荷電粒子線装置
【課題】近年、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置はユーザの裾野が広がっている。そのユーザの誰もが手動調整技術を習得することが求められているが、観察のためのパラメータ全てを適切な値に調整することは非常に困難である。このため初心者にとっては装置の性能を十分に発揮させることが難しかった。本発明は誰もが容易に手動調整技術を習得するためのパラメータ調整練習機能を備えた荷電粒子線装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】上記課題を解決するため、フォーカス調整および非点調整の練習手段を設ける。ユーザの操作に応じて対物レンズのフォーカス条件とＸ方向非点補正器とＹ方向非点補正器の制御条件を設定し、設定されたフォーカス条件とＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の組に応じて、当該制御条件に対応した練習用画像を記憶装置から読み出し、画面に表示することを特徴とする。
【解決手段】上記課題を解決するため、フォーカス調整および非点調整の練習手段を設ける。ユーザの操作に応じて対物レンズのフォーカス条件とＸ方向非点補正器とＹ方向非点補正器の制御条件を設定し、設定されたフォーカス条件とＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の組に応じて、当該制御条件に対応した練習用画像を記憶装置から読み出し、画面に表示することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置の荷電粒子ビーム調整技術の習得を補助する機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、試料上の所望の領域（視野）に荷電粒子ビームを走査し、当該走査領域から放出される荷電粒子信号を走査位置と対応して記録することで、観察場所の画像を取得する。試料上でのビーム径およびビーム形状が像質に大きく影響するため、装置使用者はフォーカス調整および非点（スティグマ）調整を実施する。非点調整にはＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の２つのパラメータ調整が必要なため、フォーカス調整と合わせて調整すべきパラメータは３つとなる。３つのパラメータ調整の実施は容易ではなく、取得画像の像質が装置使用者の習熟度に依存する要因の一つである。そのためオートフォーカスやオートスティグマといった自動調整機能の開発が進み、特定の試料を対象にした検査装置や計測装置では実際に使用されている。しかしながら、観察試料が広範囲に及ぶ汎用性の高い装置では自動調整に失敗することも多く、自動調整機能はほとんど使われていない。したがって装置使用者は、できるだけ早く手動調整技術を習得することを要求されている。
【０００３】
特許文献１では、習得の困難な収差補正の技術を習得し、その手順を理解することを容易にする目的で、荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像の表示方法及び装置を提案している。
【０００４】
特許文献２では、走査電子顕微鏡の電子線ビームの焦点位置、レンズ強度を可視化して表示することで、装置機能の理解を助けることを目的とした装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２４６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置は高価で、専門家のみが使用するものであった。しかし近年は、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置が限られた人だけが使用する特別な装置でなくなってきたことで、ユーザの裾野が広がっている。そのユーザの誰もが手動調整技術を習得することが求められているが、観察のためのパラメータ全てを適切な値に調整することは非常に困難な状況である。それにもかかわらず従来、パラメータ調整技術は装置の操作経験を積むことで習得するしかなく、初心者にとっては装置の性能を十分に発揮させることが難しかった。
【０００７】
特にフォーカス条件、非点補正条件は観察に必須であるにもかかわらず、上述したように同時に調整しなければいけないパラメータが３つもあるため、熟練者以外のユーザにとっては調整が困難であった。
【０００８】
さらに、フォーカス、非点補正以外のパラメータであれば、あらかじめ熟練者が設定しておくことで対応可能であるが、フォーカス条件と非点補正条件は常に調整する必要がある。しかもこれらのパラメータは取得画像の画質に大きな影響を及ぼす。
【０００９】
本発明は誰もが容易に手動調整技術を習得するためのパラメータ調整練習手段を備えた荷電粒子線装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、フォーカス調整および非点調整の練習機能を荷電粒子線装置に備え付ける。
【００１１】
ユーザの操作に応じて対物レンズのフォーカス条件とＸ方向非点補正器とＹ方向非点補正器の制御条件を設定し、設定されたフォーカス条件とＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の組に応じて、当該制御条件に対応した練習用画像を記憶装置から読み出し、画面に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により調整の手順と方針を容易に理解できるようになるため、容易に手動調整技術を習得できるようになる。よって初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による走査電子顕微鏡の概略構成図。
【図２】手動操作盤の概略構成図。
【図３】実施例１のフォーカス・非点調整練習のフローチャート。
【図４】フォーカス・非点調整練習機能を備えたコンピュータの機能ブロック図。
【図５】練習用画像を表示するＧＵＩ。
【図６】調整パラメータ空間における調整経路図。
【図７】実施例２のフォーカス・非点調整練習のフローチャート。
【図８】調整パラメータ空間における画像準備領域を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
以下に説明する実施例では、フォーカス調整および非点補正条件の調整を必要とする荷電粒子線装置の一態様として、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例にとって説明するが、これに限られることはなく、例えば、液体金属イオン源や気体イオン源から放出されるイオンビームを試料に照射する集束イオンビーム（Focused Ion Beam）装置に適用することも可能である。
【００１６】
以下の実施例は荷電粒子線装置に観察条件の調整を練習するための練習機能が備えられている例を示すが、これらの機能はプログラムによって動作し、練習専用機などの荷電粒子線装置とは別に設けられたコンピュータによって実現されてもよい。プログラムによって実現される場合には既存の荷電粒子線装置をアップグレードし、本発明の練習機能を備えるようにすることも可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明による走査電子顕微鏡の一例を示す概略構成図である。電子銃１から放射した一次電子ビーム２は、収束レンズ３及び対物レンズ８によって収束され、上段偏向器６と下段偏向器７によって試料９上で走査される。試料９から発生した信号電子は検出器１０で検出され、走査位置に対応して記録された信号が画像表示装置１８に表示される。試料９上に一次電子ビーム２を点状に集束するため、Ｘ方向非点補正器４、Ｙ方向非点補正器５が設けられ、これらの制御条件を調整することで非点収差補正ができる。また収束レンズ３または対物レンズ８の励磁強度を調整することで試料上にフォーカスを合わせることができる。以上の電子光学系は走査電子顕微鏡カラム１００に収められている。また、これらは高電圧制御回路１１、集束レンズ制御回路１２、Ｘ方向非点補正器制御回路１３、Ｙ方向非点補正器制御回路１４、偏向器制御回路１５、対物レンズ制御回路１６、検出信号制御回路１７を通して、コンピュータ１９から制御されている。各制御回路は別々に設けられていても、一つの基板に設けられていてもよく、またコンピュータ１９に含まれていてもよい。コンピュータ１９には画像表示装置１８、手動操作盤２０、記憶装置２１、メモリー２２が接続されている。手動操作盤２０を通して、装置のユーザは対物レンズ８のフォーカス条件、Ｘ方向非点補正器４、Ｙ方向非点補正器５の非点補正条件を調整する。本実施例における練習用画像は記憶装置２１に予め保存されている。またコンピュータ１９がネットワークに接続されていれば、当該ネットワークに接続された別の記憶装置に練習用画像が記憶されていてもよい。
【００１８】
