專利名稱：帶電粒子線顯微鏡以及該帶電粒子顯微鏡的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有通過利用了圖形用戶界面(以下簡稱為⑶I)的簡單的按鈕操作來變更觀察條件的功能的帶電粒子線顯微鏡及其控制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，帶電粒子線顯微鏡或者應(yīng)用了帶電粒子線顯微鏡的各種裝置的用 戶，僅限于研究機(jī)構(gòu)中的研究者和制造業(yè)中的制造管理者或者分析擔(dān)當(dāng)者等所謂的專家。但是，由于近年來的技術(shù)進(jìn)步，能夠?qū)崿F(xiàn)就性能而言非常低價的帶電粒子線顯微鏡，伴隨于此，向中小學(xué)校等教育現(xiàn)場或汽車修理工廠等、在現(xiàn)有技術(shù)中完全無法想象的場所進(jìn)行的帶電粒子線顯微鏡的導(dǎo)入得到發(fā)展。因為這樣的場所中的帶電粒子線顯微鏡的用戶不是技術(shù)專家，所以對于上述低價的帶電粒子線顯微鏡，與其追求性能，不如追求操作的簡便。另ー方面，例如像專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，近年來針對帶電粒子線顯微鏡，也發(fā)展了⑶I的導(dǎo)入，大部分的操作能夠通過顯示在監(jiān)視器上的⑶I畫面來進(jìn)行。因此，當(dāng)前的帶電粒子線顯微鏡，與過去的帶電粒子線顯微鏡相比，可以說操作性大幅提高。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I JP特開2006-190567號公報發(fā)明要解決的課題在現(xiàn)有的帶電粒子線顯微鏡中使用的GUI畫面，是以由技術(shù)專家來使用為前提而設(shè)計的。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，顯示在Gn上的裝置的動作設(shè)定畫面，沿襲了由專家通過手エ操作進(jìn)行的動作設(shè)定項目、動作調(diào)整項目或者設(shè)定順序，井置換為⑶I畫面。因此，顯示在GUI上的設(shè)定項目、調(diào)整項目非常多，而且在某設(shè)定項目中設(shè)定的控制參數(shù)和在其他設(shè)定項目中設(shè)定的控制參數(shù)彼此密切相關(guān)，調(diào)整非常繁雜。例如，帶電粒子線顯微鏡，通過切換一次帶電粒子線的照射條件，能夠取得更多地反映了觀察試樣的表面形狀的圖像或更多地反映了觀察試樣內(nèi)的組成的圖像等、觀察條件不同的圖像。但是，為了將裝置調(diào)整為希望的觀察條件，例如若變更電子源的加速電壓，則伴隨加速電壓的變更會產(chǎn)生電子透鏡或偏向器的調(diào)整等、其他帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)條件的變更作業(yè)。并且，顯示在現(xiàn)有的⑶I畫面上的動作設(shè)定項目或者動作調(diào)整項目，用帶電粒子線顯微鏡特有的專業(yè)術(shù)語來顯示。因此，在現(xiàn)有的帶電粒子線顯微鏡中使用的GUI畫面，很難說不具備與帶電粒子線顯微鏡相關(guān)的預(yù)備知識的用戶也能夠輕松地操作，存在裝置用戶需要非常長的時間才能習(xí)慣操作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)具有直觀且操作性優(yōu)異的用戶界面的、如電視機(jī)或微型數(shù)碼相機(jī)等家電設(shè)備一般的操作簡單的帶電粒子線顯微鏡。解決課題的手段為了實現(xiàn)即使不具備帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的專門知識也能夠操作的用戶界面，顯示在GUI上的按鈕、圖標(biāo)等對象，廢棄了專業(yè)術(shù)語，全部采用了直觀地表示裝置用戶的使用目的的日常用語，例如“視野搜索” “圖像確認(rèn)” “焦點(的調(diào)整)” “觀察倍率(的變更)” “觀察條件(的變更)”等這樣的日常用語。此外，設(shè)置了使為了實現(xiàn)按鈕、圖標(biāo)所示的用戶使用目的而需要的一系列的處理匯總執(zhí)行的単元。發(fā)明效果實現(xiàn)了直觀且操作性優(yōu)異的用戶界面，并且實現(xiàn)了即使是不具備與帶電粒子顯微鏡相關(guān)的專門知識的初學(xué)者也能夠操作的帶電粒子顯微鏡。


圖I是本發(fā)明的I實施方式中的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖。圖2是表示本發(fā)明的I實施方式中的帶電粒子鏡體的內(nèi)部構(gòu)成例的示意圖。圖3是本發(fā)明的I實施方式中的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)的操作畫面的構(gòu)成例。圖4是表示觀測條件模式和帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的動作條件的關(guān)系的圖。圖5是表示觀察條件文件的構(gòu)成例的圖。圖6是本發(fā)明的I實施方式中的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)的整體動作流程圖。圖7是表示應(yīng)用程序、上層控制裝置、控制電路間的協(xié)同動作的圖。圖8是表示指令表的構(gòu)成例的圖。圖9是表示本發(fā)明中的帶電粒子線顯微鏡的調(diào)整畫面的構(gòu)成例的圖。
