專利名稱：電子顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子顯微鏡，特別涉及適于電子顯微鏡的檢測(cè)器的選擇以及設(shè)定與所選擇的檢測(cè)器相應(yīng)的觀察條件的電子顯微鏡。
背景技術(shù)：
電子顯微鏡的檢測(cè)器基于檢測(cè)方式的不同而有多種類型。特別是具有低真空觀察功能的掃描電子顯微鏡中，除了在IPa以下的高真空時(shí)主要使用的二次電子檢測(cè)器之外， 作為在IPa以上的低真空時(shí)檢測(cè)信號(hào)的單元，有通過向試樣表面照射電子束來檢測(cè)在試樣表面反射后的電子的反射電子檢測(cè)器，以及利用了放大現(xiàn)象的低真空二次電子檢測(cè)器等， 所謂放大現(xiàn)象，其重復(fù)了以下過程向試樣表面照射電子束，從試樣表面產(chǎn)生的二次電子與殘留在試樣室內(nèi)的氣體分子碰撞、氣體分子分離成電子和正離子。這里，在切換各檢測(cè)器的信號(hào)的情況下，除了切換信號(hào)以外，需要進(jìn)行檢測(cè)器自身向試樣室的插入、工作距離(working distance)、真空度、加速電壓以及電子束直徑的設(shè)定等，其操作非常繁雜。例如，在基于電子束直徑的理論分辨率方面，最好是工作距離短，電子束直徑小，但是在反射電子檢測(cè)的情況下，向電子束附近鏡面反射的反射電子在工作距離短時(shí)會(huì)從檢測(cè)器的電子束通道向上方脫離，從而檢測(cè)效率降低。另外，使電子束直徑較小， 即電子束的電流量減小，因此，通過將電子束照射在試樣上而產(chǎn)生的二次電子和反射電子的產(chǎn)生量會(huì)減少。因此，在檢測(cè)效率與電子束直徑的關(guān)系方面，最佳的工作距離和電子束直徑通過經(jīng)驗(yàn)來確定。關(guān)于真空度，在為低真空二次電子檢測(cè)器的情況下，由于利用了基于試樣室中的殘留氣體的氣體放大，因此低真空時(shí)的信號(hào)檢測(cè)效率升高，但是隨著真空度降低， 照射在試樣上的電子束會(huì)散亂，因此，在某程度的真空度以下，畫質(zhì)會(huì)降低。關(guān)于加速電壓， 一般是加速電壓越高分辨率越高，但是，若低到能夠充分獲得通過在試樣上照射電子束而產(chǎn)生的二次電子和反射電子的產(chǎn)生效率的程度的低加速電壓，則要考慮試樣破壞以及帶電的影響等進(jìn)行設(shè)定?；蛘撸铀匐妷涸礁邉t從試樣表層的越深的位置激勵(lì)出二次電子，加速電壓越低則從試樣表層的越淺的位置激勵(lì)出二次電子，由于加速電壓的不同，圖像的質(zhì)感會(huì)發(fā)生變化，因此，要為了獲得所希望的質(zhì)感的圖像來調(diào)整加速電壓。但是，在低于能夠獲得前述的充分的二次信號(hào)的產(chǎn)生效率的加速電壓的情況下，二次信號(hào)量降低，而淹沒于噪聲之中，無法獲得充分的畫質(zhì)，但是能夠檢測(cè)什么程度的低信號(hào)，即到什么程度的低加速電壓能夠獲得充分的畫質(zhì)的圖像，則取決于檢測(cè)器的檢測(cè)靈敏度。另外，作為關(guān)于檢測(cè)器的插入的機(jī)構(gòu)上的改善例，例如公知有專利文獻(xiàn)1所記載的結(jié)構(gòu)。但是，由于需要另行進(jìn)行工作距離和真空度這樣的觀察條件的設(shè)定，為了比較哪個(gè)檢測(cè)器的信號(hào)的畫質(zhì)好，需要反復(fù)進(jìn)行檢測(cè)器的切換以及每次切換時(shí)的觀察條件的設(shè)定?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-155675號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題這樣，在具有至少兩種以上的根據(jù)真空度、工作距離、加速電壓、電子束直徑這些觀察條件的不同而使得觀察圖像的狀態(tài)變化的檢測(cè)器的電子顯微鏡中，作為選定要觀察的信號(hào)的判斷基準(zhǔn)，有首先決定使用的檢測(cè)器，對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)器的種類來調(diào)整觀察條件的情況，以及決定觀察條件，選定與該觀察條件相適合的檢測(cè)器來進(jìn)行觀察的情況，而無論在哪一種情況下，必須是一邊由操作者改變觀察條件以摸索形成最好的畫質(zhì)的條件、檢測(cè)器的種類，一邊通過目視來比較各檢測(cè)器的圖像來進(jìn)行選擇，操作繁瑣，而且需要有經(jīng)驗(yàn)，存在由于條件不同而完全無法觀察圖像的問題。