ここで、練習用画像とは以下で説明する練習機能においてユーザの操作に応じて表示される画像をいい、各練習用画像はフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の３つからなるパラメータの組と対応付けられて予め記憶されたものである。すなわち、練習用画像とは、当該練習用画像に対応付けられたパラメータの組で荷電粒子線装置を制御して荷電粒子線照射によって画像取得した場合に得られることが予想される画像ということもできる。練習用画像はそれぞれのパラメータの組からなる条件下で実際に荷電粒子線を照射することで予め取得されたものであってもよいし、シミュレーションにより予め求められたものであってもよい。
【００１９】
最適なフォーカス条件、非点補正条件は試料ごとに異なっており、ユーザは試料を交換するたびにこれらを最適値に調整することが必要となる。また同一試料であっても観察視野が異なると最適なフォーカス条件、非点補正条件は異なる。ユーザは画像表示装置１８に表示された画像を見ながら、手動操作盤２０を操作してフォーカス調整と非点補正条件調整を実施する。
【００２０】
図２に手動操作盤２０の一例を示した。フォーカス調整つまみ３１は一般的に対物レンズ８に接続されているが、収束レンズ３に接続されていてもフォーカス調整可能である。Ｘ方向非点補正条件調整つまみ３２とＹ方向非点補正条件調整つまみ３３は、コンピュータおよびそれぞれの制御回路を通して、それぞれＸ方向非点補正器４とＹ方向非点補正器５に接続されている。なお、本実施例を含め以下の実施例では手動操作盤２０によってフォーカス条件、または非点補正条件の調整をするようにしているが、これに限られず、例えばコンピュータ１９に接続された汎用のマウスやキーボードを用いてもよい。
【００２１】
走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置による良質な画像取得には、フォーカス調整と２種類の非点調整の、最低でも合計３パラメータの手動調整が必要となる。このため明確な方針を持たない調整で最適値に到達するのは困難であり、取得画像の像質に大きな個人差が存在する原因となっている。
【００２２】
また、試料に電子線を長時間照射することで試料が破壊されることもあり、手早く最適な条件に調整する必要がある。しかし従来は走査電子顕微鏡を始めとする荷電粒子線装置は主に専門家が使用するものであって、画像取得のために最低限必要なこれらのパラメータに着目した練習機能は存在しなかった。
【００２３】
前述の特許文献１は専門家でも技術習得が困難な収差補正の技術習得補助を目的としてシミュレーションを活用するものである。画像取得時に調整が必須となるこれら３つのパラメータに着目したものではない。また練習用画像が手動操作盤２０の操作に応じて変化する速度が実際の操作と同一であることが望ましいが、特許文献１のようにパラメータごとにシミュレーションを繰り返していては応答速度の確保は困難である。
【００２４】
以下、図３から図５を用いて本実施例のパラメータ練習機能を備えた荷電粒子線装置を説明する。
【００２５】
コンピュータ１９上でフォーカス・非点調整の練習機能をオンにすると通常の観察モードから練習モードに切り替わる。本実施例では荷電粒子線装置自体が練習機能を備えているため当該切替手段を設けているが、プログラムにより練習専用機など他のコンピュータ等で実行する場合には切替手段は設けなくてもよい。
【００２６】
フォーカス・非点調整の練習機能が開始される（図３のステップ３１）と、手動操作盤２０と走査電子顕微鏡カラム１００との接続は切断される。切断しないと調整練習のため荷電粒子線を実際に照射することになり、装置の故障や試料の破壊につながるからである。
【００２７】
次に、初期状態の練習用画像が表示される（図３のステップ３２）。初期状態の練習用画像は練習用画像取得部４３が記憶装置２１から読み出し、画像表示装置１８に出力することで表示される。初期状態の練習用画像とはユーザによる調整が行われる前に表示される練習用画像のことをいう。つまり、このとき表示される練習用画像はフォーカス条件、または非点補正条件が最適値になっていないので、良質な画像ではない。初期状態は予めいくつかの画像に固定されていてもよいし、練習機能の開始に伴い無作為に選択されてもよい。
【００２８】
ユーザがフォーカス調整つまみ３１、Ｘ方向非点補正条件調整つまみ３２、Ｙ方向非点補正条件調整つまみ３３を動かすと、手動操作盤２０からコンピュータ１９を通して各制御回路に対してユーザによって調整されたフォーカス条件、非点補正条件にするための制御信号が送られる（図３のステップ３３）。制御信号読取部４１はこの制御信号を読み取り、練習用画像取得部４３、評価部４４に送信する。通常の試料を観察するモードでは手動操作盤２０から出力された制御信号は、制御信号読取部４１、および制御信号送信部４２を通して各制御回路へと出力されるが、練習機能をオンにしている状態では試料に荷電粒子線を照射する必要がないので、制御信号読取部４１は制御信号送信部４２および各制御回路（図４の点線矢印部分）に対して制御信号を出力する必要がない。
【００２９】
記憶装置２１には、予め定められた複数のフォーカス条件およびＸ／Ｙの非点補正条件の３つのパラメータの組に対して、それぞれ画像が保存されている。コンピュータ１９に含まれる練習用画像取得部４３は、ユーザによって調整されたフォーカス条件、Ｘ／Ｙの非点補正条件に対応した画像を記憶装置２１から取得し、画像表示装置１８にリアルタイムに表示する（図３のステップ３４）。本実施例では各パラメータの組に対応した練習用画像を予め記憶しておくことで、ユーザの調整の都度シミュレーションする必要がなくなり、リアルタイムに表示することができ、荷電粒子線照射時の操作感に近い感覚で練習することが可能となる。
【００３０】
ここで、図５を用いて、画像表示装置１８に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）について説明する。
【００３１】
コンピュータ１９上でフォーカス・非点調整の練習機能をオンにすると練習用ＧＵＩ５０が表示される。練習用画像表示部５１には調整パラメータに対応した練習用画像が表示され、ユーザが調整したパラメータに対応した画像が表示される。
【００３２】
このときユーザが最適値であると判断したフォーカス条件、非点補正条件が本当に最適値であるかわからないので、ＧＵＩ画面上のボタン操作などによってユーザがフォーカス調整を終了した意思をコンピュータへ伝えたときに、予め定められた最適値における画像を表示するのがよい。これによってオペレータはどのように見える画像が最適画像なのかを認識しやすくなる。この際、ユーザが調整終了と判断したときに表示されている画像と最適パラメータセットにおける画像（以下、理想画像という）とを対比して表示されるようにするとよい。
【００３３】
または、本当に最適値に調整できているかの評価を行うのがよい。本実施例では、評価部４４がコンピュータ１９に設けられている。評価部４４は調整終了と判断された時点におけるパラメータの組と予め最適値として定められているパラメータの組（最適パラメータセット）とを比較する。評価部４４はユーザが調整終了と判断したときに設定されているパラメータの組を制御信号読取部４１から読み取り、読み取ったパラメータの組と最適パラメータセットとが合致するかを判断し、結果を画像表示装置１８に出力する。最適パラメータセットはいわゆる正解値として用いられ、１つの初期状態の練習用画像に対して１組に決まるものである。
【００３４】
予め最適値として定められているパラメータの組は記憶装置２１から読み出してもよいし、評価部４４内部のメモリー（図示省略）に記憶されていてもよい。出力としてはこれらのずれを表示してもよいし、これらのずれを点数化して結果を表示してもよい。または○×などを表示することにより合否判定してもよい。ユーザが最適値に調整できたと判断し、採点ボタン５２を押すと、採点用ＧＵＩ５３が表示される。ユーザが最適値に調整できたと判断した調整終了画像が調整終了画像表示部５５に、実際の最適値である理想画像が理想画像表示部５６に比較表示され、合否表示部５４に点数もしくは○×などを表示する。
【００３５】
評価部４４による評価により調整未完了と判断された場合には再度調整するようにユーザに促す画面を表示してもよい。戻るボタン５７を押せば練習用ＧＵＩ５０に戻り再び調整練習を実行することができる。終了ボタン５８を押すと練習機能は終了する（図３のステップ３６）。
【００３６】
調整経路を視覚的に示すために、フォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の３つのパラメータを軸としたグラフを図６に示した。以後このグラフで表される空間を調整パラメータ空間と呼ぶこととする。図６の空間上の各座標は３つのパラメータの組を表す。初期パラメータセット６１からフォーカス調整経路６２、Ｘ方向非点調整経路６３、Ｙ方向非点調整経路６４を経由して最適パラメータセット６５へ到達することで調整終了となる。ここに示した調整経路は最短のものであって、ユーザは通常試行錯誤しながらフォーカス条件、Ｘ／Ｙ方向非点補正条件を調整するので、この経路上の画像を準備しているだけでは調整練習はできない。理想的には図６に示す３次元空間の各座標において、その座標値に対応するパラメータの組で荷電粒子線を照射した場合に取得されることが予想される練習用画像を、予め記憶装置に用意しておくのがよい。