具體實施例方式(實施例I)以下，利用附圖對實施例I進(jìn)行說明。在圖I中，示出本實施例的帶電粒子線顯微鏡的整體系統(tǒng)構(gòu)成。圖I所示的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)，由實際觀察試樣的顯微鏡裝置11和實現(xiàn)針對該顯微鏡裝置的用戶界面功能的個人計算機(jī)I (以下簡稱為PC)構(gòu)成。帶電粒子顯微鏡裝置11包含如下部分而構(gòu)成由具備對被觀察試樣照射一次電子線并檢測二次帶電粒子的功能的帶電粒子光學(xué)鏡體14、和保存上述被觀察試樣的試樣室15構(gòu)成的顯微鏡本體；對提供給顯微鏡本體的控制電流或控制電壓值進(jìn)行控制的控制電路13 ;進(jìn)ー步對該控制電路13進(jìn)行控制的上層控制裝置12 ;連接有用于與上述PC連接的通信線路的通信端子10等。上層控制裝置12由保存用于對控制裝置13進(jìn)行控制的程序的存儲器、和執(zhí)行程序的處理器構(gòu)成。控制電路13由用于將從上層控制裝置12發(fā)送的數(shù)字控制信號置換為帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的控制電流乃至控制電壓的數(shù)字-模擬變換器(DAC :Digital Analog Converter) >和用于對DAC進(jìn)行控制的邏輯電路構(gòu)成。因為具有能夠?qū)崿F(xiàn)電路的小型化、能夠靈活地變、更電路構(gòu)成等優(yōu)點，所以控制電路13由FPGA構(gòu)成。PCl包含如下部分而構(gòu)成顯示由顯微鏡本體拍攝到的圖像或顯微鏡本體的操作畫面的⑶I畫面2 ;處理在PCl上被控制的各種信息的處理器7 ;保存由處理器1901執(zhí)行的軟件的存儲器8 ;以及保存處理器暫時不使用的軟件、數(shù)據(jù)的二次存儲裝置6 ;連接有用于與上述顯微鏡裝置11連接的通信線路的通信端子9等。在存儲器8內(nèi)，保存后述的觀察條件表格，并在將在GUI上輸入的條件解釋為控制電路13的控制條件時被處理器7參照。在實際的產(chǎn)品形態(tài)中，通過使用裝置用戶所準(zhǔn)備的通用的個人計算機(jī)作為PC，并在事后安裝觀察條件表和其他必要的軟件，來實現(xiàn)帶電粒子顯微鏡裝置的控制功能。在圖2中，示出了與帶電粒子光學(xué)鏡體14的內(nèi)部構(gòu)成相關(guān)的概要。本實施例的帶電粒子線顯微鏡的帶電粒子光學(xué)鏡體14包含如下部分而構(gòu)成產(chǎn)生帶電粒子線的帶電粒 子線源16 ;用于引出由帶電粒子線源16產(chǎn)生的帶電粒子的陰極17 ;以規(guī)定的能量來對所引出的帶電粒子線進(jìn)行加速并作為一次帶電粒子線19而放射到試樣29側(cè)的陽極18 ;執(zhí)行一次帶電粒子線19的光軸調(diào)整的校正線圈20 ;用于對束電流量和束孔徑角進(jìn)行調(diào)整的聚焦透鏡(第一聚光透鏡21以及第ニ聚光透鏡22);執(zhí)行一次帶電粒子線的掃描的掃描線圈24 ;在試樣上的束著落位置上除去一次帶電粒子線所包含的象散成分的象散補(bǔ)正線圈25 ；使一次帶電粒子線收斂于試樣上的物鏡26 ;束電流光圈27 ;檢測通過一次帶電粒子線的照射而產(chǎn)生的散射電子30的BSE檢測器28等。在聚焦透鏡為強(qiáng)勵磁的情況下，帶電粒子束被縮小，因此帶電粒子束(帶電粒子線13)的探針直徑變小且電流變少。因此輸入到觀察試樣29的帶電粒子束的探針直徑變小，分辨率提高，因而能夠得到反映了觀察試樣的表面形狀的精細(xì)的觀察像。若在聚焦透鏡為強(qiáng)勵磁的狀態(tài)下提高加速電壓，則向觀察試樣29的入射角度成為銳角，因此從觀察試樣內(nèi)部產(chǎn)生包含試樣組成信息的散射電子23。因此，觀察像成為包含試樣內(nèi)部組成信息的圖像。反之在聚焦透鏡為弱勵磁的情況下，帶電粒子束的探針直徑變大且電流增加。因此入射到觀察試樣29的帶電粒子束的探針直徑變大，因而分辨率降低，成為模糊的觀察像。但是，因為入射到觀察試樣的電流量較多所以能夠產(chǎn)生較多的散射電子23。此外，因為觀察試樣內(nèi)所包含的特定X射線量也產(chǎn)生較多，所以觀察像成為面向分析用途的圖像。本實施例的帶電粒子線顯微鏡，出于能夠簡單地實現(xiàn)真空試樣室的構(gòu)造的目的，而采用了面向低價的SEM的低真空方式的SEM。低真空SEM是指，能夠?qū)⒃嚇邮业膲亥岣咧翑?shù)十 數(shù)百Pa的SEM，作為檢測器，使用BSE檢測器或者ESD檢測器(氣體放大二次電子檢測器)。在圖3中，示出顯示于圖I所示的⑶I畫面2的操作畫面的一例。在圖3所示的⑶I畫面上，顯示有“開始/停止” “視野捜索” “圖像確認(rèn)” “調(diào)整” “靜止圖像”等按鈕。“開始/停止”按鈕是用于打開、關(guān)閉帶電粒子光學(xué)鏡體的加速電壓的按鈕。此外，實際上，“開始/停止”按鈕的“開始” “停止”的顯示，根據(jù)加速電壓為打開/關(guān)閉的狀態(tài)而切換。這是因為考慮了用戶的目識別性?！耙曇皰人鳌卑粹o，是在使顯示圖像的視野移動時被按下的按鈕，若在該按鈕被按下的狀態(tài)下按下顯示于GUI畫面的上下左右的視野移動按鈕34，則顯微鏡的視野向箭頭的方向移動。該視野移動通過未圖示的試樣載物臺的移動來執(zhí)行。在按下了“視野搜索”按鈕的狀態(tài)下執(zhí)行快速束掃描，雖然所顯示的觀察圖像變亂但能夠追隨視野的移動，因此能夠一邊確認(rèn)觀察圖像ー邊移動載物臺。