本發(fā)明的目的在于，在具有多個(gè)檢測(cè)器的電子顯微鏡中，提供一種檢測(cè)器的選擇以及與每個(gè)檢測(cè)器相適合的觀察條件的設(shè)定非常容易的電子顯微鏡。用于解決課題的手段(1)為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明為一種電子顯微鏡裝置，其具有用于檢測(cè)通過將電子束照射到試樣上而產(chǎn)生的信號(hào)的不同種類的多個(gè)檢測(cè)器；以及對(duì)各個(gè)檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行切換的信號(hào)切換單元，該電子顯微鏡裝置的特征在于，具備存儲(chǔ)單元，其針對(duì)所述多個(gè)檢測(cè)器的每個(gè)檢測(cè)器存儲(chǔ)最佳的觀察條件；以及控制單元，其對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換來調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的觀察條件，并設(shè)定電子顯微鏡的狀態(tài)以形成所調(diào)出的觀察條件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在具有多個(gè)檢測(cè)器的電子顯微鏡中，檢測(cè)器的選擇以及針對(duì)每個(gè)檢測(cè)器的適合的觀察條件的設(shè)定變得容易。(2)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述電子顯微鏡裝置還具有圖像處理單元，該圖像處理單元將對(duì)應(yīng)于所述控制單元對(duì)所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而得到的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為二維圖像信號(hào)，并對(duì)各個(gè)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，所述控制單元根據(jù)所述圖像處理裝置的評(píng)價(jià)結(jié)果來切換到評(píng)價(jià)值高的檢測(cè)器進(jìn)行圖像顯示。(3)在上述O)中，優(yōu)選的是，所述圖像處理單元使用各個(gè)圖像信號(hào)的頻率特性來評(píng)價(jià)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)。(4)在上述O)中，優(yōu)選的是，所述圖像處理單元測(cè)定各個(gè)圖像中記錄的信號(hào)與噪聲的比即信噪比(SN比)，來評(píng)價(jià)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)。(5)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述觀察條件包括工作距離，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的工作距離，并使電子顯微鏡的試樣臺(tái)的位置移動(dòng)，以形成所調(diào)出的工作距離。(6)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述觀察條件包括真空度，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的真空度，并控制電子顯微鏡的試樣室的真空度，以形成所調(diào)出的真空度。(7)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述觀察條件包括加速電壓，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的加速電壓，并控制電子顯微鏡的高電壓產(chǎn)生電路，以形成所調(diào)出的加速電壓。(8)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述觀察條件包括電子束直徑，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的電子束直徑，并控制電子顯微鏡的會(huì)聚透鏡的電子束會(huì)聚量，以形成所調(diào)出的電子束直徑。
