルダ１２２ごと変位させる電子顕微鏡試料移動機構１２５とを備えている。
【００１８】  システム制御部１０３の電子顕微鏡制御部１５２により、試料移動機構１２５と電子光学系１１２とを制御し、試料１２０の所望の位置に電子ビーム１１０を照射し、発生した信号１３０を検出器１３１で検出することにより、所望の位置と倍率により試料１２０の電子顕微鏡観察を実施することができる。なお、以下の説明では、検出器１３１として、試料１２０の表面構造を検出するのに適した二次電子検出器を例に説明するが、検出器１３１はこれには限らない。相関観察する対象や目的に応じた検出器が適用できる。例えば、試料１２０の組成の検出を目的として反射電子検出器を使用することもでき、元素分析を目的としてＸ線検出器を使用することもできる。
【００１９】  光学顕微鏡１０４は、電子顕微鏡が電子線を用いるのに対して可視光線を用いる違いはあるが、基本的な構成は電子顕微鏡と同一といえ、電子顕微鏡の電子光学系が対物レンズ１４０に相当し、電子顕微鏡の検出器が撮像素子１４１に相当する。撮像素子１４１としてはＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳセンサが用いられる。撮像素子１４１により試料の画像データ（静止画像または動画像）を取得する。
【００２０】  試料キャリア１２１は、光学顕微鏡１０４の光学顕微鏡用試料ホルダ１４２に載置される。光学顕微鏡１０４には光学顕微鏡試料ステージ１４３が設けられており、光学顕微鏡試料ステージ１４３は、光学顕微鏡用試料ホルダ１４２が着脱自在に取り付けられる光学顕微鏡用試料ホルダ被取付部１４４と、光学顕微鏡用試料ホルダ被取付部１４４を水平面内または面直方向へ移動させたり、回転や傾斜させたりして、試料１２０（及び試料キャリア１２１）の位置や向きを光学顕微鏡用試料ホルダ１４２ごと変位させる光学顕微鏡試料移動機構１４５とを備えている。光学顕微鏡試料移動機構１４５は、電動式または手動式の何れであってもよい。
【００２１】  図２は図１におけるシステム制御部１０３の機能ブロック図である。システム制御部１０３は光学顕微鏡制御部１５１、電子顕微鏡制御部１５２、アライメント制御部１５３から構成される。各制御部は、それぞれの機能を実行するプログラムがインストールされたコンピュータとして実現され、各制御部間の通信は、ＴＣＰ／ＩＰ通信でやり取りされるものとする。これは、本実施例のアライメント機能は走査電子顕微鏡単体または光学顕微鏡単体で運用する場合には必要ではないため、各顕微鏡を単体で運用する際には不要な機能は隠してユーザの使い勝手をよくする他、中央処理装置（ＣＰＵ）への負荷を分散するためである。しかし、十分な性能をもつコンピュータを有する場合は、システム制御部１０３を１つのコンピュータで構成してもよい。この場合は、応答性をよくするために、名前付きパイプで実現してもよい。また、ユーザが各顕微鏡を単体で運用する機会が少ない場合にも１つのコンピュータで実現し、各制御部間の通信負荷をなくすことも好ましい。ここで、コンピュータとはＣＰＵやメモリなどの記憶装置、キーボードやマウス、モニタなどの入出力装置を備え、プログラムがＣＰＵによって実行されることで動作する制御装置を指し、例えば、一般的なデスクトップＰＣ、ノートＰＣ、タブレット端末やスマートフォンでもよいし、組み込み型のマイクロコンピュータでもよい。また、プログラムの一部の処理における処理速度の向上、処理時間の短縮を目的にＦＰＧＡのような論理回路やＧＰＵのような並列処理装置、もしくは分散型の高速計算機で実行してもよい。各制御部はユーザと情報をやり取りするユーザインターフェース（以下、「ＵＩ」という）を有している。
【００２２】  光学顕微鏡制御部１５１は、ユーザの入出力部からの操作に伴う光学顕微鏡１０４の制御機能を有している。ユーザからの操作を受け付ける光学顕微鏡操作入出力部２１０を備えており、光学顕微鏡操作入出力部２１０に入力された情報を基に光学系制御部２１１および光学顕微鏡試料移動機構制御部２１２は、それぞれ光学顕微鏡の対物レンズ１４０と光学顕微鏡試料移動機構１４５を制御することで視野を設定する。また、光学系制御部２１１は撮像素子１４１も制御しており、ユーザからの操作に応じて設定された視野を撮像する。その際、このときに設定されている倍率と試料移動機構の座標位置（以下、「視野情報」という）を画像に紐づけて管理する。以上の構成により、ユーザは自身の操作に基づき、光学顕微鏡１０４で任意の視野を設定し、その画像データおよび視野情報を取得可能となる。なお、視野情報として、試料移動機構の高さ方向の座標データやカメラのフォーカス位置といった高さ方向の情報を含めてもよい。
【００２３】  なお、図２の例では、撮像素子１４１は光学顕微鏡制御部１５１の光学顕微鏡画像管理部２２０に接続され、撮像した画像データをアライメント制御部１５３の画像入力部２５０に直接送出するようになっている。必ずしも撮像素子１４１が光学顕微鏡画像管理部２２０に接続される必要はなく、撮像された観察対象物の画像データをデジタル画像データの様式に基づいて保存し、この保存された画像データファイルをアライメント制御部１５３の画像入力部２５０に入力してもよい。ただし、画像と視野情報とは紐づけられている必要があるので、画像データファイルには、視野情報を画像データファイルに埋め込むなり、別形式のファイルで管理してリンクするなりする必要がある。
【００２４】  電子顕微鏡制御部１５２は、ユーザの入出力部からの操作に伴う走査電子顕微鏡１００の制御機能を有している。ユーザからの操作を受け付ける電子顕微鏡操作入出力部２３０を備えており、電子顕微鏡操作入出力部２３０に入力された情報を基に電子光学系制御部２３１および電子顕微鏡試料移動機構制御部２３２は、それぞれ電子光学系１１２と電子顕微鏡試料移動機構１２５を制御することで視野を設定する。視野の信号は検出器１３１によって取得され、電子顕微鏡画像生成部２４０で画像として形成され、電子顕微鏡観察像描画部２４１によってモニタ等の出力機器に描画される。以上の構成により、ユーザは自身の操作に基づき、走査電子顕微鏡１００で任意の視野を設定し、観察が可能となる。
【００２５】  アライメント制御部１５３は、ユーザが入力した光学顕微鏡１０４の視野情報から走査電子顕微鏡１００の視野情報に変換し、電子光学系１１２と試料移動機構１２５を制御することで、走査電子顕微鏡１００で同一の視野を設定する機能を有する。
【００２６】  アライメント制御部１５３は、光学顕微鏡１０４の座標系と走査電子顕微鏡１００の座標系を変換する（以下、「アライメントする」という）ためのワークフロー全体を制御するアライメント処理部２６０を備える。本実施例ではアライメントする手法として平行移動・回転・スケーリング（拡大・縮小）・シェアリング（せん断変形）等が補正可能なアフィン変換を使用する。アフィン変換の変換行列を計算するためには、少なくとも３組の任意の同一箇所（以下、「位置合わせ点」という）について、光学顕微鏡１０４の画像データ及びそれに対応する視野情報と、走査電子顕微鏡１００の画像データ及びそれに対応する視野情報とが必要になる。
【００２７】  アライメント制御部１５３は、画像入力部２５０および視野情報入力部２５１を備え、光学顕微鏡１０４で撮像された画像データと視野情報とを受け取り、視野情報に基づき画像データをスケーリング・平行移動した上で入力画像表示部２７１に表示する。
【００２８】  位置合わせ点取得部２８０は、入力画像表示部２７１に表示された画像データに対して特定された３点の位置合わせ点にそれぞれ対応する電子顕微鏡画像生成部２４０の画像データについての情報を取得する。このとき、位置合わせ点として特定する３点は正三角形の頂点となる位置関係が望ましいため、観察したい対象がその三角形内に収まるように位置合わせ点を配置することが望ましい。この３点の特定には、試料キャリア１２１に設けられたアライメントマークによって特定する、あるいは試料キャリア１２１にアライメントマークを示すシールを貼付する、あるいはアライメントマークを示すマークをスタンプすることによって特定する、あるいは画像データに含まれる特徴的な形状によって特定する、といった特定方法が適用できる。それぞれの特定方法については後述する。