若選擇了“圖像確認(rèn)”按鈕，則執(zhí)行慢速束掃描，在觀察圖像3中顯示精細(xì)的圖像?！罢{(diào)整”按鈕是在想要進(jìn)行焦點調(diào)整或象散補(bǔ)正等、帶電粒子光學(xué)鏡體的調(diào)整的情況下按下的按鈕，若選擇了“調(diào)整”按鈕，則束掃描區(qū)域的大小，與按下了“圖像確認(rèn)”的情況下的掃描區(qū)域相比被設(shè)定得較窄，并且執(zhí)行快速掃描。若選擇了 “靜止圖像”按鈕，則束掃描成為靜止?fàn)顟B(tài)，在GUI畫面上顯示最后被掃描的圖像(持續(xù)顯示最后掃描的I幀的存儲器圖像)。“觀察倍率”按鈕是用于對觀察圖像的視野倍率進(jìn)行調(diào)整的按鈕，視野倍率根據(jù)+_符號而增減?！坝^察倍率”按鈕的右側(cè)的“固定倍率”按鈕是用于將視野倍率自動設(shè)定為規(guī)定的既定值的按鈕，在圖3所示的⑶I畫面中準(zhǔn)備了 1000倍、100倍這2個值?！懊髁炼取薄皩Ρ榷取钡母靼粹o，是用于使顯示圖像的明亮度和對比度同樣地根據(jù)+_符號而增減的按鈕?！白詣恿炼取笔鞘埂懊髁炼取?“對比度”的調(diào)整根據(jù)顯微鏡裝置11所具有的默認(rèn)的基
準(zhǔn)來自動調(diào)整的按鈕?！敖裹c”按鈕是用于使照射于試樣的一次帶電粒子線的合焦點位置根據(jù)+_符號而移動至過焦點側(cè)/弱焦點側(cè)的按鈕?！皬?fù)位”按鈕45是用于將被移動的視野還原到原來的位置的按鈕。接著，利用以上說明了的圖I 圖3，對觀察條件的變更功能進(jìn)行說明。如圖I所示，在本實施例的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)的操作畫面上，顯示有觀察條件按鈕4。詳細(xì)情況如圖3所示，觀察條件按鈕4由“表面”按鈕41、“通?！卑粹o42、“高亮度”按鈕43的各按鈕構(gòu)成。裝置用戶在帶電粒子線顯微鏡的圖像觀察中，通過點擊配置于⑶I畫面2上的“表面”、“通?！薄ⅰ案吡炼取钡母饔^察條件按鈕4，能夠切換為與觀察目的相符的觀察條件模式。伴隨模式切換的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的工作條件，由帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)自動地變更。當(dāng)前所選擇的觀察條件模式，為了與未選擇的觀察條件按鈕相區(qū)別，因而按鈕顯示被點亮。此外，所選擇的觀察條件按鈕4，在PC應(yīng)用程序結(jié)束時被存儲在PC上，當(dāng)再次起動PC應(yīng)用程序吋，再現(xiàn)以前的觀察條件模式的選擇狀態(tài)。在本實施例的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)中，“觀察條件”如下所述，是指用于取得較多地包含試樣的特定信息的圖像的圖像取得條件，通過調(diào)整束加速電壓、束電流量以及束探針直徑(到達(dá)試樣上的一次帶電粒子線的束點直徑)，能夠改變這些觀察條件。例如，“表面”是指較多地包含觀察試樣的表面形狀的信息的觀察像，“通?！笔侵篙^多地包含觀察試樣的組成信息的觀察像。在低加速電壓即低能量的電子束入射到觀察試樣29的情況下，從觀察試樣的表面形狀的附近產(chǎn)生散射電子23，在觀察像中將會較多地包含試樣的表面形狀的信息。反之，在高加速電壓即高能量的電子束入射到觀察試樣29的情況下，從觀察試樣內(nèi)部產(chǎn)生散射電子23,從檢測器28獲得的信號將會成為較多地包含觀察試樣的組成信息的觀察像。在“通?！蹦Ｊ降膱D像取得條件下増大束探針直徑而得到的觀察圖像是“高亮度”，觀察像比“通?！庇^察條件模式的像更明亮，因此將觀察條件模式表現(xiàn)為“高亮度”。雖然因為探針直徑變大所以圖像分辨率降低，但由于能夠較大地取得照射電流量，因此適合EDX(能量分散型X射線分光)分析，在連接了 X射線分析設(shè)備的情況下，“高亮度”按鈕變更為“分析”而被顯示。在圖4中歸納示出以上所說明的各觀察條件和帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的動作條件之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，在本實施例的情況下，在“表面”觀察條件模式下采用了加速電壓5kV，在“通?！庇^察條件模式以及“高亮度”觀察條件模式下采用了加速電壓15kV。另外，圖4所示的“低” “高” “大” “中” “小”這樣的關(guān)系，是“表面” “通?！?“高亮度”各觀測條件間
的相對比較，并不意味著加速電壓或束電流量的絕對值大或者小。通過各觀察條件模式的選擇，產(chǎn)生對加速電壓、束電流量、探針直徑的各項目進(jìn)行調(diào)整的必要，但實際上伴隨于此還產(chǎn)生調(diào)整其他項目的必要?，F(xiàn)有的帶電粒子線顯微鏡的GUI，被設(shè)計為個別地調(diào)整上述各項目，因此操作性非常差，但在本實施例的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)中，將伴隨各觀察條件模式的選擇而產(chǎn)生的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整項目匯總為“觀察條件文件”，并保存在存儲器8或者二次存儲裝置6內(nèi)。因此，以下，對伴隨加速電壓、束電流量、探針直徑的調(diào)整而產(chǎn)生的調(diào)整作業(yè)和觀察條件文件進(jìn)行說明。