(9)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述觀察條件包括電子束電流量，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的電子束電流量，并控制電子顯微鏡的會(huì)聚透鏡的電子束會(huì)聚量，以形成所調(diào)出的電子束電流量。(10)在上述(1)中，優(yōu)選的是，所述電子顯微鏡裝置還具有信號(hào)設(shè)定操作部，該信號(hào)設(shè)定操作部設(shè)定成為檢測(cè)器的選擇基準(zhǔn)的觀察條件。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在具有多個(gè)檢測(cè)器的電子顯微鏡中，檢測(cè)器的選擇以及每個(gè)檢測(cè)器的最佳觀察條件的設(shè)定都變得容易。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡中使用的信號(hào)選擇操作部的顯示畫面的示例的說明圖。圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡中的信號(hào)選擇操作時(shí)的動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用圖1 圖3對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，使用圖1對(duì)本實(shí)施方式的電子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的電子顯微鏡具有低真空觀察功能，其具有反射電子檢測(cè)器和低真空二次電子檢測(cè)器這兩個(gè)檢測(cè)器。從電子槍1產(chǎn)生的電子束2通過會(huì)聚透鏡3和物鏡4而會(huì)聚，并照射到試樣5。從電子槍1產(chǎn)生的電子束2的加速電壓由高電壓產(chǎn)生電路30控制，會(huì)聚透鏡3和物鏡4使電子束2會(huì)聚的會(huì)聚量由透鏡控制電路31控制。電子束直徑例如以會(huì)聚透鏡的勵(lì)磁量為基礎(chǔ)按100級(jí)進(jìn)行控制，將電子束直徑最細(xì)電流量最少、即會(huì)聚透鏡的勵(lì)磁最強(qiáng)的狀態(tài)設(shè)為0， 將電子束直徑最粗電流量最大、即會(huì)聚透鏡的勵(lì)磁最弱的狀態(tài)設(shè)為100。在低真空時(shí)，在通過排氣裝置6對(duì)試樣室7進(jìn)行真空排氣的同時(shí)，通過漏泄閥8的開閉量控制向試樣室7的空氣導(dǎo)入量，調(diào)整試樣室7內(nèi)部的真空度。作為兩個(gè)檢測(cè)器，有反射電子檢測(cè)器和低真空二次電子檢測(cè)器。反射電子檢測(cè)器由反射電子檢測(cè)元件9構(gòu)成。通過向試樣5照射電子束2而產(chǎn)生的反射電子被反射電子檢測(cè)元件9進(jìn)行檢測(cè)并通過放大器10進(jìn)行放大。低真空二次電子檢測(cè)器由偏置電極11和試樣臺(tái)12構(gòu)成。通過向試樣5照射電子束2而產(chǎn)生的二次電子朝向施加了高電壓的偏置電極11加速，并重復(fù)氣體放大，所述氣體放大重復(fù)這樣的現(xiàn)象通過二次電子與試樣室7內(nèi)部的殘留氣體的碰撞，殘留氣體分離成正離子和電子，從所述的殘留氣體產(chǎn)生的電子在朝向偏置電極11的過程中進(jìn)一步與其他殘留氣體碰撞從而產(chǎn)生正離子和電子。通過二次電子與殘留氣體碰撞而產(chǎn)生的正離子從試樣臺(tái)12接受電子而再次成為氣體分子，因此，通過檢測(cè)試樣臺(tái)12的吸收電流并通過放大器13進(jìn)行放大，來檢測(cè)低真空二次電子信號(hào)?；蛘撸嚇优_(tái)12的吸收電流與從到達(dá)所述的偏置電極11的殘留氣體產(chǎn)生的電子大致等效，因此，通過檢測(cè)從偏置電極11流出的電流也能夠獲得低真空二次電子信號(hào)。通過反射電子檢測(cè)器的放大器10和低真空二次電子檢測(cè)器的放大器13輸出的各檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)通過信號(hào)切換器14進(jìn)行選擇。所選擇的信號(hào)通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器15 而被數(shù)字化，并作為圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器16中。