【００３７】
以上、本実施例に説明した、フォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件の調整練習手段を備えた荷電粒子線装置を用いることにより、初心者のユーザであっても調整の手順と方針を容易に理解でき、容易に手動調整技術を習得できるようになる。また、誰でも一定の方針でフォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件を調整できるようになるので、取得画像の質に個人差がなくなり、初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。
【実施例２】
【００３８】
実施例１では調整パラメータ空間に含まれる各点、すなわち全てのパラメータの組に対して練習用画像を予め記憶する構成とした。しかし、記憶装置２１の容量には制限があり、選択できるパラメータ全ての組み合わせに対して練習用画像を準備しておくのは現実的でない。また、１回の練習に前述の調整パラメータ空間のすべての座標点に対応して容易された練習用画像を用いるわけではなく、練習用画像の利用効率の点からも現実的ではない。
【００３９】
そこで、本実施例ではフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の調整手順を限定する。これによって練習機能において用いられる練習用画像が限定されるため、全てのパラメータの組に対して練習用画像を用意する必要はなく記憶容量は少なくてすむ。
【００４０】
さらに調整手順を定めないと３つのパラメータを同時に変化させることになり初心者にとっては特に調整が困難になる。調整手順を定めることで初心者であっても明確な方針に基づいて調整をすることができるので、取得画像の画質に個人差がなくなり、誰でも一定の画質の画像を取得することができる。
【００４１】
以下、実施例１と同様の部分は説明を省略する。
【００４２】
図７ではフォーカス調整、Ｘ方向非点調整、Ｙ方向非点調整の順としたが、Ｘ方向非点調整とＹ方向非点調整の順は逆でもよい。フォーカス調整済の状態で非点調整すると最適条件で像がシャープになるので調整しやすいが、フォーカス未調整のまま非点調整すると最適条件では像がぼやけるため調整が難しい。したがってフォーカス調整は第一に実施する必要がある。
【００４３】
以下、図７，図８を用いて本実施例について説明する。
【００４４】
図７において初期状態の練習用画像を表示するまで（図７のステップ３１，３２）は実施例１と同様である。本実施例では次に調整するパラメータをフォーカス条件に限定している。ユーザが手動操作盤２０のフォーカス調整つまみ３１を操作する（図７のステップ７１）と、実施例１と同様、ユーザが操作したフォーカス条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７２）。
【００４５】
表示された練習用画像をユーザは確認し、フォーカス条件調整が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しフォーカス調整を行う。なお、フォーカス調整中はＸ方向およびＹ方向の非点補正条件は初期状態のまま固定される。
【００４６】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のフォーカス条件調整の練習用画像準備領域８１に含まれる画像である。
【００４７】
ユーザがフォーカス条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがフォーカス調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７３）。コンピュータ１９の評価部４４によってフォーカス条件が最適値になっていると判断されれば次のステップに進む。フォーカス条件が最適値になっていない場合には、評価部４４は再度フォーカス条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００４８】
フォーカス条件調整が終了すると、次にＸ方向の非点補正条件を調整する（図７のステップ７４）旨のメッセージを画像表示装置１８に表示する。
【００４９】
ユーザが手動操作盤２０のＸ方向非点補正条件調整つまみ３２を操作すると、実施例１と同様、ユーザが操作したＸ方向非点補正条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７５）。
【００５０】
表示された練習用画像をユーザは確認し、フォーカス条件調整が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しフォーカス調整を行う。なお、このステップでは既にフォーカス条件の調整は最適値に設定されていることが保証されているので、フォーカス条件は最適値に固定、かつＹ方向の非点補正条件は初期状態に固定して、Ｘ方向の非点補正条件のみを調整可能とする。
【００５１】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のＸ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８２に含まれる画像である。なお、図８ではＸ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８２が直線で表されているが、フォーカス条件調整ステップにおける調整誤差も考慮して、ある程度の幅を持った領域であってもよい。
【００５２】
ユーザがＸ方向の非点補正条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがＸ方向の非点補正条件調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７６）。コンピュータ１９の評価部４４によってＸ方向の非点補正条件が最適値になっていると判断されれば次のステップに進む。Ｘ方向の非点補正条件が最適値になっていない場合には、再度Ｘ方向の非点補正条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００５３】
Ｘ方向の非点補正条件の調整が終了すると、次にＹ方向の非点補正条件を調整する（図７のステップ７７）旨のメッセージを画像表示装置１８に表示する。
【００５４】
ユーザが手動操作盤２０のＹ方向非点補正条件調整つまみ３３を操作すると、実施例１と同様、ユーザが操作したＹ方向非点補正条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７８）。
【００５５】
表示された練習用画像をユーザは確認し、Ｙ方向非点補正条件が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しＹ方向非点補正条件を調整する。なお、このステップでは既にフォーカス条件及びＸ方向非点補正条件は最適値に設定されていることが保証されているので、フォーカス条件及びＸ方向非点補正条件は最適値に固定して、Ｙ方向の非点補正条件のみを調整可能とする。
【００５６】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のＹ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８３に含まれる画像である。なお、図８ではＹ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８３が直線で表されているが、フォーカス条件調整ステップおよびＸ方向非点補正条件調整ステップにおける調整誤差も考慮して、ある程度の幅を持った領域であってもよい。
【００５７】
ユーザがＹ方向の非点補正条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがＹ方向の非点補正条件調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７９）。コンピュータ１９の評価部４４によってＹ方向の非点補正条件が最適値になっていると判断されればすべてのパラメータの調整が最適値となっているので、フォーカス条件・非点補正条件練習モードを終了する（図７のステップ３６）。Ｙ方向の非点補正条件が最適値になっていない場合には、再度Ｙ方向の非点補正条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００５８】
以上、本実施例のように調整手順を予め決定しておくことで、ユーザは調整に際してどのような順番で調整を行えばよいかが明確となり、誰でも一定の方針でフォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件を調整できるようになる。これによって、取得画像の質に個人差がなくなり、初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。さらに、練習機能において用いられる練習用画像が限定されるため、練習用画像を保存する記憶装置の記憶容量は少なくてすむ。