首先，對上述“伴隨而產(chǎn)生的調(diào)整作業(yè)”進(jìn)行說明。在本實施例的情況下，在“表面”觀察模式下加速電壓被調(diào)整為5kV，在“通?！庇^察條件模式以及“高亮度”觀察條件模式下加速電壓被調(diào)整為15kV。加速電壓通過改變陰極17和陽極18的電位差來調(diào)整。而且，束電流量雖然通常為固定，但在“高亮度”觀察模式的情況下，使束電流量比其他2個條件還大。若變更了帶電粒子線源16的加速電壓，則在聚焦透鏡面上帶電粒子線13的交叉點(束探針的成像位置)產(chǎn)生相對于光軸的垂直方向以及水平方向這2個方向的軸偏離。垂直方向的軸偏離需要通過聚焦透鏡21或22的調(diào)整來補(bǔ)正，水平方向的軸偏離需要通過校正線圈20的調(diào)整來補(bǔ)正，因此，由于加速電壓的變更，產(chǎn)生聚焦透鏡和校正線圈調(diào)整的必要。
此外，若為了增大束電流量而增大了帶電粒子線源電流，則由于庫倫效應(yīng)而探針直徑變大。為了生成希望的探針直徑的一次帶電粒子線，需要通過聚光透鏡的調(diào)整來調(diào)整孔徑角。并且，若變更觀察條件來使加速電壓、束電流量、探針直徑變化，則出現(xiàn)不同量的象散。因此，伴隨觀察條件的變更，需要用于補(bǔ)正象散的象散補(bǔ)正線圈25的調(diào)整。如上所述，若變更了觀察條件，則不僅產(chǎn)生加速電壓和帶電粒子線源的調(diào)整作業(yè)，還產(chǎn)生聚光透鏡、校正線圈、象散補(bǔ)正線圈等帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的各構(gòu)成要素的調(diào)整作業(yè)?，F(xiàn)有的帶電粒子線顯微鏡的GUI，被設(shè)計為按照每個像素個別地執(zhí)行這些各構(gòu)成要素的調(diào)整。在裝置用戶是專家的情況下，需要能夠按照配合觀察對象來調(diào)出裝置的最高性能的方式進(jìn)行調(diào)整，因此當(dāng)然能夠個別地調(diào)整各構(gòu)成要素是為較好。但是，在裝置用戶不是專家的情況下，為了使用戶不感到操作的負(fù)擔(dān)，最好按照作為目的的每個觀察條件對關(guān)聯(lián)的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的各構(gòu)成要素的調(diào)整作業(yè)進(jìn)行匯總，并由裝置自動執(zhí)行。因此，本實施例的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)，導(dǎo)入觀察條件文件這ー概念，將為了執(zhí)行規(guī)定觀察條件下的圖像取得而最低限度所需的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整作業(yè)記述在觀察條件文件中。若在GUI上的操作畫面中指定了某觀察條件，則PC側(cè)讀出符合所指定的觀察條件的觀察條件文件，將記述在文件中的內(nèi)容變換為圖I所示的上層控制裝置12所能理解的控制指令并發(fā)送到帶電粒子顯微鏡裝置11側(cè)。由此，能夠通過GUI上的一次的操作，來完成相互關(guān)聯(lián)的調(diào)整作業(yè)，實現(xiàn)了即使是非專家的用戶也能夠簡單地進(jìn)行操作的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)。在圖5中，示出本實施例的觀察條件文件的構(gòu)成例。根據(jù)“表面”“通常”“高亮度”的各觀察條件而準(zhǔn)備了表I 3這3個表，在各表中，記載有在各自的觀察條件下最低限度應(yīng)設(shè)定的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整項目即加速電壓、燈絲電流(帶電粒子源電流)、聚光透鏡的工作條件、向校正線圈的供給電流值、向象散補(bǔ)正線圈的供給電流值的各值。有些情況下觀察條件變更后所顯示的觀察像，與變更前的觀察像相比亮度顯著發(fā)生了變化。在這種情況下，通過按下顯示在GUI畫面的右側(cè)的“自動亮度”按鈕，來執(zhí)行明亮度以及對比度的自動調(diào)整(ABCC:Auto Brightness Contrast Control)。在“自動亮度”按鈕的右側(cè)附有用于分別對明亮度和對比度進(jìn)行手動調(diào)整的+-按鈕，這是因為有些情況下想要個別地變更明亮度或者對比度的任意一者來調(diào)整畫質(zhì)。ABCC,具體來說，通過對連接于BSE檢測器的放大器的増益進(jìn)行調(diào)整來 執(zhí)行。另夕卜，在本實施例中，明亮度以及對比度的調(diào)整流程沒有包含在觀察條件文件中。這是因為，通過ABCC執(zhí)行的調(diào)整，是使觀察條件變更后的觀察像的明亮度和對比度接近于變更前的觀察像的明亮度和對比度的調(diào)整，因此，若不取得一次像，則前置放大器的增益調(diào)整量不確定。此外，是因為還可能存在在觀察條件變更的前后觀察像的亮度不太變化的情況。因此，根據(jù)變更前的觀察條件而取得的二次帶電粒子信號的信號數(shù)據(jù)，被保存在存儲器8內(nèi)直到觀察條件下一次被變更為止，在觀察條件變更后，在執(zhí)行ABCC時被調(diào)用，與觀察條件變更后所取得的二次帶電粒子信號的亮度值(信號強(qiáng)度)進(jìn)行比較。由此，前置放大器的增益調(diào)整量確定，觀察像的明亮度和對比度被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。