【００２９】  アライメント処理部２６０は、位置合わせ点取得部２８０で取得された３組の位置合わせ点の画像データと視野情報とを用いてアライメントのための変換行列を算出する。変換行列の算出に利用される画像データおよび視野情報は、再観察時（一旦試料ホルダ１２２から取り外した試料キャリア１２１を再度試料ホルダ１２２上に載置し、観察を行うことをいう）に利用できるように、コンピュータ上のメモリ、ないしハードディスクといった記憶装置で構成されるアライメントデータ管理部２６１に保存される。なお、再観察目的のデータを保存するだけではなく、設計に基づき位置合わせ点が既定の位置にあるような試料キャリアを利用するために既定の距離と画像データとをアライメントデータ管理部２６１に登録してもよい。
【００３０】  アライメント制御部１５３は視野入力部２８１と視野情報算出部２６２を備え、視野入力部２８１からユーザが、光学顕微鏡画像に対して観察したい任意の視野範囲情報を取得し、視野情報算出部２６２で、取得した位置合わせ点から求めた変換行列を使用し、入力された任意の視野範囲情報を電子顕微鏡１００の視野情報に変換する。
【００３１】  アライメント処理部２６０は、変換された視野情報を、電子顕微鏡操作入出力部２３０を介し、走査電子顕微鏡１００の電子光学系１１２と試料移動機構１２５を制御することでユーザが任意に入力した視野と走査電子顕微鏡１００の視野とを一致させる。なお、同一視野を観察しているか容易に判断することを目的に、光学顕微鏡画像表示部（図示せず）を設け、アライメント処理部２６０からユーザが入力した視野範囲の光学顕微鏡画像データを取得し、電子顕微鏡観察像描画部２４１上に同一視野の光学顕微鏡画像を、透過度を持たせて描画してもよい。
【００３２】  なお、アライメント処理部２６０は、アライメントデータ管理部２６１に登録された対象を再観察する際に、位置合わせ点となる３点の内、２、３点目を自動で認識する機能（以下、「簡易アライメント機能」という）を有する。図３に簡易アライメント機能のフローチャートを示す。ここでは、走査電子顕微鏡観察時に簡易アライメント機能を使用する例を説明するが、試料移動機構とそれを制御するシステムを備えた観察機器であれば簡易アライメント機能は適用可能である。視野の狭い走査電子顕微鏡に対して簡易アライメント機能はより効果的であるものの、例えば、光学顕微鏡においても簡易アライメント機能は利用可能である。
【００３３】  ステップ３０１：はじめにユーザが走査電子顕微鏡１００を電子顕微鏡操作入出力部２３０から操作し、１点目の位置合わせ点を視野内に収める。
【００３４】  ステップ３０２：アライメント処理部２６０は、アライメントデータ管理部２６１に登録された１点目の位置合わせ点の画像データを抽出し、抽出した画像データより位置合わせのためのテンプレートデータを作成する。電子顕微鏡画像生成部２４０から取得した画像データとテンプレートデータを基にテンプレートマッチングの画像処理を行い、位置合わせ点と回転角度を認識する。
【００３５】  ステップ３０３：位置合わせ点の画像中心位置からのピクセル数と、電子光学系１１２から取得されるピクセルサイズとから、位置合わせ点と画像中心位置との相対距離を算出し、画像中心位置の座標データを試料移動機構１２５から取得することで、１点目の位置合わせ点の座標（位置合わせ点が画像中心位置にある場合の試料移動機構１２５の座標位置）を求める。ステップ３０２で求めた回転角度とアライメントデータ管理部２６１に登録された次の位置合わせ点との間の相対距離を基に、次の位置合わせ点に試料移動機構１２５を制御して移動させる。
【００３６】  ステップ３０４：２、３点目も前述のステップ３０２、３０３を繰り返すことで認識する。これにより、１点目以外の位置合わせ点については、その情報を自動で取得することができる。
【００３７】  図３のフローチャートでは１点目への視野移動はユーザが実施するものとしているが、試料移動機構の初期位置（ホームポジション）と位置合わせ点の１点目への相対位置関係を固定するように機械的な機構を設け、１点目への相対位置もアライメントデータ管理部２６１に登録することで、アライメント処理部２６０が視野移動を行ってもよい。特に、走査電子顕微鏡のように観察視野の狭い装置においては、１点目への視野移動を自動化することは大きなメリットがある。一方、光学顕微鏡の場合は一般的に視認しながら試料移動機構を制御することで容易に１点目を観察視野内に収めることができるためメリットは少ない。
【００３８】  先に位置合わせ点を、試料キャリア１２１に設けられるアライメントマーク、あるいはアライメントマークを示すシールやスタンプによって特定する、と述べた。図４Ａ，Ｂに試料キャリアやシール等に用いられるアライメントマークの構成例を示す。
【００３９】  一般的に、植物細胞や生物細胞を観察する際には、長方形や正方形のカバーガラスやスライドガラスを試料キャリア１２１として利用する（すなわち、カバーガラスもスライドガラスも試料を載置するために用いられ、使い方としては同じである）。このため、走査電子顕微鏡による観察を行う際に、試料ホルダ１２２に、光学顕微鏡観察時の方向に対して９０°ないし１８０°回転した状態で載置し、試料室１０２に挿入される可能性がある。さらに、丸形カバーガラスは回転が自由なため、容易に回転した状態で挿入されてしまう。実際、走査電子顕微鏡のような装置は電子ビームのスキャン方向を視認することができないため、光学顕微鏡と同じ方向で観察するためには、どの方向で試料を載置すればよいかがユーザにはわかり難く、意図と違う方向で試料を載置して挿入してしまう可能性も少なくない。走査電子顕微鏡では観察時には試料室を真空に近い状態とする必要があり、観察するためには真空引きの時間を要する。そのため、一度間違って挿入すると、回転方向を直して再観察するためには数分から十数分消費し、観察の効率が著しく低下する。また、試料キャリア１２１を取り付け易いように、試料ホルダ１２２には、試料キャリア１２１を載置する場所を周囲よりも一段低くしたザグリ部が設けられている。ザグリ部は試料キャリア１２１の大きさよりもわずかに大きいサイズとなるため、試料キャリア１２１は試料ホルダ１２２をステージ１２３に取り付ける際にもわずかに回転するおそれがある。微小な回転ではあるが、図３に示した簡易アライメント機能の位置合わせ点間の移動（ステップ３０１，３０３）において問題となる場合がある。例えば、位置合わせ点間が５ｍｍの場合、回転角度が３度ずれると相対座標を基に期待した位置から２６０μｍほどずれる計算となる。走査電子顕微鏡は２００μｍ未満の視野となる倍率で運用するケースが多いため、２６０μｍもずれると移動先のマークは視野外にいることになる。以上の理由から、本実施例では回転角度が認識可能なＬ字形状のマークとする。
【００４０】  図４Ａはアライメントマークの構成例である。アライメントマークは試料キャリア１２１にあらかじめ表示されてあってもよく、シールに表示されてもよく、スタンプされてもよい。光学顕微鏡１０４と走査電子顕微鏡１００の観察視野は大きく異なる。例えば、光学顕微鏡１０４の視野は対物レンズ１４０の倍率、カメラアダプタ（図示せず）の倍率及び撮像素子１４１のサイズによって決まり、数十μｍから十数ｍｍとなる。これに対して、走査電子顕微鏡１００の視野は、電子銃１１１と電子光学系１１２の設定条件で決まり、高倍率だと数百ｎｍまで観察可能である。また、走査電子顕微鏡１００の倍率は視野に換算すると、電子銃１１１や電子光学系１１２の条件によっては、数十μｍまでしか下がらないこともある。このため、両装置それぞれの視野で確実にみえるように、光学顕微鏡１０４での観察用に大きなＬ字のマーク４００（以下、「コースマーク」という）と走査電子顕微鏡１００での観察用に小さなＬ字のマーク４０１（以下、「ファインマーク」という）とを備える。