【実施例３】
【００５９】
実施例１，２ではユーザの操作に応じて記憶装置２１から適切な練習用画像を読み出して表示していたが、通常記憶装置はハードディスク等の大容量装置が用いられることが多く、このような装置は読み出し速度が遅い。このため、操作つまみを回したときに画像表示装置１８に表示される画像が遅れて表示される。したがってユーザの操作に対する追従性が悪くなり、実際の操作感と異なるため技術習得が遅れる。この点で、特許文献１のように操作ごとにシミュレーションを実施するとシミュレーションにある程度の時間を要するため適切でない。
【００６０】
本実施例では、できるだけリアルタイム性を確保するために、練習用画像はすべて高速アクセス可能なメモリー２２に記憶装置２１から転送しておく。転送は練習モードの開始とともに行うのが好ましい。
【００６１】
装置構成や、練習モードのフローは実施例１，２と同様のため説明を省略する。
【００６２】
さらに本実施例を実施例２と組み合わせた場合には、フォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の順に調整を実施するので、練習用画像の全てを一度にメモリー２２に転送する必要はなく、フォーカス条件調整の練習用画像準備領域８１に含まれる画像群、Ｘ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域８２に含まれる画像群、Ｙ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域８３に含まれる画像群の３つの画像群に分割して、それぞれ前のステップの調整が終了した段階で、転送可能である。
【００６３】
以上、本実施例を実施例１，２と組み合わせることで、ユーザの操作に対する追従性が良くなり、実際に試料を観察するときのような操作感を得ることができ、練習効率が上がる。
【実施例４】
【００６４】
実施例１から３では初期状態の練習用画像は固定または、無作為に選択されている。しかし、図４，図８に示される初期パラメータセット６１が最適パラメータセット６５から離れているほど調整は難しくなる。上述したとおり、近年荷電粒子線装置のユーザの裾野は広がっており、幅広いレベルのユーザが存在する。よって全てのユーザに同じ難易度の練習モードを提供することは必ずしも適切とはいえない。
【００６５】
そこで本実施例では、調整難易度を選択可能とし、調整難易度に応じて初期パラメータセット６１を準備する。すなわち、調整難易度が高いモードが選択されたときは図４，図８の調整パラメータ空間において、最適パラメータセット６５からの距離が遠い点を初期パラメータセット６１として設定する。逆に、調整難易度が低いモードが選択されたときは最適パラメータセット６５からの距離が近い点を初期パラメータセット６１として設定する。
【００６６】
このようにして設定された初期パラメータセット６１ごとに図８に示されるような練習用画像準備領域が定まるので、これらの領域に含まれる練習用画像を準備する必要が生じる。ここで初期パラメータセット６１を練習用画像準備領域８１，８２，８３に含まれるパラメータの組から選択するようにすれば、初期パラメータセット６１が変更されても同じ練習用画像群を使えるため、新たに練習用画像を準備する必要はない。
【００６７】
また、練習用画像として、どのような対象物の画像に対して調整するかによっても印象が異なる。すなわち、ユーザは常に標準試料を観察したいわけではなく、標準試料とは異なる種類の試料を観察するので、標準試料の画像で最適値に調整することができるようになったとしても完全にパラメータ調整技術を習得したとはいえない。よって、複数種類の試料に対して取得した画像、あるいは複数種類の試料に対して予めシミュレーションで形成した画像を、練習用画像として準備しておくのが好ましい。
【００６８】
練習用画像として準備した試料ごとにパラメータ調整空間が形成される。よって、それぞれの試料ごとに、実施例１から３で説明したようなフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組に対応した練習用画像を複数準備しておく必要がある。
【００６９】
前述した難易度設定のＧＵＩにおいて、またはその他のＧＵＩにおいて、どの対象物を練習モードで用いるか選択できるようにするとよい。
【００７０】
以上、本実施例を実施例１から３と組み合わせることで、ユーザの技術レベルに応じた難易度の練習モードを提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 電子銃
２ 一次電子ビーム
３ 収束レンズ
４ Ｘ方向非点補正器
５ Ｙ方向非点補正器
６ 上段偏向器
７ 下段偏向器
８ 対物レンズ
９ 試料
１０ 検出器
１１ 高電圧制御回路
１２ 集束レンズ制御回路
１３ Ｘ方向非点補正器制御回路
１４ Ｙ方向非点補正器制御回路
１５ 偏向器制御回路
１６ 対物レンズ制御回路
１７ 検出信号制御回路
１８ 画像表示装置
１９ コンピュータ
２０ 手動操作盤
２１ 記憶装置
２２ メモリー
３１ フォーカス調整つまみ
３２ Ｘ方向非点補正条件調整つまみ
３３ Ｙ方向非点補正条件調整つまみ
５０ 練習用ＧＵＩ
５１ 練習用画像表示部
５２ 採点ボタン
５３ 採点用ＧＵＩ
５４ 合否表示部
５５ 調整終了画像表示部
５６ 理想画像表示部
５７ 戻るボタン
５８ 終了ボタン
６１ 初期パラメータセット
６２ フォーカス調整経路
６３ Ｘ方向非点調整経路
６４ Ｙ方向非点調整経路
６５ 最適パラメータセット
８１ フォーカス条件調整の練習用画像準備領域
８２ Ｘ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域
８３ Ｙ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置の荷電粒子ビーム調整技術の習得を補助する機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、試料上の所望の領域（視野）に荷電粒子ビームを走査し、当該走査領域から放出される荷電粒子信号を走査位置と対応して記録することで、観察場所の画像を取得する。試料上でのビーム径およびビーム形状が像質に大きく影響するため、装置使用者はフォーカス調整および非点（スティグマ）調整を実施する。非点調整にはＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の２つのパラメータ調整が必要なため、フォーカス調整と合わせて調整すべきパラメータは３つとなる。３つのパラメータ調整の実施は容易ではなく、取得画像の像質が装置使用者の習熟度に依存する要因の一つである。そのためオートフォーカスやオートスティグマといった自動調整機能の開発が進み、特定の試料を対象にした検査装置や計測装置では実際に使用されている。しかしながら、観察試料が広範囲に及ぶ汎用性の高い装置では自動調整に失敗することも多く、自動調整機能はほとんど使われていない。したがって装置使用者は、できるだけ早く手動調整技術を習得することを要求されている。
【０００３】
特許文献１では、習得の困難な収差補正の技術を習得し、その手順を理解することを容易にする目的で、荷電粒子ビーム装置のシミュレーション画像の表示方法及び装置を提案している。
【０００４】
特許文献２では、走査電子顕微鏡の電子線ビームの焦点位置、レンズ強度を可視化して表示することで、装置機能の理解を助けることを目的とした装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２４６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置は高価で、専門家のみが使用するものであった。しかし近年は、走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置が限られた人だけが使用する特別な装置でなくなってきたことで、ユーザの裾野が広がっている。そのユーザの誰もが手動調整技術を習得することが求められているが、観察のためのパラメータ全てを適切な値に調整することは非常に困難な状況である。それにもかかわらず従来、パラメータ調整技術は装置の操作経験を積むことで習得するしかなく、初心者にとっては装置の性能を十分に発揮させることが難しかった。
【０００７】
特にフォーカス条件、非点補正条件は観察に必須であるにもかかわらず、上述したように同時に調整しなければいけないパラメータが３つもあるため、熟練者以外のユーザにとっては調整が困難であった。
【０００８】
さらに、フォーカス、非点補正以外のパラメータであれば、あらかじめ熟練者が設定しておくことで対応可能であるが、フォーカス条件と非点補正条件は常に調整する必要がある。しかもこれらのパラメータは取得画像の画質に大きな影響を及ぼす。
【０００９】