記錄在幀存儲(chǔ)器16中的檢測(cè)器的圖像數(shù)據(jù)通過圖像顯示裝置17進(jìn)行觀察。這些檢測(cè)器的觀察圖像的像質(zhì)根據(jù)工作距離、真空度這些觀察條件而變化，另外， 根據(jù)檢測(cè)器的種類和檢測(cè)原理的不同，該觀察條件的最佳值不同。一般來說，電子顯微鏡的檢測(cè)信號(hào)由于在所有頻帶上產(chǎn)生噪聲，因此，在單獨(dú)的檢測(cè)信號(hào)中自動(dòng)判別在功率譜(power spectrum)上表示試樣表面結(jié)構(gòu)的信號(hào)與噪聲的區(qū)別是很難的，但是在不同的檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的功率譜上，如果表現(xiàn)出在同一頻率信號(hào)強(qiáng)度很強(qiáng)的特征，則可以將該頻率視為表現(xiàn)了試樣的特定結(jié)構(gòu)，通過比較該頻率的信號(hào)強(qiáng)度，能夠判別關(guān)于試樣的表面結(jié)構(gòu)是否清楚地顯示出微細(xì)的結(jié)構(gòu)。例如，在低真空二次電子檢測(cè)器中，對(duì)在真空度不同的條件下檢測(cè)到的電子顯微鏡圖像的功率譜進(jìn)行比較，例如可以說， 與真空度為10 的圖像相比，真空度為50 的圖像的功率譜相對(duì)于同一頻率信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)得更強(qiáng)，畫質(zhì)最好。另外，一般照射到試樣上的一次電子和從試樣產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)在由于試樣的位置或試樣室中的真空氣氛而衰減的情況下，由于檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度微弱而淹沒于噪聲之中，因此，檢測(cè)信號(hào)的頻率特性劣化。在對(duì)真空度不同的條件下檢測(cè)出的反射電子信號(hào)的功率譜進(jìn)行比較的情況下，由于檢測(cè)信號(hào)因所述的低真空氣氛而衰減，因此，真空度越低頻率特性越劣化，畫質(zhì)降低。但是，在低真空二次電子檢測(cè)器的情況下，通過基于殘留氣體的氣體放大，檢測(cè)信號(hào)被放大，因此，為了提高檢測(cè)效率，需要有一定程度的殘留氣體，與真空度為10 的情況下的功率譜相比，50Pa的頻率的頻率特性高，信號(hào)強(qiáng)度也更強(qiáng)。低真空二次電子檢測(cè)器的信號(hào)檢測(cè)效率最高的真空度根據(jù)殘留氣體分子的成分的不同而不同，但是，在50 是檢測(cè)效率最高的真空度的殘留氣體的情況下，在超越50 的100 的功率譜中，產(chǎn)生氣體放大的殘留氣體很充分，但是，由于電子束的散亂，頻率特性降低，畫質(zhì)變差。這樣，例如在使用反射電子檢測(cè)器的情況下，工作距離為10 15mm，真空度為 10 15Pa，在使用低真空二次電子檢測(cè)器的情況下，工作距離為15 25mm，在真空度為 50 60 的情況下，以往，操作者每當(dāng)切換檢測(cè)器需要將設(shè)定切換到被認(rèn)為是合適的所述觀察條件來進(jìn)行像觀察。另外，在沒有與該最佳觀察條件相關(guān)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的情況下，在切換檢測(cè)器時(shí)不進(jìn)行變更觀察條件的操作就進(jìn)行像觀察，因此，成為在不適合的觀察條件下的像觀察，無法發(fā)揮裝置的最高性能。因此，在本實(shí)施方式中，進(jìn)一步還具有信號(hào)選擇操作部18、CPU19、觀察條件存儲(chǔ)器20、電動(dòng)機(jī)21、圖像處理裝置22以及功率譜存儲(chǔ)器23。在信號(hào)選擇操作部18顯示對(duì)成為信號(hào)選擇的基準(zhǔn)的條件進(jìn)行設(shè)定的畫面。這里，使用圖2對(duì)本實(shí)施方式的電子顯微鏡所使用的信號(hào)選擇操作部18的顯示畫面的例子進(jìn)行說明。圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡所使用的信號(hào)選擇操作部的顯示畫面的例子的說明圖。如圖所示，在信號(hào)選擇操作部18中顯示畫質(zhì)優(yōu)先、選擇檢測(cè)器優(yōu)先、真空度優(yōu)先、工作距離優(yōu)先、使用者設(shè)定的選擇基準(zhǔn)優(yōu)先。