另外，當(dāng)然也可以將明亮度以及對比度的自動調(diào)整流程記述在觀察條件文件中，在此情況下，只要將記述ABCC的執(zhí)行流程的新的文件(例如，稱作ABCC執(zhí)行文件)追加到觀察條件文件中，并在原有的“表面” “通?！?“高亮度”的各觀察條件表的末尾追加“參照ABCC執(zhí)行文件”這一條件即可。接著，利用圖6 圖8，對本實施例的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)的動作進(jìn)行說明。首先，在圖6中，示出本實施例的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)的整體動作的流程圖。若接通了 PCl和帶電粒子顯微鏡裝置11的電源，并啟動了系統(tǒng)，則首先，將觀察條件文件5被從二次存儲裝置6讀入到存儲器8中(S601)，并設(shè)定觀察條件表格(S602)。接著，在PC的顯示器上顯示GUI畫面(S603)，成為等待裝置用戶的觀察條件的指定的狀態(tài)。若在GUI上指定了觀測條件(S604)，則在所指定的觀測條件下執(zhí)行圖像的取得處理，在GUI上的圖像顯示區(qū)域中顯示觀察圖像(S605)。之后，帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)在作為空閑狀態(tài)的等待輸入狀態(tài)(S606)和輸入操作的有無的確認(rèn)步驟(S607)間循環(huán)，但在畫面上持續(xù)顯示觀察圖像。若在⑶I畫面上進(jìn)行了某些操作，則流程轉(zhuǎn)移到S607的下游側(cè)，執(zhí)行帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的動作狀態(tài)的確認(rèn)流程(S608 S613)。在一系列的確認(rèn)流程的最初，檢查帶電粒子線源的發(fā)射狀態(tài)和加速電壓(S608)，在加速電壓降低的情況下，執(zhí)行使加速電壓復(fù)原至規(guī)定值的處理(S609)。之后，執(zhí)行掃描條件的變更有無的檢查(S610)、觀察倍率的變更有無的檢查(S612)的各檢查，在存在變更的情況下，在步驟611或步驟613中進(jìn)行規(guī)定的變更處理?！皰呙钘l件的變更”是指針對圖3所示的“圖像確認(rèn)”、“調(diào)整”、“靜止圖像”的各按鈕操作的掃描條件的變更。若帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的動作狀態(tài)的確認(rèn)流程完成，則執(zhí)行在S607中輸入的條件是否為變更觀察條件的條件的判斷步驟(S614)，在是變更觀察條件的條件的情況下，執(zhí)行向在GUI中輸入的觀察條件的變更控制(S615)，進(jìn)ー步執(zhí)行操作是否結(jié)束的判定步驟(S616)。S614中的判斷結(jié)果，在不是變更觀察條件的條件的情況下，直接執(zhí)行S616。S616的判斷結(jié)果，在操作沒有結(jié)束的情況下，返回S605在變更后的觀察條件下取得圖像，并顯示在⑶〗上的觀察圖像顯示區(qū)域中。在操作結(jié)束的情況下，當(dāng)前時間點的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的工作條件以及所指定的觀察條件的數(shù)據(jù)被寫出到二次存儲裝置6 (S617)，系統(tǒng)被關(guān)閉。此時⑶I畫面的顯示也消失(S618)。寫出到二次存儲裝置的上述條件，在下次起動系統(tǒng)時被參照，上次結(jié)束時的觀察條件模式被復(fù)原。接著，利用圖7、圖8對在步驟615中執(zhí)行的觀察條件的變更處理進(jìn)行詳述。在圖7中，用PCl-上層控制裝置12-控制電路13間的時序圖示出了在圖6的步驟615中執(zhí)行的觀察條件變更處理的詳細(xì)內(nèi)容。如圖7所示，觀察條件變更處理，基本上通過如下方式來執(zhí)行由處理器7讀出與在GUI上指定的觀察條件相對應(yīng)的觀察條件文件，將記載在文件中的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整條件發(fā)送到帶電粒子顯微鏡裝置11，將帶電粒子 顯微鏡裝置側(cè)的上層控制裝置12所接收到的調(diào)整條件傳輸?shù)娇刂齐娐?3并進(jìn)行DA變換，生成向帶電粒子光學(xué)鏡體的控制電流或者控制電壓，并提供給帶電粒子光學(xué)鏡體。但是，由于觀察條件文件以人們能夠理解的形式被記述，因此觀察條件文件的內(nèi)容，需要被變換為上層控制裝置12能夠理解的形式。本實施例的帶電粒子線顯微鏡系統(tǒng)，采取了如下構(gòu)成使PC側(cè)具備該變換功能，將觀察條件文件的內(nèi)容變換為上層控制裝置12的執(zhí)行指令，并將變換后的指令發(fā)送到顯微鏡裝置側(cè)。在此，指令是指，安裝于PC的軟件(應(yīng)用程序)和上層控制裝置12間的數(shù)據(jù)通信規(guī)則。觀察條件文件向指令的變換功能(以下，稱作指令變換)，通過安裝前述的帶電粒子顯微鏡裝置的控制用軟件來實現(xiàn)。雖然原理上也可以使顯微鏡裝置側(cè)具備變換功能，但需要在上層控制裝置12或者控制電路13中搭載通用處理器(CPU等)，若考慮低成本化的要求則不現(xiàn)實，因此在本實施例中，以應(yīng)用程序的形式使PC側(cè)具備觀察條件文件向指令的變換功能。該應(yīng)用程序，以保存在CDROM或USB存儲器等記錄介質(zhì)中的形式發(fā)布給用戶或者在市場上流通。