【００４１】  それぞれの形状は、テンプレートマッチングで同一のテンプレートにより認識可能なように同一の縦横比の形状とする。Ｌ字の長辺Ｘ、短辺Ｙのサイズは、簡易アライメント機能の運用倍率と試料移動機構１２５の機械的誤差（例えば、モータの１ストロークの移動精度）とテンプレートマッチングで検知できない回転量を考慮したサイズとする。例えば、走査電子顕微鏡１００で、簡易アライメント機能の運用倍率を横方向１２０μｍ×縦方向９０μｍの視野、試料移動機構１２５の機械的誤差が±１０μｍ、位置合わせ点間の距離が５ｍｍ、回転角度を０．１°刻みで判別可能であると仮定した場合、視野中心から約±２０μｍ程度ずれる可能性があるため、どの方向にずれても視野範囲に収まるように、ファインマーク４０１の長辺Ｘは８０μｍ、短辺Ｙは５０μｍ以下とする。一方、コースマーク４００のＬ字のラインの太さＴは、光学顕微鏡１０４での観察時に視認できる太さとし、走査電子顕微鏡１００での観察時に、ライン上であるとユーザが認識できるように、走査電子顕微鏡の一視野内にラインが収まる範囲であればよい。また、コースマーク４００とファインマーク４０１間の間隔Ｓは、ユーザがファインマーク４０１を見つけやすいように、走査電子顕微鏡１００での最低倍率で、コースマーク４００の位置合わせ点（例えば点４０２）から見つけられる間隔であればよい。
【００４２】  また、コースマーク４００には、ユーザがどの位置のマークをみているか認識するための印４３０をもつ。この例は円形状の印の個数で各位置を区別するものである。各マークが互いに区別できればよいので、印の形は任意であり、数字や記号であってもよい。また、ユーザがコースマーク４００を確認する際に一度で認識できるようにコースマーク内に印４３０を配置しているが、全てのマークを同一のテンプレートで認識するといった処理の共通化を目的として、印４３０をコースマーク４００とは別の近接する位置に配置してもよい。
【００４３】  印４３０を付すことなく、マークの配置位置やマークの配置方向を工夫することで実現してもよい。図４Ｃは、丸形カバーガラス４５０の表面に、表裏・方向識別マーク４５１、アライメントマーク４５２ａ〜ｄを設けた例を示す。表裏・方向識別マーク４５１は、ユーザが試料交換時に試料キャリアの表裏と方向とを容易に識別できるように設けられるものである。この例では、右または左に１８０°回転させると、期待する同じ位置に同じ形状のアライメントマークが来てしまうため、どちらの状態にあるのか判断することができない。そこで、丸形カバーガラス４５０を任意の角度に回転させても、複数のアライメントマーク４５２ａ〜ｄの配置が同一になることがないように、丸形カバーガラス上に複数のアライメントマークを配置する。例えば、試料キャリアに配置された複数のアライメントマークで形成される図形が回転対称（中心の周りを（360／ｎ）°回転させると自らと重なることをいう、ただしｎ＞１）とならないように配置する。
【００４４】  回転角度を補正可能なアライメントマークはＬ字形状に限られず、点・線対称や回転対称ではない文字や記号のように回転角度が判別可能な形状であればよい。例えば、認識し易い不等辺の十字や、マークの誤認識を低減するため自然環境には存在しないような特殊な文字や記号の形状であってもよい。
【００４５】  また、回転角度の補正を前提としない場合には、点・線対称または回転対称の形状であってもよい。先に述べたような試料キャリア１２１の試料ホルダ１２２へ取り付け方向の誤りは、試料ホルダ１２２のザグリ部の形状を試料キャリア１２１が特定の方向でしか載置できないような形状とすることで防ぐことが可能である。また、簡易アライメント機能の位置合わせ点間の移動時の問題はマークを視野範囲に収めるために、取り付け誤差の回転により生じるマークの移動量を考慮した上での低倍率で運用することで回避することも可能である。ただし、低倍率でのアライメントは誤差が大きくなりやすく、また、走査電子顕微鏡の場合、低倍率から高倍率に変更すると視野の中心がずれることがあるため、高倍率に変更しての観察が難しくなるといった制約が生じる可能性がある。
【００４６】  また、図４Ｂのように特定の範囲が視野内に収まれば認識できるようなマークでもよい。例えば、マーク４２０は二色に分かれており、その境界となるＬ字の交点４２１を位置合わせ点として認識してもよい。この場合、Ｌ字の交点４２１付近が視野範囲に含まれていればよいので、簡易アライメント機能において必要な視野範囲を狭めることができる。このようなマークの場合、形状全体を視野範囲に収める必要がないため、試料移動機構の機械的誤差と画像処理で検知できない回転量だけを考慮すればよく、必要な視野範囲が狭くなり、より高倍率での運用が可能となる。ただし、テンプレートマッチングに処理時間を要する場合がある。試料移動機構の機械的な誤差や補正しきれない回転量に応じて位置がずれ、二色の領域の比率が変わるためである。
【００４７】  図５Ａは、図４Ａで説明したアライメントマークが付されたアライメントマーク付き試料キャリア５００の構成例である。試料キャリアは丸形カバーガラスの例を示しているが、これに限定されるものではなく、試料が試料キャリア上のどこに載置されても位置合わせが可能なように、アライメントマーク５０１が１個以上付されていればよい。試料キャリア５００の材料としては石英ガラスが一般的であるが、金属などの材料で形成されていてもよい。形状も円形に限られず、三角形、四角形等の多角形であってもよい。一般的に光学顕微鏡観察に使用される厚みが０．０４ｍｍから０．６ｍｍ程のカバーガラス、厚みが０．８ｍｍから１．５ｍｍ程度のスライドガラスも適用可能である。試料キャリア５００に試料を載置し、荷電粒子線装置で観察するには、試料および試料キャリアは導電性を持つ必要がある。このため、試料や試料キャリアの材料が非導電性である場合は、オスミウムや酸化インジウムスズ（ＩＴＯという）、金、白金、カーボン、ポリチオフェン、イオン液体などの導電性材料を試料や試料キャリアにコーティングして導電性を持たせる。このとき、使用する導電性材料はコーティングにより荷電粒子装置観察に影響がない様に適宣選択する。
【００４８】  図５Ａに示す丸形カバーガラス５００の表面には、アライメントマーク５０１が複数個と、ユーザが現在の観察視野を認識易いように配置したグリッドパターン５０２と番地マーク５０３が設けられている。グリッドパターン５０２は、最も観察視野の広いサイズに合わせた間隔とし、試料観察時に極力視野に含まれないよう、試料とグリッドとが重なる領域を最大限減らすようにする。番地マーク５０３はグリッドパターンの交点に配置され、グリッドに囲まれる領域を指定する番地が書き込まれている。図５Ａに例示した番地マークはＣ行１列の領域を示している。なお、グリッドパターン５０２の間隔は任意であり、ユーザの観察したい１つの視野領域が広い場合にはより粗くてもよいし、さらには設けなくてもよい。例えばグリッドを設けるのではなく、行方向、列方向に領域を特定するための点や記号を等間隔に整列させたもの（図６を参照）であっても構わない。
【００４９】  なお、試料が試料キャリア５００のグリッドパターン５０２上に載置された場合でも、試料の下にあるグリッドパターン５０２を確認することは可能である。例えば、光学顕微鏡観察で生物試料を観察する場合、照明に用いる光源の強度を調節することにより試料の下のグリッドパターンを容易に観察することができる。電子顕微鏡観察の場合は、試料を電子ビームが透過しうる加速電圧を設定することで、試料の下に位置するグリッドパターンから発生する信号を検出することができる。一方、試料を透過しない程度に電子のエネルギーを低くすることで、試料表面の観察ができる。