本発明は誰もが容易に手動調整技術を習得するためのパラメータ調整練習手段を備えた荷電粒子線装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、フォーカス調整および非点調整の練習機能を荷電粒子線装置に備え付ける。
【００１１】
ユーザの操作に応じて対物レンズのフォーカス条件とＸ方向非点補正器とＹ方向非点補正器の制御条件を設定し、設定されたフォーカス条件とＸ方向非点補正条件とＹ方向非点補正条件の組に応じて、当該制御条件に対応した練習用画像を記憶装置から読み出し、画面に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により調整の手順と方針を容易に理解できるようになるため、容易に手動調整技術を習得できるようになる。よって初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による走査電子顕微鏡の概略構成図。
【図２】手動操作盤の概略構成図。
【図３】実施例１のフォーカス・非点調整練習のフローチャート。
【図４】フォーカス・非点調整練習機能を備えたコンピュータの機能ブロック図。
【図５】練習用画像を表示するＧＵＩ。
【図６】調整パラメータ空間における調整経路図。
【図７】実施例２のフォーカス・非点調整練習のフローチャート。
【図８】調整パラメータ空間における画像準備領域を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
以下に説明する実施例では、フォーカス調整および非点補正条件の調整を必要とする荷電粒子線装置の一態様として、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例にとって説明するが、これに限られることはなく、例えば、液体金属イオン源や気体イオン源から放出されるイオンビームを試料に照射する集束イオンビーム（Focused Ion Beam）装置に適用することも可能である。
【００１６】
以下の実施例は荷電粒子線装置に観察条件の調整を練習するための練習機能が備えられている例を示すが、これらの機能はプログラムによって動作し、練習専用機などの荷電粒子線装置とは別に設けられたコンピュータによって実現されてもよい。プログラムによって実現される場合には既存の荷電粒子線装置をアップグレードし、本発明の練習機能を備えるようにすることも可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明による走査電子顕微鏡の一例を示す概略構成図である。電子銃１から放射した一次電子ビーム２は、収束レンズ３及び対物レンズ８によって収束され、上段偏向器６と下段偏向器７によって試料９上で走査される。試料９から発生した信号電子は検出器１０で検出され、走査位置に対応して記録された信号が画像表示装置１８に表示される。試料９上に一次電子ビーム２を点状に集束するため、Ｘ方向非点補正器４、Ｙ方向非点補正器５が設けられ、これらの制御条件を調整することで非点収差補正ができる。また収束レンズ３または対物レンズ８の励磁強度を調整することで試料上にフォーカスを合わせることができる。以上の電子光学系は走査電子顕微鏡カラム１００に収められている。また、これらは高電圧制御回路１１、集束レンズ制御回路１２、Ｘ方向非点補正器制御回路１３、Ｙ方向非点補正器制御回路１４、偏向器制御回路１５、対物レンズ制御回路１６、検出信号制御回路１７を通して、コンピュータ１９から制御されている。各制御回路は別々に設けられていても、一つの基板に設けられていてもよく、またコンピュータ１９に含まれていてもよい。コンピュータ１９には画像表示装置１８、手動操作盤２０、記憶装置２１、メモリー２２が接続されている。手動操作盤２０を通して、装置のユーザは対物レンズ８のフォーカス条件、Ｘ方向非点補正器４、Ｙ方向非点補正器５の非点補正条件を調整する。本実施例における練習用画像は記憶装置２１に予め保存されている。またコンピュータ１９がネットワークに接続されていれば、当該ネットワークに接続された別の記憶装置に練習用画像が記憶されていてもよい。
【００１８】
ここで、練習用画像とは以下で説明する練習機能においてユーザの操作に応じて表示される画像をいい、各練習用画像はフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の３つからなるパラメータの組と対応付けられて予め記憶されたものである。すなわち、練習用画像とは、当該練習用画像に対応付けられたパラメータの組で荷電粒子線装置を制御して荷電粒子線照射によって画像取得した場合に得られることが予想される画像ということもできる。練習用画像はそれぞれのパラメータの組からなる条件下で実際に荷電粒子線を照射することで予め取得されたものであってもよいし、シミュレーションにより予め求められたものであってもよい。
【００１９】
最適なフォーカス条件、非点補正条件は試料ごとに異なっており、ユーザは試料を交換するたびにこれらを最適値に調整することが必要となる。また同一試料であっても観察視野が異なると最適なフォーカス条件、非点補正条件は異なる。ユーザは画像表示装置１８に表示された画像を見ながら、手動操作盤２０を操作してフォーカス調整と非点補正条件調整を実施する。
【００２０】
図２に手動操作盤２０の一例を示した。フォーカス調整つまみ３１は一般的に対物レンズ８に接続されているが、収束レンズ３に接続されていてもフォーカス調整可能である。Ｘ方向非点補正条件調整つまみ３２とＹ方向非点補正条件調整つまみ３３は、コンピュータおよびそれぞれの制御回路を通して、それぞれＸ方向非点補正器４とＹ方向非点補正器５に接続されている。なお、本実施例を含め以下の実施例では手動操作盤２０によってフォーカス条件、または非点補正条件の調整をするようにしているが、これに限られず、例えばコンピュータ１９に接続された汎用のマウスやキーボードを用いてもよい。
【００２１】
走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置による良質な画像取得には、フォーカス調整と２種類の非点調整の、最低でも合計３パラメータの手動調整が必要となる。このため明確な方針を持たない調整で最適値に到達するのは困難であり、取得画像の像質に大きな個人差が存在する原因となっている。
【００２２】
また、試料に電子線を長時間照射することで試料が破壊されることもあり、手早く最適な条件に調整する必要がある。しかし従来は走査電子顕微鏡を始めとする荷電粒子線装置は主に専門家が使用するものであって、画像取得のために最低限必要なこれらのパラメータに着目した練習機能は存在しなかった。
【００２３】
前述の特許文献１は専門家でも技術習得が困難な収差補正の技術習得補助を目的としてシミュレーションを活用するものである。画像取得時に調整が必須となるこれら３つのパラメータに着目したものではない。また練習用画像が手動操作盤２０の操作に応じて変化する速度が実際の操作と同一であることが望ましいが、特許文献１のようにパラメータごとにシミュレーションを繰り返していては応答速度の確保は困難である。
【００２４】
以下、図３から図５を用いて本実施例のパラメータ練習機能を備えた荷電粒子線装置を説明する。
【００２５】
コンピュータ１９上でフォーカス・非点調整の練習機能をオンにすると通常の観察モードから練習モードに切り替わる。本実施例では荷電粒子線装置自体が練習機能を備えているため当該切替手段を設けているが、プログラムにより練習専用機など他のコンピュータ等で実行する場合には切替手段は設けなくてもよい。
【００２６】
フォーカス・非点調整の練習機能が開始される（図３のステップ３１）と、手動操作盤２０と走査電子顕微鏡カラム１００との接続は切断される。切断しないと調整練習のため荷電粒子線を実際に照射することになり、装置の故障や試料の破壊につながるからである。
【００２７】
次に、初期状態の練習用画像が表示される（図３のステップ３２）。初期状態の練習用画像は練習用画像取得部４３が記憶装置２１から読み出し、画像表示装置１８に出力することで表示される。初期状態の練習用画像とはユーザによる調整が行われる前に表示される練習用画像のことをいう。つまり、このとき表示される練習用画像はフォーカス条件、または非点補正条件が最適値になっていないので、良質な画像ではない。初期状態は予めいくつかの画像に固定されていてもよいし、練習機能の開始に伴い無作為に選択されてもよい。
【００２８】
ユーザがフォーカス調整つまみ３１、Ｘ方向非点補正条件調整つまみ３２、Ｙ方向非点補正条件調整つまみ３３を動かすと、手動操作盤２０からコンピュータ１９を通して各制御回路に対してユーザによって調整されたフォーカス条件、非点補正条件にするための制御信号が送られる（図３のステップ３３）。制御信号読取部４１はこの制御信号を読み取り、練習用画像取得部４３、評価部４４に送信する。通常の試料を観察するモードでは手動操作盤２０から出力された制御信号は、制御信号読取部４１、および制御信号送信部４２を通して各制御回路へと出力されるが、練習機能をオンにしている状態では試料に荷電粒子線を照射する必要がないので、制御信号読取部４１は制御信号送信部４２および各制御回路（図４の点線矢印部分）に対して制御信号を出力する必要がない。