通過信號(hào)選擇操作部18，操作者進(jìn)行使通過信號(hào)切換器14進(jìn)行切換的信號(hào)的選擇基準(zhǔn)為哪個(gè)觀察條件的輸入。圖示的例子中，示出選擇了畫質(zhì)優(yōu)先的狀態(tài)。在觀察條件存儲(chǔ)器20中，存儲(chǔ)有根據(jù)檢測(cè)器的種類存儲(chǔ)的試樣的位置(工作距離(WD)從物鏡4的末端到試樣臺(tái)5的表面為止的距離)、真空度、加速電壓、電子束直徑或者電子束電流的設(shè)定值。例如，針對(duì)反射電子檢測(cè)器，存儲(chǔ)有工作距離為10mm，真空度為 10Pa，加速電壓為10kV，電子束的直徑的設(shè)定為50。針對(duì)低真空二次電子檢測(cè)器，存儲(chǔ)有 工作距離為20mm，真空度為50Pa，加速電壓為15kV，電子束直徑的設(shè)定為60。存儲(chǔ)在觀察條件存儲(chǔ)器20中的、針對(duì)檢測(cè)器的每個(gè)種類的工作距離、加速電壓、 電子束直徑的設(shè)定值除了預(yù)先確定的值以外，還個(gè)可以變更為操作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)根據(jù)觀察試樣而判斷為適當(dāng)?shù)闹怠PU19根據(jù)通過信號(hào)選擇操作部18選擇的基準(zhǔn)從觀察條件存儲(chǔ)器20中讀出基于檢測(cè)器的種類而存儲(chǔ)的試樣的位置、真空度、加速電壓和電子束直徑的設(shè)定，并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 21變更工作距離，另外，通過漏泄閥7的開閉量來控制向試樣室7的空氣導(dǎo)入量，調(diào)整試樣室7內(nèi)部的真空度，控制高電壓產(chǎn)生電路30和透鏡控制電路31來設(shè)定加速電壓的設(shè)定和會(huì)聚透鏡的會(huì)聚量，從而控制電子束直徑。另外，此時(shí)，由于始終通過排氣裝置6將試樣室 7排成真空，因此若減小漏泄閥8的開閉量，則能夠形成高真空，若增大漏泄閥8的開閉量， 能夠形成低真空。圖像處理裝置22，在畫質(zhì)的評(píng)價(jià)使用圖像信號(hào)的頻率特性的情況下，對(duì)記錄在幀存儲(chǔ)器16中的檢測(cè)器的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，求出功率譜，并存儲(chǔ)在功率譜存儲(chǔ)器23 中。關(guān)于存儲(chǔ)在功率譜存儲(chǔ)器23中的功率譜，在畫質(zhì)優(yōu)先模式的時(shí)候，在判斷在使用反射電子檢測(cè)器的情況下和使用低真空二次電子檢測(cè)器的情況下哪一方的畫質(zhì)更好時(shí)使用。圖像處理裝置22能夠測(cè)定在各個(gè)圖像中記錄的信號(hào)與噪聲的比即信噪比(SN 比)，并評(píng)價(jià)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)。這樣，在畫質(zhì)的評(píng)價(jià)測(cè)定圖像SN比的情況下，圖像處理裝置22根據(jù)記錄在幀存儲(chǔ)器16中的檢測(cè)器的圖像來測(cè)定SN比。測(cè)定SN比的方法例如可以使用對(duì)同一圖像測(cè)定兩幅以上、求出各個(gè)圖像的協(xié)方差的方法等。噪聲在各個(gè)圖像中不規(guī)則地產(chǎn)生而沒有相關(guān)性，因此，協(xié)方差越高在兩幅圖像中有相關(guān)性的相同信號(hào)記錄得越多，可以判斷為SN比高，圖像的SN比越高，可以判斷為畫質(zhì)越高。接下來，使用圖3對(duì)本實(shí)施方式的電子顯微鏡中的信號(hào)選擇操作時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電子顯微鏡中的信號(hào)選擇操作時(shí)的動(dòng)作的流程圖。在步驟SlO中，通過信號(hào)選擇操作部18進(jìn)行使通過信號(hào)切換器14進(jìn)行切換的信號(hào)的選擇基準(zhǔn)為哪個(gè)觀察條件。接下來，在步驟S20中，判定是否選擇了畫質(zhì)優(yōu)先模式。若選擇了畫質(zhì)優(yōu)先模式， 則前進(jìn)到步驟S22，若不是，則前進(jìn)到步驟S30。在畫質(zhì)優(yōu)先模式下，進(jìn)行這樣的處理取得各檢測(cè)器的圖像，測(cè)定每個(gè)檢測(cè)器的畫質(zhì)，將畫質(zhì)好的檢測(cè)器的信號(hào)輸出到圖像顯示裝置17。