【００５０】  アライメントのための位置合わせ点はアフィン変換の特性上、可能な限り一つの直線状から外れる位置関係となることが望ましいため、位置合わせ点として選択されるアライメントマークは、選択されたアライメントマークを頂点とする三角形が、直角三角形ないし、角度が広くなる二等辺三角形となることが望ましい。このため、アライメントマーク５０１は、図５Ａに示されるように、そのような三角形を形成するアライメントマークを選択しやすい位置関係となるように配置する。また、アライメントマーク５０１は、試料ホルダの取り付け誤差（載置位置のずれと押さえ蓋等の固定具のずれ）を考慮した範囲５２０内に配置し、必ずアライメントマーク５０１が隠れないようにする。なお、図５Ａには示されないが、図４Ａで説明したように、各アライメントマークにはそれぞれを特定するための印が設けられている。
【００５１】  また、ユーザが試料交換時に試料キャリアの表裏と方向とを容易に識別できるように表裏・方向識別マーク５０４や回転方向合わせマーク５０５も併せて設けられている。ユーザが観察視野とグリッドパターン５０２ないし回転方向合わせマーク５０５が水平となるように試料キャリア５００を試料ホルダに載置することにより、観察視野に対する試料キャリア５００の回転角度を大きくとも±１０°の範囲に収めることが期待できる。
【００５２】  また、簡易アライメント機能の回転補正のために、回転補正用マーク５０６を設けてもよい。回転補正用マーク５０６の形状はファインマークの形状と同一とする。走査電子顕微鏡の撮影解像度が８００×６００ピクセルの場合、回転角度が１°の直線のずれは数ピクセルの傾きとなる。画像にはノイズの他、少なからずフォーカスの不一致によるボケがあることから数ピクセル分の傾きは、これらの影響を受けて認識できない可能性が高い。回転角度の補正が細かいほど高解像度が必要となるが、一般的に光学顕微鏡の撮像素子などは約５０００ピクセル×５０００ピクセルなどが最大であることも多く、０．２°未満の補正は難しい。このような場合、走査電子顕微鏡の試料移動機構の機械的誤差が十分に小さい場合は、簡易アライメント機能と同様に、試料移動機構を移動し、２つの回転補正用マーク５０６を認識し、取得した２点の座標データからヘルマート変換することで、回転角度を求め、補正してもよい。
【００５３】  なお、試料キャリア５００に付されるパターンやマークは光学顕微鏡と荷電粒子線装置で観察可能であればよく、その形成方法は印刷や蒸着、刻設、刻印または打抜きであってもよい。また、観察装置に合わせて形成方法や材料は適宜選択すればよい。
【００５４】  また、図２で説明したような制御ソフトウェアがなく、視野情報がわからない顕微鏡であっても視野情報を得ることができるよう、試料キャリア５００上にスケールを設けてもよい。スケールは、各観察装置の視野範囲をカバーするスケールであればよく、例えば、光学顕微鏡は対物レンズや中間レンズ、カメラアダプタの倍率によって、倍率が固定されるため、これらの倍率に合わせたスケールを配置してもよい。
【００５５】  また、試料キャリア５００上に初期位置マーク５１０を設けてもよい。図５Ｂに例示する初期位置マーク５１０では十字型のマークとそれにより仕切られる領域にそれぞれ異なる数の丸印を設け、４つの方向を表現している。初期位置マーク５１０は、観察装置の初期位置（ホームポジション）に配置されるマークである。走査電子顕微鏡のような観察視野が狭く、観察方向を理解しにくい装置において、一般的にユーザは、複数視野を移動して初期位置、回転方向を認識するが、初期位置マーク５１０を観察装置の初期位置となる位置に配置することでユーザは視野を移動することなく、回転方向と初期位置の認識が可能となる。初期位置マーク５１０を設けた場合には、初期位置マーク５１０を使用して簡易アライメント機能における１点目への移動を自動化してもよい。一方で、観察装置の初期位置（ホームポジション）は通常、試料キャリア５００の中心位置となるため、初期位置マーク５１０が試料キャリア上に載置される試料と重なってしまう可能性は高い。
【００５６】  図５Ａの形態ではアライメントマークが試料キャリアに恒久的に形成されているのに対し、図６を用いて、アライメントマーク付きシール６００を試料キャリア６１０に貼付する形態について説明する。図６はシールの基材となる二等辺三角形のカーボンテープ上にアライメントマークが表示されたシールを試料キャリア６１０に貼付した状態を示している。シールの形状、材料ともに例示のものに限定されるものではない。例えば、シール基材の材料は金属のような導電性の材料や非導電性の材料で形成されていてもよい。ただし、シールを荷電粒子線装置で観察するには導電性を持つ必要があるため、非導電性である場合はＩＴＯ、金、白金、カーボン、ポリチオフェン、イオン液体などの導電性材料をシール基材にコーティングして導電性を持たせる必要がある。また、１枚のシールに対して複数のアライメントマークを表示するようにしてもよい。
【００５７】  アライメントマーク付きシール６００は、内側のファインマーク６０１、外縁部のコースマーク６０２と各マークを区別するための印６０３から構成される。図の例はシールの外縁部を使用したマークであるが、これに限られず、外縁部のたわみを許容することを目的に、ハンドリングするためのスペースを持たせた上で、シールの内側にアライメントマークを表示してもよい。例えば、余白を持たせたシールの中心に図４Ａに示すＬ字のマークを表示するようなものであってもよい。
【００５８】  なお、アライメントマーク付きシールのマークは光学顕微鏡と荷電粒子線装置で観察可能であればよく、その形成方法は印刷や蒸着、刻設、刻印または打抜きであってもよい。また、観察装置に合わせて形成方法や材料は適宜選択すればよい。
【００５９】  また、アライメントマークをレーザー、集束イオンビームなどで印材となるゴム、プラスチック、金属などに加工し、試料キャリアに対して油性顔料または染料によりスタンプしてもよい。
【００６０】  アライメントマーク付きシールまたはアライメントマークを押印するスタンプを用いる利点は、試料キャリアに試料を載置した後にアライメントマーク付きシールを貼付する、またはアライメントマークをスタンプすることにより、アライメントのための位置合わせ点を自由に選択することができる点にある。観察対象が生物試料のような場合、試料キャリアに試料を載せる位置を制御することが難しく、試料キャリアにあらかじめアライメントマークが付されている場合には、試料の位置によってはアライメントマークの一部が隠れてしまうといったことが起こる。試料の載置後に、シールを貼付、またはアライメントマークをスタンプしてアライメントマークを設ける場合にはこのような問題は生じない。
【００６１】  以上のように、試料が載置された試料キャリアに対してアライメントマークを設定することにより、位置合わせのマークと試料との位置関係が観察装置から試料キャリアを取り外しても崩れることがないため、試料キャリアに載せた試料を光学顕微鏡でも走査電子顕微鏡の何れでも観察でき、再観察時に再現性がよいシステムが実現できる。従来技術のように試料ホルダに位置合わせ用のマークを付する方式では、試料キャリアの試料ホルダへの取り付け時の試料キャリアの回転等のずれの影響を受けて位置合わせ用のマークと試料との位置関係が少なからず変わってしまう。本方式ではそのような問題を回避することができる。
【００６２】  図７は、試料ホルダの鳥瞰図である。試料ホルダ７００は再観察のために試料が破損しないように固定、載置が容易な専用の試料ホルダ７００を使用するが、これに限られない。導電性をとり、固定できる機構であればよく、例えば、一般的な試料ホルダの試料搭載部にカーボンテープ等で試料キャリアを載置してもよいし、カーボンテープから剥がす際の破損を確実に避ける場合には試料ホルダなどの試料キャリアの載置部ごと保管してもよい。