在圖8(A) (C)中，以表格的形式示出了對指令的概念進(jìn)行說明的示意圖。指令從概念上來說，是由在縱方向上排列了調(diào)整項目(例如加速電壓等、帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的某構(gòu)成要素的控制參數(shù))，在橫方向上排列了對應(yīng)的調(diào)整項目的設(shè)定值的矩陣(以下，稱作指令表)來表現(xiàn)的。在圖8所示的指令表中，具有如下構(gòu)造在表的第I行，從上開始依次排列有加速電壓、燈絲電流、聚光透鏡的設(shè)定電流、校正線圈的設(shè)定電流、象散補(bǔ)正線圈的設(shè)定電流的各調(diào)整項目，在橫方向上，設(shè)置有5比特的能夠保存與各調(diào)整項目相對應(yīng)的設(shè)定值的區(qū)域。為了容易理解，在圖8中，在第I行的設(shè)定項目欄中ー并記載了“加速電壓”、“燈絲電流”這樣的詞語，但實際上，在設(shè)定項目欄中只保存了與各項目相對應(yīng)的標(biāo)識符，而并不是保存了詞語。指令表的哪一行的信息與哪個設(shè)定項目相對應(yīng)這樣的規(guī)則，在PC側(cè)和上層控制裝置12側(cè)共有，因此，只要從PC側(cè)向顯微鏡裝置側(cè)發(fā)送表格，則能夠發(fā)送觀察條件文件的內(nèi)容。在處理器7上進(jìn)行動作的應(yīng)用程序，若讀出了觀察文件，則在與記載在觀察文件中的設(shè)定項目相對應(yīng)的表格的位置上，寫入從文件讀出的設(shè)定項目的設(shè)定值。例如，若假設(shè)從觀察條件文件讀出的設(shè)定值，針對聚光透鏡是用8AB7F這ー 16進(jìn)制的5比特代碼列表示的數(shù)值，針對其他設(shè)定項目是0，則在圖8(A)所示的PC側(cè)的指令表中，在標(biāo)識符=3、即設(shè)定在指令表的第3行的聚光透鏡的設(shè)定值欄中寫入“8AB7F”這ー數(shù)值，在其他設(shè)定值欄中寫入數(shù)值“O”。另外，因為數(shù)值數(shù)據(jù)用2進(jìn)制或16進(jìn)制的代碼列來表示，所以也存在被稱作參數(shù)的情況。若指令表的更新作業(yè)結(jié)束，則處理器7經(jīng)由通信端子9將指令表發(fā)送到顯微鏡裝置側(cè)。上層控制裝置12將從應(yīng)用程序發(fā)送來的數(shù)據(jù)，展開到圖8 (B) (C)所示的指令接收表中，并計算上次接收到的指令表(圖8(B))和這次接收到的指令表(圖8(C))的差。然后，提取出在上次接收到的指令表和這次接收到的指令表中存在差異的調(diào)整項目，作為應(yīng)變更動作條件的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成要素而采用。若接收到的指令表的解釋結(jié)束，則上層控制裝置12調(diào)用與應(yīng)變更動作條件的構(gòu)成要素相對應(yīng)的處理函數(shù)，并基于讀出的調(diào)整值來生成針對控制電路13的控制信號。將該處理稱作輸入輸出控制(I/O控制)。 在圖7所示的時序圖中，在從應(yīng)用程序(PC)側(cè)發(fā)送的指令表格在上層控制裝置12中被解釋之后，首先判斷是否需要對加速電壓的I/o控制。在指令表格為圖8所示的內(nèi)容的情況下，因為加速電壓的調(diào)整值沒有變更，所以不執(zhí)行對加速電壓的I/O控制，而判斷可否進(jìn)行對燈絲電流的I/O控制。在需要對加速電壓的I/O控制的情況下，生成對加速電壓的控制信號，并發(fā)送到控制電路13側(cè)?？刂齐娐?3側(cè)從接收到的控制信號中讀取加速電壓的調(diào)整值，在DAC中生成模擬的控制電壓信號，并提供給帶電粒子光學(xué)鏡體內(nèi)的陰極17或陽極18。同時，若確認(rèn)了加速電壓已被變更為規(guī)定值，則將確認(rèn)信號(Ack信號)返回到上層控制裝置12偵U。以下以相同的要領(lǐng)，由上層控制裝置12來執(zhí)行是否需要對燈絲電流、聚光透鏡電流、校正線圈電流、象散補(bǔ)正線圈的各項目進(jìn)行I/O控制的判定，并根據(jù)需要對控制電路13發(fā)送控制信號。與各調(diào)整項目相關(guān)的I/O控制的執(zhí)行順序，基本上按照觀察條件文件上的觀察項目的記載順序來執(zhí)行，但也可以在觀察條件表中記載表示各調(diào)整項目的調(diào)整順序(I/O控制的執(zhí)行順序)的信息。以上，通過本實施例的顯微鏡系統(tǒng)，實現(xiàn)了即使是初學(xué)者也能夠簡單地操作的、操作性非常高的帶電粒子線顯微鏡。另外，在以上的說明中，與“表面” “通常” “高亮度”這3個對應(yīng)地準(zhǔn)備觀察條件文件，但當(dāng)然通過增加或減少觀察條件文件的數(shù)量，能夠適當(dāng)設(shè)定除此之外的觀測條件。此外，當(dāng)然不僅能夠應(yīng)用于低真空SEM，而且還能夠應(yīng)用于通常的高真空SEM。(實施例2)在本實施例中，對具備觀察條件表格的修正功能的帶電粒子線顯微鏡的構(gòu)成例進(jìn)行說明。在以下的說明中，對于硬件和軟件的主要部分采用與實施例I的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)通用的部分，省略關(guān)于重復(fù)部分的說明。