在選擇了畫質(zhì)優(yōu)先模式的情況下，在步驟S22中，CPU19針對(duì)多個(gè)檢測(cè)器取得使用了各個(gè)檢測(cè)器的情況下的信號(hào)。即，首先，CPU19從記錄有根據(jù)檢測(cè)器的種類而存儲(chǔ)的試樣的位置、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值的觀察條件存儲(chǔ)器20中，讀取例如選擇了反射電子檢測(cè)器的情況下的工作距離、真空度、加速電壓以及電子束直徑的設(shè)定值。關(guān)于與每個(gè)檢測(cè)器相適合的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，預(yù)先測(cè)定出信號(hào)檢測(cè)量多的值，并將其值存儲(chǔ)到觀察條件存儲(chǔ)器20中。然后，CPU19在上下方向驅(qū)動(dòng)使試樣臺(tái)12移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)21來設(shè)定工作距離，以形成從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取到的工作距離。另外，CPU19進(jìn)行漏泄閥8的開閉量的設(shè)定以形成從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取到的真空度，并且控制高電壓產(chǎn)生電路30和透鏡控制電路 31，來設(shè)定加速電壓的設(shè)定和會(huì)聚透鏡的會(huì)聚量，以進(jìn)行電子束直徑的控制。在進(jìn)行了工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值的設(shè)定之后，CPU19通過信號(hào)切換器14切換到反射電子檢測(cè)器的信號(hào)，對(duì)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器15將反射電子檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，并作為反射電子圖像數(shù)據(jù)記錄在幀存儲(chǔ)器16中。記錄在幀存儲(chǔ)器16中的反射電子圖像通過圖像處理裝置22來進(jìn)行畫質(zhì)的測(cè)定。接下來，CPU19從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取低真空二次電子檢測(cè)器的情況下的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，并設(shè)定各個(gè)觀察條件。接著，CPU19通過信號(hào)切換器14切換到低真空二次電子的信號(hào)，通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器15進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，并作為低真空二次電子圖像數(shù)據(jù)記錄在幀存儲(chǔ)器16中。記錄在幀存儲(chǔ)器16中的低真空二次電子圖像通過圖像處理裝置22進(jìn)行畫質(zhì)的測(cè)定。接下來，在步驟S24中，圖像處理裝置22對(duì)反射電子圖像和低真空二次電子圖像的畫質(zhì)進(jìn)行比較，在畫質(zhì)的評(píng)價(jià)使用了圖像信號(hào)的頻率特性的情況下，圖像處理裝置22將這樣的檢測(cè)器判別為畫質(zhì)好的檢測(cè)器基于檢測(cè)信號(hào)的頻率特性，在其功率譜上檢測(cè)到了高達(dá)表現(xiàn)試樣的微細(xì)結(jié)構(gòu)的高頻頻帶的信號(hào)，并且，對(duì)應(yīng)于與試樣上的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的頻率的信號(hào)強(qiáng)度很強(qiáng)。在畫質(zhì)的評(píng)價(jià)使用測(cè)定圖像SN比的方法的情況下，測(cè)定檢測(cè)信號(hào)的SN比， 將SN比高的檢測(cè)器判別為畫質(zhì)好的檢測(cè)器。