【００６３】  試料ホルダ７００は、その主要な構成として、試料キャリア１２１を載置する試料搭載部７１３と、試料搭載部７１３の土台となる試料台部７１１と、試料キャリア１２１を固定する試料カバー部７１２とを有する。試料交換作業の効率化のために、観察に使用する試料キャリア１２１の形状、厚みに揃えたザグリ部７１０を試料搭載部７１３上面に設けて、ザグリ部７１０に載せた試料キャリア１２１と試料搭載部７１３とが平坦になるようにしている。
【００６４】  試料カバー部７１２は試料キャリア１２１を上面から押さえ込み、試料搭載部７１３と接触させ固定することで、試料キャリア１２１との導電をとると共に振動による影響を低減する。試料カバー部７１２を、試料キャリア１２１を押さえ込んだ状態で固定治具７２２により固定し、開口部７２１から試料キャリア１２１に電子ビームを照射し、生成した信号を検出することで試料の観察を行う。
【００６５】  また、図５Ａや図６に示したカバーガラスの厚さは一般に０．１７ｍｍと非常に薄く、直接ピンセット等で触れて載置位置を調整すると破損する可能性が高い。このため、試料搭載部７１３は、回転つまみ部７１４を有し、回転つまみ部７１４を操作することで、試料搭載部７１３に載置した試料キャリア１２１を、水平を保ったまま任意の角度に回転、保持するよう構成されている。これにより、ユーザは試料キャリア１２１の載置後に試料キャリアを破損することなく３６０°どの角度にも調整が可能となる。
【００６６】  さらに、試料キャリア１２１の回転方向の確認を容易にするため、走査電子顕微鏡１００で観察を行う際の初期撮像視野における水平方向を示すオリエンテーションフラットを開口部７２１に設けている。視認が容易な回転方向合わせマーク５０５やグリッドパターン５０２（図５Ａ参照）などと平行位置を取ることでユーザは効率的に正しく試料キャリア１２１を試料ホルダ７００に載置できる。方向性を示すための形状はノッチ形状であってもよく、示す向きも垂直方向であってもよい。
【００６７】  試料ホルダ７００を構成する材料は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０３、Al、C（グラファイト）、Cu、Ta、Mo、Ti、W、黄銅、青銅、及びこれら物質を含んだ化合物や合金等、電気導通性があり、非磁性体であればよい。
【００６８】  図８を用いて、位置合わせ点を設定するプログラムのユーザインタフェース（ＵＩ）に表示される位置合わせ点の推奨位置ガイドについて説明する。試料キャリア１２１にアライメントマークを示すシールを貼付する、アライメントマークをスタンプする、あるいは画像データに含まれる特徴的な形状によって位置合わせ点を設定する場合には、このガイドが表示されるユーザインタフェースを用いて設定する。ここでは位置合わせ点が３点の場合のガイド８１０を例に説明するが、３点以上の位置合わせ点を設定する場合には、それに応じたガイドであればよい。
【００６９】  アライメントのためアフィン変換を利用する場合、位置合わせ点とする３点は正三角形の頂点となる位置関係とし、観察したい視野をその三角形内に収めるように配置することが望ましい。そこで、推奨位置ガイド８１０は、図８に示すように、位置合わせ点の推奨位置範囲を示す表示部８１１ａ〜ｃと、観察視野を位置合わせ点で構築された三角形内に配置するように誘導するための三角形の範囲を示す表示部８１２と、位置合わせ点の推奨位置範囲８１１の範囲を指定する第１の入力部８１３と、３点間の推奨位置関係を保ちつつ表示部８１２の拡大縮小操作を行う第２の入力部８１４と、３点間の推奨位置関係を保ちつつ表示部８１２の回転操作を行う第３の入力部８１５と、３点間の推奨位置関係を保ちつつ表示部８１２の平行移動を行う第４の入力部８１６とを有する。例えば、各入力部は表示部上にマウスカーソルなどのフォーカスがあたると、マウスカーソルが図８に示すような矢印の形状に変更することで示し、マウスドラッグの操作でガイドを調整する。ユーザは試料キャリア１２１上の位置合わせ点が、推奨位置範囲８１１内に収まるようにガイドしてもよいし、逆に推奨位置範囲８１１内から位置合わせ点を選択してもよい。何れにせよ、ユーザは推奨位置ガイド８１０を使用することで、アライメントの精度を確保すると共に、位置合わせ点を効率よく設定できるものである。この推奨位置ガイド８１０を用いたＵＩの使用については、以下に説明する、走査電子顕微鏡と光学顕微鏡とのアライメントシステムのワークフローの中で説明する。
【００７０】  図９は図１に示したアライメントシステムのワークフローのうち、光学顕微鏡による観察試料の観察ワークフローである。図９のフローは光学顕微鏡操作入出力部２１０のＵＩを通してユーザから操作される。
【００７１】  はじめに試料キャリア１２１に試料１２０を載置し（ステップ９０１）、試料キャリア１２１を光学顕微鏡用の試料ホルダ１４２に載置し、観察中にステージ１４３の移動で動かないように固定し（ステップ９０２）、試料ホルダ１４２をステージ１４３に取り付ける（ステップ９０３）。ここで、試料キャリア１２１の位置合わせ用のマーク等が無い場合には、試料キャリア１２１に位置合わせ用のアライメントマーク付きシール（図６参照）を貼付したり、アライメントマークをスタンプしたりする必要がある（ステップ９０４，９０５）。ここで、ステップ９０４の位置合わせ用のマーク等とは図５Ａで説明したアライメントマークであってもよく、試料１２０の特徴的な構造であってもよく、試料キャリア１２１の表面傷のようなものであってもよい。
【００７２】  試料キャリア１２１がアライメントマーク（図５Ａ参照）を備えている場合、ステップ９０１では、試料１２０がアライメントマークに重ならないように配置する。ところで、観察対象が細胞切片である場合に、ミクロトームによりトリミングされ水に浮いた薄い切片（試料）を、そのままスライドガラス（試料キャリア）で抄いあげる手法がある。このような手法の場合、試料の載置位置の微調整が難しく、位置合わせ用のマークが配置されるような外縁部近くに試料が載りやすい傾向がある。このような場合に、アライメントマーク付きシールを用いたり、アライメントマークをスタンプしたりすると、ステップ９０１では試料の載置位置を気にする必要がなくなり、ステップ９０５により、後から位置合わせ用のマークを備えさせることができる。この際、図８に示した推奨位置ガイド８１０を用いたＵＩを用いてシールの貼付を行うとよい。図１０Ａにこの場合のＵＩ画面８３０を示す。ＵＩ画面８３０には、試料キャリア（ここでは、長方形状のスライドガラス）像８２０、観察試料像８２１を含む観察画像が表示され、この画像に推奨位置ガイド８１０が重畳して表示されている。ユーザは、推奨位置ガイド８１０の表示部８１２に観察試料像８２１が含まれるように、推奨位置ガイド８１０を調整する。推奨位置ガイド８１０が調整できれば、ＵＩ画面８３０を見ながら、推奨位置ガイド８１０の３つの推奨位置範囲８１１のそれぞれの該当する試料キャリア上の位置にアライメントマーク付きシール６００を貼り付ける。あるいは、アライメントマークをスタンプする。これにより、試料キャリア上に載置された試料の位置に応じて、アライメント精度が期待できる位置にアライメントマークを配置できる。試料１２０の試料キャリア１２１への載置方法に合わせて、アライメントマーク付き試料キャリアとアライメントマーク付きシールまたはアライメントマークスタンプとを使い分けることも好ましい。