【００２９】
記憶装置２１には、予め定められた複数のフォーカス条件およびＸ／Ｙの非点補正条件の３つのパラメータの組に対して、それぞれ画像が保存されている。コンピュータ１９に含まれる練習用画像取得部４３は、ユーザによって調整されたフォーカス条件、Ｘ／Ｙの非点補正条件に対応した画像を記憶装置２１から取得し、画像表示装置１８にリアルタイムに表示する（図３のステップ３４）。本実施例では各パラメータの組に対応した練習用画像を予め記憶しておくことで、ユーザの調整の都度シミュレーションする必要がなくなり、リアルタイムに表示することができ、荷電粒子線照射時の操作感に近い感覚で練習することが可能となる。
【００３０】
ここで、図５を用いて、画像表示装置１８に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）について説明する。
【００３１】
コンピュータ１９上でフォーカス・非点調整の練習機能をオンにすると練習用ＧＵＩ５０が表示される。練習用画像表示部５１には調整パラメータに対応した練習用画像が表示され、ユーザが調整したパラメータに対応した画像が表示される。
【００３２】
このときユーザが最適値であると判断したフォーカス条件、非点補正条件が本当に最適値であるかわからないので、ＧＵＩ画面上のボタン操作などによってユーザがフォーカス調整を終了した意思をコンピュータへ伝えたときに、予め定められた最適値における画像を表示するのがよい。これによってオペレータはどのように見える画像が最適画像なのかを認識しやすくなる。この際、ユーザが調整終了と判断したときに表示されている画像と最適パラメータセットにおける画像（以下、理想画像という）とを対比して表示されるようにするとよい。
【００３３】
または、本当に最適値に調整できているかの評価を行うのがよい。本実施例では、評価部４４がコンピュータ１９に設けられている。評価部４４は調整終了と判断された時点におけるパラメータの組と予め最適値として定められているパラメータの組（最適パラメータセット）とを比較する。評価部４４はユーザが調整終了と判断したときに設定されているパラメータの組を制御信号読取部４１から読み取り、読み取ったパラメータの組と最適パラメータセットとが合致するかを判断し、結果を画像表示装置１８に出力する。最適パラメータセットはいわゆる正解値として用いられ、１つの初期状態の練習用画像に対して１組に決まるものである。
【００３４】
予め最適値として定められているパラメータの組は記憶装置２１から読み出してもよいし、評価部４４内部のメモリー（図示省略）に記憶されていてもよい。出力としてはこれらのずれを表示してもよいし、これらのずれを点数化して結果を表示してもよい。または○×などを表示することにより合否判定してもよい。ユーザが最適値に調整できたと判断し、採点ボタン５２を押すと、採点用ＧＵＩ５３が表示される。ユーザが最適値に調整できたと判断した調整終了画像が調整終了画像表示部５５に、実際の最適値である理想画像が理想画像表示部５６に比較表示され、合否表示部５４に点数もしくは○×などを表示する。
【００３５】
評価部４４による評価により調整未完了と判断された場合には再度調整するようにユーザに促す画面を表示してもよい。戻るボタン５７を押せば練習用ＧＵＩ５０に戻り再び調整練習を実行することができる。終了ボタン５８を押すと練習機能は終了する（図３のステップ３６）。
【００３６】
調整経路を視覚的に示すために、フォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の３つのパラメータを軸としたグラフを図６に示した。以後このグラフで表される空間を調整パラメータ空間と呼ぶこととする。図６の空間上の各座標は３つのパラメータの組を表す。初期パラメータセット６１からフォーカス調整経路６２、Ｘ方向非点調整経路６３、Ｙ方向非点調整経路６４を経由して最適パラメータセット６５へ到達することで調整終了となる。ここに示した調整経路は最短のものであって、ユーザは通常試行錯誤しながらフォーカス条件、Ｘ／Ｙ方向非点補正条件を調整するので、この経路上の画像を準備しているだけでは調整練習はできない。理想的には図６に示す３次元空間の各座標において、その座標値に対応するパラメータの組で荷電粒子線を照射した場合に取得されることが予想される練習用画像を、予め記憶装置に用意しておくのがよい。
【００３７】
以上、本実施例に説明した、フォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件の調整練習手段を備えた荷電粒子線装置を用いることにより、初心者のユーザであっても調整の手順と方針を容易に理解でき、容易に手動調整技術を習得できるようになる。また、誰でも一定の方針でフォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件を調整できるようになるので、取得画像の質に個人差がなくなり、初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。
【実施例２】
【００３８】
実施例１では調整パラメータ空間に含まれる各点、すなわち全てのパラメータの組に対して練習用画像を予め記憶する構成とした。しかし、記憶装置２１の容量には制限があり、選択できるパラメータ全ての組み合わせに対して練習用画像を準備しておくのは現実的でない。また、１回の練習に前述の調整パラメータ空間のすべての座標点に対応して容易された練習用画像を用いるわけではなく、練習用画像の利用効率の点からも現実的ではない。
【００３９】
そこで、本実施例ではフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の調整手順を限定する。これによって練習機能において用いられる練習用画像が限定されるため、全てのパラメータの組に対して練習用画像を用意する必要はなく記憶容量は少なくてすむ。
【００４０】
さらに調整手順を定めないと３つのパラメータを同時に変化させることになり初心者にとっては特に調整が困難になる。調整手順を定めることで初心者であっても明確な方針に基づいて調整をすることができるので、取得画像の画質に個人差がなくなり、誰でも一定の画質の画像を取得することができる。
【００４１】
以下、実施例１と同様の部分は説明を省略する。
【００４２】
図７ではフォーカス調整、Ｘ方向非点調整、Ｙ方向非点調整の順としたが、Ｘ方向非点調整とＹ方向非点調整の順は逆でもよい。フォーカス調整済の状態で非点調整すると最適条件で像がシャープになるので調整しやすいが、フォーカス未調整のまま非点調整すると最適条件では像がぼやけるため調整が難しい。したがってフォーカス調整は第一に実施する必要がある。
【００４３】
以下、図７，図８を用いて本実施例について説明する。
【００４４】
図７において初期状態の練習用画像を表示するまで（図７のステップ３１，３２）は実施例１と同様である。本実施例では次に調整するパラメータをフォーカス条件に限定している。ユーザが手動操作盤２０のフォーカス調整つまみ３１を操作する（図７のステップ７１）と、実施例１と同様、ユーザが操作したフォーカス条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７２）。
【００４５】
表示された練習用画像をユーザは確認し、フォーカス条件調整が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しフォーカス調整を行う。なお、フォーカス調整中はＸ方向およびＹ方向の非点補正条件は初期状態のまま固定される。
【００４６】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のフォーカス条件調整の練習用画像準備領域８１に含まれる画像である。
【００４７】
ユーザがフォーカス条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがフォーカス調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７３）。コンピュータ１９の評価部４４によってフォーカス条件が最適値になっていると判断されれば次のステップに進む。フォーカス条件が最適値になっていない場合には、評価部４４は再度フォーカス条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００４８】
フォーカス条件調整が終了すると、次にＸ方向の非点補正条件を調整する（図７のステップ７４）旨のメッセージを画像表示装置１８に表示する。
【００４９】
ユーザが手動操作盤２０のＸ方向非点補正条件調整つまみ３２を操作すると、実施例１と同様、ユーザが操作したＸ方向非点補正条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７５）。
【００５０】