記載在觀察條件表中的設(shè)定值，基本上保持初始設(shè)定的默認(rèn)值不變來使用，但在進(jìn)行帶電粒子光學(xué)鏡體的時效變化(劣化)或機(jī)器差的調(diào)整時等，存在想要改變記載在表格中的設(shè)定值的情況。因此，在本實施例中，具備觀察條件表格的調(diào)整用的對話畫面，在表格的調(diào)整時通過在GUI上調(diào)用對話畫面，能夠調(diào)整表格的內(nèi)容。在圖9中，示出在圖3的GUI上顯示的觀察條件表格的變更對話畫面的構(gòu)成例。圖9的上側(cè)的圖，表示調(diào)用了觀察條件文件調(diào)整對話畫面91的狀態(tài)下的⑶I畫面，下側(cè)圖表示觀察條件文件調(diào)整對話畫面91的放大圖。在本實施例中，圖9所示的對話畫面采用了如下構(gòu)成不從GUI上直接調(diào)用，而是在暫時返回到在個人計算機(jī)上進(jìn)行動作的OS的指令提示畫面之后，若不輸入用于調(diào)用調(diào)整對話畫面的特殊的指令，則不進(jìn)行調(diào)用。這是為了防止沒有專門知識的用戶隨便改寫觀察條件表格。此外，因為觀察圖像和對話畫面顯示在同一⑶I上，所以能夠ー邊對觀察圖像進(jìn)行觀察ー邊調(diào)整設(shè)定值。在圖9的下側(cè)的圖所 示的本實施例的觀察條件文件調(diào)整對話畫面91中，在顯示在畫面上的設(shè)定值輸入欄94中直接輸入或者使用下拉鍵95來輸入設(shè)定值。在設(shè)定值輸入欄的左側(cè)，顯示表示對應(yīng)的設(shè)定項目的名稱的設(shè)定項目顯示欄93。能夠輸入到設(shè)定值輸入欄94的數(shù)值，設(shè)置有上限值/下限值，不能輸入不合適的設(shè)定值。由此，能夠防止設(shè)定超過裝置限度的過剩的電壓值/電流值。這些上限值/下限值，保存在二次存儲裝置6中，在系統(tǒng)起動時被讀出，并保存在存儲器8內(nèi)，由圖I所示的CTI合成部進(jìn)行參照。此外，進(jìn)行調(diào)整的觀察條件文件，能夠通過點擊標(biāo)簽92來進(jìn)行變更。標(biāo)簽92的名稱能夠適當(dāng)變更，若進(jìn)行變更則顯示在GUI畫面中的觀察條件按鈕4的各按鈕的名稱連動地被變更。以上所說明的GUI上的功能以及其所伴隨的畫面顯示處理，全部通過圖3的GUI控制部來執(zhí)行?；旧?，作為觀察條件文件的調(diào)整用對話畫面，只要存在與觀察條件文件的記載項目相對應(yīng)的設(shè)定值輸入欄94，則基本上發(fā)揮功能，但若具備以下這樣的附加功能則很便利。在圖9 (B)所示的本實施例的對話畫面中，雖然只顯示了以圖5的觀察條件文件的設(shè)定項目為基準(zhǔn)的加速電壓、燈絲電流、聚光透鏡電流、校正線圈電流、象散補(bǔ)正線圈電流的設(shè)定項目顯示欄以及設(shè)定值輸入欄，但通過Add按鈕98的操作，還能夠追加針對上述以外的構(gòu)成要素的設(shè)定項目顯示欄以及設(shè)定值輸入欄。反之，通過Delete按鈕99的操作，還能夠刪除不使用的設(shè)定項目顯示欄以及設(shè)定值輸入欄。項目顯示欄以及設(shè)定值輸入欄的刪除操作，通過在點擊了 Delete按鈕99之后，按下設(shè)定項目顯示欄或者設(shè)定值輸入欄的任意ー個，并按下Enter按鈕101來執(zhí)行。在觀察條件文件調(diào)整對話畫面91中設(shè)定的各觀察條件的各帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)條件的值被寫入到觀察條件設(shè)定表中，并作為應(yīng)用程序的參照數(shù)據(jù)而被保持在存儲器8上，但通過點擊Write按鈕97來記錄到二次存儲裝置6中。若點擊Close按鈕100，則觀察條件文件調(diào)整對話畫面91被關(guān)閉，返回到原來的GUI畫面(圖3所示的畫面)。此時，調(diào)整結(jié)束后的對話畫面中的設(shè)定值和觀察條件文件被保存在二次存儲裝置中。本實施例的對話畫面，假定從廠商派遣的工程師在顯微鏡的時效變化(例如電子源的更換等)的補(bǔ)正或機(jī)器差補(bǔ)正時使用。在這種情況下，若能夠調(diào)用并參照過去的設(shè)定值則很便利。因此，當(dāng)在點擊Write按鈕或者Close按鈕時在二次存儲裝置中保存對話畫面上的設(shè)定值時，保存了變更后的設(shè)定值的日期時間數(shù)據(jù)也會相應(yīng)地保存，若點擊了 Read按鈕96,則過去設(shè)定值的一覽表與日期時間數(shù)據(jù)對應(yīng)地被ー覽顯不。用戶從被一覽顯不的ー覽表中選擇符合意圖的日期時間的設(shè)定值，并點擊Enter按鈕101，從而過去的設(shè)定值被顯示在設(shè)定值輸入欄94中。以上所說明的附加功能以及其所伴隨的畫面顯示處理也全部通過圖3的⑶I控制部來執(zhí)行。通過本實施例的觀察條件文件調(diào)整對話畫面，實現(xiàn)了具備改寫觀察條件文件的內(nèi)容的功能的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)還能夠應(yīng)對時效變化和機(jī)器差調(diào)整等的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)。符號說明I個人計算機(jī)2⑶I畫面
3觀察圖像4觀察條件按鈕5觀察條件表格6二次存儲裝置7處理器8存儲器9帶電粒子光學(xué)鏡體9、10通信端子11顯微鏡裝置12上層控制裝置13控制電路14帶電粒子光學(xué)鏡體15試樣室16帶電粒子線源17陰極18陽極19帶電粒子線20校正線圈21第一聚光透鏡22第二聚光透鏡24掃描線圈25象散補(bǔ)正線圈26物鏡27束電流光圈28BSE 檢測器29觀察試樣30散射電子33復(fù)位按鈕34視野移動按鈕41表面按鈕42通常按鈕43高亮度按鈕