【００７３】  なお、観察画像の特徴的な構造を位置合わせ点とする場合に、同じＵＩを用いることもできる。その例を図１０Ｂに示す。ユーザは観察試料像８２１の角や試料キャリア像８２０上の傷の像８２２などの特徴的な構造が、推奨位置ガイド８１０の３つの推奨位置範囲８１１に含まれるように調整することで、アライメント精度が期待できる位置に位置合わせ点を設定することができる。
【００７４】  図９のフローの説明に戻る。ステップ９０６において、試料を載置した試料キャリア１２１について、試料キャリア上の全ての位置合わせ点の画像データと対応する視野情報（位置合わせ点の画像を取得したときに設定されていた倍率と試料移動機構１４５の座標位置）を有するデータ（以下、「マスターデータ」という）が作成済みであるかどうかを判断する。マスターデータが未作成の場合（初観察の場合）には、マスターデータを作成する（ステップ９０７）。マスターデータの作成については図１１を用いて後述する。マスターデータが作成済の場合（再観察の場合）には、マスターデータを用いて、本観察における位置合わせ点の視野情報を取得する（ステップ９０８）。再観察の場合は、初観察の場合とは、試料キャリアの試料ホルダ１４２への載置位置等のずれが生じる。このため、マスターデータにおける位置合わせ点の視野情報を再観察における視野情報に補正するものである。この処理の詳細は図１４において説明する。なお、ステップ９０８は、位置合わせ点の視野情報がマスターデータと一致する場合、あるいは完全に一致しなくてもユーザが微小な誤差として無視できる範囲であれば省略してもよい。その後、ユーザは試料の興味のある位置を観察する（ステップ９０９）。
【００７５】  マスターデータ作成のワークフローを図１１のフローチャートに示す。また、図１２にマスターデータを作成するＵＩ画面１２００の例を示す。図１１の処理は、ＵＩ画面１２００からのユーザの装置操作に基づき、アライメント処理部２６０にて行われる。
【００７６】  試料キャリア上の位置合わせ点間の相対距離は、試料キャリアの設計データなどから既知である場合と未知である場合がある。既知の場合の例としては、図５Ａに示したようなアライメントマーク付き試料キャリア５００のような場合に、アライメントマーク間の相対距離が設計データ等により与えられている場合である。ユーザは設計データなどに基づき位置合わせ点間の相対距離を入力するか、実際に光学顕微鏡１０４を制御して位置合わせ点間の相対距離を入力するかを、設計値／取得値選択ラジオボタン１２０１（図１２参照）により選択する（ステップ１１０１）。既知の相対距離情報がない場合、設計値／取得値選択ラジオボタン１２０１を「取得値」に設定する（ステップ１１０２）。
【００７７】  続いて、観察位置選択ラジオボタン１２１０をＮ点目に設定し（ステップ１１０３）、Ｎ点目のマークが視野に入るように試料移動機構及び光学系を制御する（ステップ１１０４）。現在の視野は、位置合わせ点選択ウィンドウ１２１５に表示される。位置合わせ点選択ウィンドウ１２１５に表示される画像をパターンマッチングに用いる画像データとして登録するため、そのために適切な大きさ、位置で表示されるように試料移動機構及び光学系を制御する。視野情報取得ボタン１２１２を押下することにより、パターンマッチングに用いる画像が確定する（ステップ１１０５）。
【００７８】  さらに、位置合わせ点を位置合わせ点選択ウィンドウ１２１５上で選択する（ステップ１１０６）。選択ウィンドウ１２１５上で選択した位置が選択位置カーソル１２２１で表示されるとともに、位置合わせ点間の座標から算出した（Ｎ−１）点目の位置合わせ点（なお、０点目を初期座標（ホームポジション）とする）との相対距離が対応する相対距離テキストボックス１２０３に表示される。相対距離は、試料移動機構１４５の座標及び選択ウィンドウ１２１５上における選択位置カーソル１２２１の座標に基づいて算出する。なお、アライメントマークにおいて位置合わせ点とする位置をあらかじめルール化しておくことで、画像処理により位置合わせ点を自動で設定してもよい。
【００７９】  また、各点間の位置関係を示すトップビュー１２１６にも、位置合わせ点として選択した位置が、試料移動機構１４５の座標に基づき、位置合わせ点マーク１２３１により表示される。この例では、トップビュー１２１６のマーク１２３１−０は初期座標位置を示し、マーク１２３１−１は１点目の位置合わせ点の位置を示すものである。
【００８０】  ３点目までステップ１１０３から１１０６を繰り返す（ステップ１１０７）した後、保存ボタン１２１３を押下し、取得したマスターデータをアライメントデータ管理部２６１に保存する（ステップ１１０８）。
【００８１】  なお、初期位置マーク５１０（図５Ｂ参照）が試料キャリアに設けられている場合には、Ｎ＝０として、初期位置マークに対してステップ１１０３〜１１０６を実行する。この場合、ステップ１１０６において、初期位置マーク５１０の初期座標（ホームポジション）からの相対距離が光学顕微鏡初期座標値テキストボックス１２０２に表示される。また、この場合、１点目の位置合わせ点の相対距離テキストボックス１２０３に入力される相対距離は、初期位置マーク５１０の位置合わせ点からの相対距離となる。
【００８２】  また、初期座標（ホームポジション）が設定されていない光学顕微鏡の場合には、１点目の位置合わせ点が基準となり、１点目の位置合わせ点から２点目の位置合わせ点への相対距離、２点目の位置合わせ点から３点目の位置合わせ点への相対距離が登録される。
【００８３】  一方、位置合わせ点間の相対距離が既知の場合、設計値／取得値選択ラジオボタン１２０１を「設計値」に設定し、この場合はＵＩ画面１２００から画像データ、設計データに基づく視野情報を入力する。具体的には、設計データに基づき初期座標位置、各点間の相対距離を相対距離テキストボックス１２０２、１２０３に入力し、各点の画像データを、その画像が取得された倍率等とともに画像登録ボタン１２０５により登録する。
【００８４】  図９により説明した光学顕微鏡による観察試料を行い、それと同じ観察位置に対して走査電子顕微鏡により相関観察を行う観察ワークフローを説明する。図１３は走査電子顕微鏡と光学顕微鏡間とのアライメントシステムにおいて、走査電子顕微鏡による相関観察のフローチャートである。
【００８５】  ステップ１００１：光学顕微鏡１０４で観察した試料キャリア１２１を走査電子顕微鏡１００用の試料ホルダ１２２に載置し、観察中にステージ１２３の移動で動かないように固定する。なお、試料キャリア１２１ないし試料１２０が導電性を有さない場合には本ステップの前に導電性を持たせるための前処理を行う。
【００８６】  ステップ１００２：試料キャリア１２１を固定した試料ホルダ１２２をステージ１２３に取り付ける。
【００８７】  ステップ１００３：走査電子顕微鏡１００の位置合わせ点の視野情報を取得する。この処理については図１４を用いて詳述する。
【００８８】  ステップ１００４：アライメント処理部２６０は、図９のステップ９０７またはステップ９０８で得られた光学顕微鏡の位置合わせ点の視野情報から求められる位置合わせ点の位置情報と倍率及び、図１３のステップ１００３で得られた走査電子顕微鏡の位置合わせ点の視野情報から求められる位置合わせ点の位置情報と倍率に基づき、光学顕微鏡の座標系と走査電子顕微鏡の座標系を変換する変換行列を求めるアライメントを実行する。
【００８９】  ステップ１００５：走査電子顕微鏡で観察を行う。このとき、ユーザは入力画像表示部２７１に表示される光学顕微鏡像に対して走査電子顕微鏡で観察したい視野を指定し、ステップ１００４で求めた変換行列を用いて視野情報算出部２６２が走査電子顕微鏡の視野情報に変換することにより、指定した視野を観察することができる。
【００９０】  図１４は、位置合わせ点の視野情報を取得するフローチャートであり、また、図１５に位置合わせ点の視野情報を取得し、アライメントを実行するＵＩ画面１４００の例を示す。図１４の処理は、ＵＩ画面１４００からのユーザの装置操作に基づき、位置合わせ点取得部２８０にて行われる。