表示された練習用画像をユーザは確認し、フォーカス条件調整が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しフォーカス調整を行う。なお、このステップでは既にフォーカス条件の調整は最適値に設定されていることが保証されているので、フォーカス条件は最適値に固定、かつＹ方向の非点補正条件は初期状態に固定して、Ｘ方向の非点補正条件のみを調整可能とする。
【００５１】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のＸ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８２に含まれる画像である。なお、図８ではＸ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８２が直線で表されているが、フォーカス条件調整ステップにおける調整誤差も考慮して、ある程度の幅を持った領域であってもよい。
【００５２】
ユーザがＸ方向の非点補正条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがＸ方向の非点補正条件調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７６）。コンピュータ１９の評価部４４によってＸ方向の非点補正条件が最適値になっていると判断されれば次のステップに進む。Ｘ方向の非点補正条件が最適値になっていない場合には、再度Ｘ方向の非点補正条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００５３】
Ｘ方向の非点補正条件の調整が終了すると、次にＹ方向の非点補正条件を調整する（図７のステップ７７）旨のメッセージを画像表示装置１８に表示する。
【００５４】
ユーザが手動操作盤２０のＹ方向非点補正条件調整つまみ３３を操作すると、実施例１と同様、ユーザが操作したＹ方向非点補正条件に対応する練習用画像が表示される（図７のステップ７８）。
【００５５】
表示された練習用画像をユーザは確認し、Ｙ方向非点補正条件が最適値に調整できたと判断するまで、繰り返しＹ方向非点補正条件を調整する。なお、このステップでは既にフォーカス条件及びＸ方向非点補正条件は最適値に設定されていることが保証されているので、フォーカス条件及びＸ方向非点補正条件は最適値に固定して、Ｙ方向の非点補正条件のみを調整可能とする。
【００５６】
このステップにおいて練習用画像として用いる画像群は図８のＹ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８３に含まれる画像である。なお、図８ではＹ方向非点補正条件の練習用画像準備領域８３が直線で表されているが、フォーカス条件調整ステップおよびＸ方向非点補正条件調整ステップにおける調整誤差も考慮して、ある程度の幅を持った領域であってもよい。
【００５７】
ユーザがＹ方向の非点補正条件を最適値に調整できたと判断した場合には、ユーザがＹ方向の非点補正条件調整を終了した意思をコンピュータ１９へ伝える（図７のステップ７９）。コンピュータ１９の評価部４４によってＹ方向の非点補正条件が最適値になっていると判断されればすべてのパラメータの調整が最適値となっているので、フォーカス条件・非点補正条件練習モードを終了する（図７のステップ３６）。Ｙ方向の非点補正条件が最適値になっていない場合には、再度Ｙ方向の非点補正条件を調整する必要がある旨を伝えるメッセージを画面に表示し、ユーザに再度の調整を促す。ここでも実施例１と同様、点数付けなどユーザの調整状態を評価する処理を行ってもよい。
【００５８】
以上、本実施例のように調整手順を予め決定しておくことで、ユーザは調整に際してどのような順番で調整を行えばよいかが明確となり、誰でも一定の方針でフォーカス条件、ＸおよびＹ方向の非点補正条件を調整できるようになる。これによって、取得画像の質に個人差がなくなり、初心者であっても装置性能を十分に発揮させることが可能になる。さらに、練習機能において用いられる練習用画像が限定されるため、練習用画像を保存する記憶装置の記憶容量は少なくてすむ。
【実施例３】
【００５９】
実施例１，２ではユーザの操作に応じて記憶装置２１から適切な練習用画像を読み出して表示していたが、通常記憶装置はハードディスク等の大容量装置が用いられることが多く、このような装置は読み出し速度が遅い。このため、操作つまみを回したときに画像表示装置１８に表示される画像が遅れて表示される。したがってユーザの操作に対する追従性が悪くなり、実際の操作感と異なるため技術習得が遅れる。この点で、特許文献１のように操作ごとにシミュレーションを実施するとシミュレーションにある程度の時間を要するため適切でない。
【００６０】
本実施例では、できるだけリアルタイム性を確保するために、練習用画像はすべて高速アクセス可能なメモリー２２に記憶装置２１から転送しておく。転送は練習モードの開始とともに行うのが好ましい。
【００６１】
装置構成や、練習モードのフローは実施例１，２と同様のため説明を省略する。
【００６２】
さらに本実施例を実施例２と組み合わせた場合には、フォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の順に調整を実施するので、練習用画像の全てを一度にメモリー２２に転送する必要はなく、フォーカス条件調整の練習用画像準備領域８１に含まれる画像群、Ｘ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域８２に含まれる画像群、Ｙ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域８３に含まれる画像群の３つの画像群に分割して、それぞれ前のステップの調整が終了した段階で、転送可能である。
【００６３】
以上、本実施例を実施例１，２と組み合わせることで、ユーザの操作に対する追従性が良くなり、実際に試料を観察するときのような操作感を得ることができ、練習効率が上がる。
【実施例４】
【００６４】
実施例１から３では初期状態の練習用画像は固定または、無作為に選択されている。しかし、図４，図８に示される初期パラメータセット６１が最適パラメータセット６５から離れているほど調整は難しくなる。上述したとおり、近年荷電粒子線装置のユーザの裾野は広がっており、幅広いレベルのユーザが存在する。よって全てのユーザに同じ難易度の練習モードを提供することは必ずしも適切とはいえない。
【００６５】
そこで本実施例では、調整難易度を選択可能とし、調整難易度に応じて初期パラメータセット６１を準備する。すなわち、調整難易度が高いモードが選択されたときは図４，図８の調整パラメータ空間において、最適パラメータセット６５からの距離が遠い点を初期パラメータセット６１として設定する。逆に、調整難易度が低いモードが選択されたときは最適パラメータセット６５からの距離が近い点を初期パラメータセット６１として設定する。
【００６６】
このようにして設定された初期パラメータセット６１ごとに図８に示されるような練習用画像準備領域が定まるので、これらの領域に含まれる練習用画像を準備する必要が生じる。ここで初期パラメータセット６１を練習用画像準備領域８１，８２，８３に含まれるパラメータの組から選択するようにすれば、初期パラメータセット６１が変更されても同じ練習用画像群を使えるため、新たに練習用画像を準備する必要はない。
【００６７】
また、練習用画像として、どのような対象物の画像に対して調整するかによっても印象が異なる。すなわち、ユーザは常に標準試料を観察したいわけではなく、標準試料とは異なる種類の試料を観察するので、標準試料の画像で最適値に調整することができるようになったとしても完全にパラメータ調整技術を習得したとはいえない。よって、複数種類の試料に対して取得した画像、あるいは複数種類の試料に対して予めシミュレーションで形成した画像を、練習用画像として準備しておくのが好ましい。
【００６８】
練習用画像として準備した試料ごとにパラメータ調整空間が形成される。よって、それぞれの試料ごとに、実施例１から３で説明したようなフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組に対応した練習用画像を複数準備しておく必要がある。
【００６９】
前述した難易度設定のＧＵＩにおいて、またはその他のＧＵＩにおいて、どの対象物を練習モードで用いるか選択できるようにするとよい。
【００７０】
以上、本実施例を実施例１から３と組み合わせることで、ユーザの技術レベルに応じた難易度の練習モードを提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 電子銃
２ 一次電子ビーム
３ 収束レンズ
４ Ｘ方向非点補正器
５ Ｙ方向非点補正器
６ 上段偏向器
７ 下段偏向器
８ 対物レンズ
９ 試料
１０ 検出器
１１ 高電圧制御回路
１２ 集束レンズ制御回路
１３ Ｘ方向非点補正器制御回路
１４ Ｙ方向非点補正器制御回路
１５ 偏向器制御回路
１６ 対物レンズ制御回路
１７ 検出信号制御回路
１８ 画像表示装置
１９ コンピュータ
２０ 手動操作盤
２１ 記憶装置
２２ メモリー
３１ フォーカス調整つまみ
３２ Ｘ方向非点補正条件調整つまみ