91觀察條件文件調(diào)整對話畫面92標(biāo)簽93設(shè)定項目顯示欄94設(shè)定值輸入欄95下拉鍵
96Read 按鈕97Write 按鈕98Add 按鈕99Delete 按鈕100Close 按鈕101Enter 按鈕
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于，具有 顯示畫面，其顯示圖形用戶界面(GUI)； 計算機(jī)，其執(zhí)行該圖形用戶界面的畫面顯示處理；和 帶電粒子顯微鏡，其具備帶電粒子光學(xué)鏡體、和對在所述圖形用戶界面上被指示的指示內(nèi)容進(jìn)行解釋來對所述帶電粒子光學(xué)鏡體進(jìn)行控制的控制裝置， 所述計算機(jī)具備 觀察條件文件，其記載了與顯示在所述圖形用戶界面上的對象相關(guān)聯(lián)的多個帶電粒子顯微鏡的調(diào)整項目的設(shè)定值；和 處理器，其執(zhí)行將該觀察條件文件的記載內(nèi)容變換為所述控制裝置能夠理解的形式的處理。
2.一種帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其組合了能夠經(jīng)由顯示在圖形用戶界面(⑶I)上的操作畫面來進(jìn)行操作并且與執(zhí)行該圖形用戶界面的畫面顯示處理的計算機(jī)連接來使用的帶電粒子顯微鏡、和安裝于所述計算機(jī)來使用的應(yīng)用程序， 所述帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)的特征在于， 所述帶電粒子顯微鏡具備 帶電粒子光學(xué)鏡體以及試樣室，其用于取得觀察圖像；和 控制裝置，其對在所述圖形用戶界面上被指示的指示內(nèi)容進(jìn)行解釋來控制所述帶電粒子光學(xué)鏡體， 所述應(yīng)用程序，通過與所述計算機(jī)一體化地進(jìn)行動作，來執(zhí)行如下處理 讀出觀察條件文件的處理，其中該觀察條件文件記載了與顯示在所述圖形用戶界面上的對象相關(guān)聯(lián)的多個帶電粒子顯微鏡的調(diào)整項目的設(shè)定值；和 將該觀察條件文件的記載內(nèi)容變換為所述控制裝置能夠理解的形式的處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述觀察條件文件是描述以下任意一個條件的文件 (1)適于用于取得較多地包含觀察對象試樣的表面信息的二次帶電粒子的、帶電粒子光學(xué)鏡體的工作條件； (2)適于用于取得較多地包含觀察對象試樣的組成信息的二次帶電粒子的、帶電粒子光學(xué)鏡體的工作條件；和 (3)適于用于執(zhí)行觀察對象試樣的EDX分析的、帶電粒子光學(xué)鏡體的工作條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置包含 控制電路，其包含生成提供給所述帶電粒子光學(xué)鏡體的模擬控制電壓或模擬控制電流的DA變換器；和 上層控制裝置，其對在所述圖形用戶界面上被指示的指示內(nèi)容進(jìn)行解釋來生成所述控制電路的控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述觀察條件文件包含以下任意一個調(diào)整項目 (1)加速電壓； (2)帶電粒子線源電流；(3)聚光透鏡的勵磁電流； (4)對校正線圈的供給電流； (5)對象散補(bǔ)正器的供給電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 在所述圖形用戶界面上顯示視野移動的復(fù)位按鈕。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述應(yīng)用程序在所述變換處理的執(zhí)行后，對所述控制裝置指示明亮度調(diào)整以及對比度調(diào)整處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述應(yīng)用程序具備顯示用于對所述觀察條件文件的記載內(nèi)容進(jìn)行變更的變更畫面的功能。
9.一種帶電粒子線顯微鏡，其能夠經(jīng)由顯示在圖形用戶界面(⑶I)上的操作畫面來進(jìn)行操作，并且與執(zhí)行該圖形用戶界面的畫面顯示處理的計算機(jī)連接來使用， 所述帶電粒子線顯微鏡的特征在于， 具備通過所述圖形用戶界面上的一次操作來對一系列的關(guān)聯(lián)的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的工作條件進(jìn)行變更的功能。
全文摘要
本發(fā)明的帶電粒子顯微鏡系統(tǒng)的特征在于，將帶電粒子顯微鏡的操作項目限定于顯示在GUI畫面(2)上的控制按鈕中的項目。若用戶在帶電粒子顯微鏡的GUI畫面(2)上僅操作了一次與希望的觀察條件相對應(yīng)的控制按鈕(41、42、43)，則能夠根據(jù)所述觀察條件，設(shè)定保存在表中的電子光學(xué)條件，并進(jìn)行測定。由此，能夠提供直觀且容易操作的帶電粒子顯微鏡用的圖形用戶界面環(huán)境。
文檔編號H01J37/24GK102668014SQ20108005324
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者千野肇, 巖谷徹, 綿引勝 申請人:株式會社日立高新技術(shù)