【００９１】  まず、ＵＩ画面１４００は、光学顕微鏡（図９のステップ９０８）と走査電子顕微鏡（図１３のステップ１００３）の両方で使用するウィンドウであるため、どちらで使用するのか観察装置選択ラジオボタン１４０１で選択する。ここでは、走査電子顕微鏡での位置合わせ点での視野情報取得であるため、観察装置選択ラジオボタン１４０１を「電子顕微鏡」に設定する（ステップ１３０１，１３０２）。
【００９２】  読込みボタン１４０２を押下し、位置合わせ点の画像データおよび視野情報を読みこむ。光学顕微鏡での観察（図９のステップ９０９）での位置合わせ点がマスターデータそのものの場合（図９のステップ９０７）はマスターデータを、光学顕微鏡の位置合わせ点の視野情報を取得してマスターデータの視野情報を補正した場合（図９のステップ９０８）はマスターデータの画像データと補正した視野情報とを読みこむ。あるいは、再観察時においてもアライメントデータ管理部２６１に格納されているマスターデータを用いてもよい。このとき、各位置合わせ点の位置関係を示すトップビュー１２１６（図１２と同じ）も表示される。
【００９３】  次に、観察位置選択ラジオボタン１４２０をＮ点目に設定する（ステップ１３０４）。ステップ１３０３で読み込んだＮ点目の位置合わせ点の画像データは、位置合わせ点表示ウィンドウ１４３０に表示される。また、ステップ１３０３で読み込んだ位置合わせ点の画像データを基にアライメント処理部２６０は、回転方向のずれを認識し、視野情報を基に相対距離を算出し、電子顕微鏡のＮ点目の位置に試料移動機構１２５を移動する。移動後の座標は座標位置テキストボックス１４２１に表示され、移動後の視野が観察視野表示ウィンドウ１４４０に表示される。観察視野表示ウィンドウ１４４０に表示されるアライメント処理部２６０による自動制御で移動した後の視野範囲に位置合わせ点を含むアライメントマークが入っているかを判断する。アライメントマーク全域が視野範囲内に入っている場合は、アライメント処理部２６０が、アライメントマーク１２２０上の位置合わせ点１２２１に対応する位置合わせ点を自動で認識し、次の位置合わせ点の処理を自動で実行する（ステップ１３０５）。
【００９４】  一方、図１５の例のように、アライメントマーク全域が観察視野表示ウィンドウ１４４０に含まれない場合には、少なくともＮ点目の位置合わせ点１４４２が視野に入るように試料移動機構と光学系を制御し、視野情報取得ボタン１４２２を押下する。アライメント処理部２６０は観察装置の制御部に情報を問い合わせ、現在の観察視野における試料移動機構１２５の座標を取得する（ステップ１３０６）。
【００９５】  位置合わせ点表示ウィンドウ１４３０に表示されている位置合わせ点１２２１と同一の位置を観察視野表示ウィンドウ１４４０で選択する。選択位置に図１２と同様に位置合わせ点選択マークを表示するようにしてもよい。位置合わせ点１４４２の座標を試料移動機構１４５の座標及び観察視野表示ウィンドウ１４４０上における位置合わせ点１４４２の座標に基づいて算出し、座標位置テキストボックス１４２１を更新する（ステップ１３０７）。
【００９６】  ステップ１３０４からステップ１３０７を３点目の位置合わせ点まで繰り返し（ステップ１３０８）、保存ボタン１４０３を押下し、位置合わせ点の情報を保存する（ステップ１３０９）。これにより、光学顕微鏡観察時の位置合わせ点の視野情報と走査電子顕微鏡観察時の位置合わせ点の視野情報とがそれぞれ求まったので、アライメント実行ボタン１４０４を押下することにより、アライメントを実行する（図１３のステップ１００４）。これにより、光学顕微鏡の観察視野と走査電子顕微鏡の観察視野とを同じ二次元座標上に配置する（以下、マッピングするという）ことができる。
【００９７】  なお、再観察の場合に光学顕微鏡の位置合わせ点の視野情報を取得する場合（図９におけるステップ９０８）も図１４の処理と同様である。繰り返しの説明は省略するが、本実施例では共通のＵＩ画面１４００を使用しているため、この場合は観察装置選択ラジオボタン１４０１を「光学顕微鏡」に設定する（ステップ１３２０）。
【００９８】  図１６は入力画像表示部２７１（図２参照）のＵＩ例である。ユーザはウィンドウ１５００に表示されるマッピング像をみながら相関観察を実施する。
【００９９】  図９のステップ９０９において光学顕微鏡１０４で取得した画像情報と視野情報は光学顕微鏡制御部１５１からアライメント制御部１５３に自動で通信により送付される。アライメント処理部２６０は送られてきた画像をマッピングし、入力画像表示部２７１（ウィンドウ１５００）に表示する。
【０１００】  アライメント完了後はウィンドウ１５００に表示されるマッピング像をみながら、観察を行う。アライメント制御部１５３に送られた光学顕微鏡像は観察範囲全域を示すトップビュー１５０１上に配置される。トップビュー１５０１上で任意の観察したい視野範囲を指定することにより、指定した視野範囲の光学顕微鏡像が仮想視野ウィンドウ１５０２に表示される。これとともに、アライメント処理部２６０は走査電子顕微鏡を制御し、自動で同一視野を観察し、走査電子顕微鏡観察像描画部２４１に表示する。これにより、仮想視野ウィンドウ１５０２に表示された画像と走査電子顕微鏡観察像描画部２４１に表示された画像を比較することで相関観察が可能になる。
【０１０１】  さらに、走査電子顕微鏡制御部１５２からアライメント制御部１５３の画像入力部２５０と視野情報入力部２５１へのパスを設け、走査電子顕微鏡１００で取得した走査電子顕微鏡像と対応する視野情報（図１３のステップ１００５）をアライメント制御部１５３に自動で通信により送付するようにしてもよい。これにより、電子顕微鏡像と光学顕微鏡像とを重ね合わせて表示することが可能となり、ユーザは更に直感的な相関観察が可能となる。図１６はその場合のＵＩ画面１５００の表示例を示している。また、画像入力部２５０と視野情報入力部２５１から走査電子顕微鏡制御部１５２の電子顕微鏡観察像描画部２４１へのパスを用意し、電子顕微鏡の観察像と光学顕微鏡像を重ねて表示してもよい。電子顕微鏡で観察する際には光学顕微鏡像は取得した静止画像であるが、電子顕微鏡は観察像であるため、視野が微妙に一致してなかった際にも電子顕微鏡の試料移動機構や光学系を制御することで、同一視野を特定することができる。電子顕微鏡はノイズが少ない高画質の画像を得る場合、遅く走査する必要があり、画像の取得に時間を要する場合があるため、同一視野を先に断定することで取り直しがなく、効率的に相関観察をすることができる。
【０１０２】  アライメント制御部１５３に送られた光学顕微鏡像と電子顕微鏡像とは、画像リスト１５０３に画像別に登録・管理される。画像リスト１５０３には、光学顕微鏡像１５２１ａ、電子顕微鏡像１５２２ａがサムネイル画像として表示されている。ユーザに興味のある領域をマウスドラッグなどの操作によりトップビュー１５０１上で領域を指定させ、指定された領域を仮想視野ウィンドウ１５０２に表示する。指定された領域１５１２をトップビュー上に表示することで、ユーザは全体のどの領域をみているか、トップビュー１５０１をみることで容易に認識できる。また、仮想視野ウィンドウ１５０２には指定された領域の光学顕微鏡像１５２１ｂ及び電子顕微鏡像１５２２ｂが重畳して表示される。重畳された画像のレイヤー関係は配置順序変更ボタン１５４１を使用し、前面、背面の位置関係を調整可能であり、また、重畳された画像の透過度や明るさなどを画像補正スライダ１５０４で編集することも可能である。