３３ Ｙ方向非点補正条件調整つまみ
５０ 練習用ＧＵＩ
５１ 練習用画像表示部
５２ 採点ボタン
５３ 採点用ＧＵＩ
５４ 合否表示部
５５ 調整終了画像表示部
５６ 理想画像表示部
５７ 戻るボタン
５８ 終了ボタン
６１ 初期パラメータセット
６２ フォーカス調整経路
６３ Ｘ方向非点調整経路
６４ Ｙ方向非点調整経路
６５ 最適パラメータセット
８１ フォーカス条件調整の練習用画像準備領域
８２ Ｘ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域
８３ Ｙ方向非点補正条件調整の練習用画像準備領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を観察するときにフォーカス条件および非点補正条件の調整を必要とする荷電粒子線装置において、
前記試料上に荷電粒子線を集束させる対物レンズと、
Ｘ方向の非点を調整するＸ方向非点補正器と、
Ｙ方向の非点を調整するＹ方向非点補正器と、
前記対物レンズのフォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正器のＸ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正器のＹ方向非点補正条件とを制御する制御部と、
予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組ごとに対応した練習用画像を記憶する記憶部と、
ユーザの操作に応じて前記フォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正条件を設定する操作部と、
前記操作部で設定された前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の組に対応して前記記憶部から読み出された練習用画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とした荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件について調整の順番が指定されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記フォーカス条件を、前記Ｘ方向非点補正条件および前記Ｙ方向非点補正条件より先に調整するように調整の順番が指定されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、さらに、
前記記憶部より高速に画像を読み出すことができるメモリーを有し、
前記メモリーは複数の前記練習用画像を前記記憶部から読み出し、
前記表示部は前記メモリーを介して読み出された前記練習用画像を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザの操作によって設定されたフォーカス条件、またはＸ方向非点補正条件、またはＹ方向非点補正条件、またはこれらの組み合わせを、予め定められた最適値と比較して最適値からのずれを評価する評価部を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザの調整前に前記表示部に表示する初期状態の練習用画像は、前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の調整の難易度に応じて選択されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザが調整終了と判断したときに表示されている前記練習用画像と、予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の最適値での画像とを比較表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組ごとに対応した練習用画像を記憶する記憶部と、
ユーザの操作に応じて前記フォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正条件を設定する操作部と、
前記練習用画像を表示する表示部とを備えたコンピュータにおいて実行されるプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記操作部で設定された前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の組に対応した練習用画像を前記記憶部から読み出し、
前記記憶部から読み出した練習用画像を表示することを特徴とするプログラムが記憶された記憶媒体。
【請求項１】
試料を観察するときにフォーカス条件および非点補正条件の調整を必要とする荷電粒子線装置において、
前記試料上に荷電粒子線を集束させる対物レンズと、
Ｘ方向の非点を調整するＸ方向非点補正器と、
Ｙ方向の非点を調整するＹ方向非点補正器と、
前記対物レンズのフォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正器のＸ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正器のＹ方向非点補正条件とを制御する制御部と、
予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組ごとに対応した練習用画像を記憶する記憶部と、
ユーザの操作に応じて前記フォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正条件を設定する操作部と、
前記操作部で設定された前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の組に対応して前記記憶部から読み出された練習用画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とした荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件について調整の順番が指定されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記フォーカス条件を、前記Ｘ方向非点補正条件および前記Ｙ方向非点補正条件より先に調整するように調整の順番が指定されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、さらに、
前記記憶部より高速に画像を読み出すことができるメモリーを有し、
前記メモリーは複数の前記練習用画像を前記記憶部から読み出し、
前記表示部は前記メモリーを介して読み出された前記練習用画像を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザの操作によって設定されたフォーカス条件、またはＸ方向非点補正条件、またはＹ方向非点補正条件、またはこれらの組み合わせを、予め定められた最適値と比較して最適値からのずれを評価する評価部を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザの調整前に前記表示部に表示する初期状態の練習用画像は、前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の調整の難易度に応じて選択されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
ユーザが調整終了と判断したときに表示されている前記練習用画像と、予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の最適値での画像とを比較表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
予め定められたフォーカス条件、Ｘ方向非点補正条件、Ｙ方向非点補正条件の組ごとに対応した練習用画像を記憶する記憶部と、
ユーザの操作に応じて前記フォーカス条件と前記Ｘ方向非点補正条件と前記Ｙ方向非点補正条件を設定する操作部と、
前記練習用画像を表示する表示部とを備えたコンピュータにおいて実行されるプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記操作部で設定された前記フォーカス条件、前記Ｘ方向非点補正条件、前記Ｙ方向非点補正条件の組に対応した練習用画像を前記記憶部から読み出し、
前記記憶部から読み出した練習用画像を表示することを特徴とするプログラムが記憶された記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５４９１２（Ｐ２０１３−５４９１２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２２７３（Ｐ２０１１−１９２２７３）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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