【０１０３】  このように画像同士を重畳する場合には、重畳する画像処理の中に画像取得時のアフィン変換の誤差を吸収する機能を設けてもよい。例えば、電子顕微鏡像を重畳する場合には、画像を個別に選択し、水平移動、回転、拡大・縮小ができるようにして重畳してもよいし、画像同士が重畳するように、ユーザに水平移動、回転、拡大・縮小操作をさせる入力部を設け、その変化量をアライメントの誤差成分（平行移動、回転、拡大・縮小）として、オフセットする処理をアライメント処理部２６０に設けてもよい。また、単純に平行移動、回転、拡大・縮小をオフセットとしてテキストボックスから入力するような入力部を設けてもよい。また、特徴点マッチング等の画像処理を用いることで画像を変形させてもよい。
【０１０４】  以上、実施の形態を具体的に説明したが、本発明は記載された実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０５】  例えば、アライメントするための手法としては、アフィン変換に限定されるものではなく、２次元の座標系を変換できる手法であればよい。平行移動と回転だけを補正するヘルマート変換が使用できる場合もある。例えば、同一顕微鏡での再観察のように倍率が一致する場合やスケーリングの補正が必ずしも必要ではない場合である。例えば、視野情報の機械的な誤差が大きかったり、光学顕微鏡での観察から電子顕微鏡での観察との間で試料１２０が大きく変形しまったりするような場合には、アフィン変換により理論上一致する視野に試料移動機構１２５を制御しても、期待した視野が収まる可能性は低い。そのような場合には、加えて、誤差や変形の度合いを考慮した倍率で運用することが望ましい。
【０１０６】  また、複数のアライメントマークではなく、１つのアライメントマークに対して複数の位置合わせ点を設定してアライメントしてもよい。例えば、回転方向が識別可能なマークを用い、マーク内で２点ないし３点の位置関係を認識し、ヘルマート変換ないしアフィン変換行列を求めることで回転角度を求めた後に１点目を原点とした相対座標で試料移動機構１２５を移動する。逆に４以上のアライメントマークを利用してもよい。細胞切片のような電子ビームによるダメージを受けて縮小しやすい試料や荷電粒子線装置で観察する前に前処理が必要な試料は、不均一で局所的な変形がおきやすい。平均的な縮小であれば全体をカバーする３点に基づくアフィン変換行列によりアライメント可能であるが、局所的な誤差は吸収が難しい。このため、４点以上の位置合わせ点を用意し、その中の３点の組み合わせによるアフィン変換行列によりアライメントを行うようにしてもよい。
【０１０７】  また、視野情報における座標データとしては、観察装置の試料移動機構の座標データ、画像データのピクセル位置、ピクセルサイズから算出してもよい。位置合わせのためにテンプレートマッチングを行っているが、これはマークに汎用性を持たせられる利点がある。これに対して、アライメントマークを専用のマークとし、そのマーク形状に特化した画像処理としてもよい。また、予めノイズやフォーカスずれといったマークの像を判別しにくくする各種要因とマークを回転させた組み合わせを学習データとして用意し、機械学習や深層学習で作成した判別器を使用することで、アライメントマークを抽出してもよい。
【０１０８】  さらに、アライメントシステムを構成する荷電粒子線装置は走査電子顕微鏡に限られない。本発明に係る荷電粒子線装置は、試料上の観察位置を任意に設定可能な試料移動機構と、任意の視野範囲を設定可能な電子光学系を備えており、試料に荷電粒子線を照射して試料の観察像を取得する際、観察時の倍率といった当該視野範囲の寸法情報が計算可能な観察条件と試料移動機構の座標情報を取得できるものであればよい。例えば、走査イオン顕微鏡や走査透過電子顕微鏡や透過電子顕微鏡、これらと試料加工装置との複合装置、またはこれらを応用した解析・検査装置等であってもよい。
【０１０９】  また、アライメントシステムを構成する撮像装置としては光学顕微鏡に限られない。本発明に係る撮像装置は、観察像の画像データを取得する手段を有しておればよく、試料移動機構の有無や明視野、暗視野、位相差、微分干渉、偏向、蛍光観察法といった観察手法の他、正立型、倒立型といった形状にも限定されない。例えば生物顕微鏡、金属顕微鏡、紫外線顕微鏡、赤外線顕微鏡、測定顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡 、荷電粒子線装置、または荷電粒子線装置以外のＸ線を使用した撮像装置、超音波による撮像装置、核磁気共鳴画像法による撮像装置、走査型プローブ顕微鏡、これらと試料加工装置との複合装置、またはこれらを応用した解析・検査装置等も含まれる。研究、工業用途の撮像装置を例に挙げたが、一般的なデジタルカメラでも適用可能である。
【０１１０】  試料キャリアに付されるアライメントマークやアライメントマーク付きシールは、アライメントシステムを構成する観察装置、撮像装置に応じて種々の変形がなされうる。例えば、透過光で観察する生物顕微鏡や共焦点レーザー顕微鏡との相関観察を目的とする場合、試料キャリア１２１がガラスのように光学的に透過する材料であれば、部分的に印刷や蒸着をして光学的に不透過なマークを形成してもよく、試料キャリア１２１が光学的に非透過な材料であれば、打ち抜きをして光学的に透過することで認識できるマークを形成してもよい。また、共焦点レーザー顕微鏡では、焦点位置を変更することで深さ方向の観察が可能である。また、集束イオンビーム／電子ビーム加工装置の場合は、試料１２０表面を物理的に削りながら深さ方向の観察をすることができる。このような観察装置間の相関観察を目的に、厚みを持たせた印刷や蒸着、刻印を行ってもよい。また、蛍光観察可能な観察装置との相関観察を目的に、蛍光物質を含む材料で印刷、蒸着、スタンプしてもよい。また、測定顕微鏡やレーザー顕微鏡などの高さ方向の相関観察を目的に、厚みをもたせた印刷、蒸着をしてもよいし、刻設して凹凸をもつマークとしてもよい。
【０１１１】  さらに、レーザー顕微鏡などで試料表面の高さ方向の情報が取得可能な場合、平面での座標、相対距離に加え、高さ方向の情報も視野情報として取得し、走査電子顕微鏡１００の試料移動機構１２５の高さ方向の移動制御ないし、電子光学系１１２を制御することで焦点位置を調整してもよい。これにより、ユーザは、常にフォーカスがあった相関観察が可能となり、観察の効率が向上し作業時間を短縮することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１２】１００：走査電子顕微鏡、１０１：鏡筒、１０２：試料室、１０３：システム制御部、１０４：光学顕微鏡、１１０：電子ビーム、１１１：電子銃、１１２：電子光学系、１２０：試料、１２１：試料支持部材、１２２：電子顕微鏡用試料ホルダ、１２３：電子顕微鏡試料ステージ、１３１：検出器、１４０：対物レンズ、１４１：撮像素子、１４２：光学顕微鏡用試料ホルダ、１４３：光学顕微鏡用試料ステージ、１５１：光学顕微鏡制御部、１５２：電子顕微鏡制御部、１５３：アライメント制御部、４００：コースマーク、４０１：ファインマーク、５００：アライメントマーク付き試料キャリア、５０１：アライメントマーク、５０２：グリッドパターン、５０３：番地マーク、５０４：表裏・方向識別マーク、５０５：回転方向合わせマーク、５０６：回転補正用マーク、５１０：初期位置マーク、６００：アライメントマーク付きシール、７００：試料ホルダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月15日(2021.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図９により説明した光学顕微鏡による試料観察を行い、それと同じ観察位置に対して走査電子顕微鏡により相関観察を行う観察ワークフローを説明する。図１３は走査電子顕微鏡と光学顕微鏡間とのアライメントシステムにおいて、走査電子顕微鏡による相関観察のフローチャートである。
【国際調査報告】
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