接下來，在步驟S26中，CPU19，為了顯示通過圖像處理裝置22而判別為畫質(zhì)好的檢測(cè)器的信號(hào)，通過信號(hào)切換器14切換檢測(cè)器信號(hào)，并且從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取與所選擇的檢測(cè)器相適合的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，進(jìn)行控制以形成所述的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值。在進(jìn)行了這些處理之后，將記錄在幀存儲(chǔ)器16中的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像顯示裝置17，由此，能夠自動(dòng)選擇反射電子檢測(cè)器和低真空二次電子檢測(cè)器中的畫質(zhì)好的一方的圖像并進(jìn)行輸出。另外，在決定了畫質(zhì)好的檢測(cè)器之后，使記錄在觀察條件存儲(chǔ)器20中的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值分別變化，將各個(gè)觀察條件的信號(hào)記錄在幀存儲(chǔ)器16中，通過圖像處理裝置22對(duì)各個(gè)觀察條件的畫質(zhì)進(jìn)行比較，通過CPU19判定畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，通過將工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值設(shè)定成所述的畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，能夠進(jìn)行畫質(zhì)好的適于觀察試樣的檢測(cè)器的選擇以及觀察條件的設(shè)定。當(dāng)在步驟S20中沒有判定為畫質(zhì)優(yōu)先模式的情況下，在步驟S30中，CPU19判定是否選擇了選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式。若選擇了選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式，則前進(jìn)到步驟S32，若不是的時(shí)候，則前進(jìn)到步驟S40。
關(guān)于選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式，各檢測(cè)器由于檢測(cè)方法的不同而使得圖像的性質(zhì)和凹凸感等不同，因此，選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式是在確定了通過所希望的圖像的性質(zhì)和凹凸感而選擇的檢測(cè)器的情況下，通過信號(hào)選擇操作部18選擇的模式。在選擇了選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式的情況下，在步驟S32中，CPU19從觀察條件存儲(chǔ)器 20中讀取與當(dāng)前使用中的檢測(cè)器相適合的工作距離、真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，并進(jìn)行控制以形成所述的觀察條件。接著，在步驟S34中，圖像處理裝置22測(cè)定此時(shí)的畫質(zhì)，使觀察條件再次變化一定量，再次通過圖像處理裝置22進(jìn)行畫質(zhì)的評(píng)價(jià)。然后，在步驟S36中，CPU19重復(fù)預(yù)定次數(shù)的上述動(dòng)作，判定畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，通過設(shè)定成所述觀察條件，在所選擇的檢測(cè)器中，能夠在畫質(zhì)最好的觀察條件下進(jìn)行觀察。根據(jù)本方式，能夠直接在當(dāng)前選擇的所希望的檢測(cè)器下設(shè)定成預(yù)先設(shè)定好的最佳觀察條件，能夠進(jìn)行與該檢測(cè)器相適合的圖像觀察而無需注意觀察條件的詳情。當(dāng)在步驟S30中沒有判定為選擇檢測(cè)器優(yōu)先模式的情況下，在步驟S40中，CPU19 判定是否選擇了真空度優(yōu)先模式。若選擇了真空度優(yōu)先模式，則前進(jìn)到步驟S41，如果不是則前進(jìn)到步驟S50。真空度優(yōu)先模式是在通過沒有進(jìn)行金屬涂覆的生物試樣等非金屬試樣等、進(jìn)行觀察的試樣的材質(zhì)等，而確定了進(jìn)行觀察的真空度的情況下，通過信號(hào)選擇操作部18所選擇的模式。在選擇了真空度優(yōu)先模式的情況下，在步驟S41中，CPU19設(shè)定真空度。接著，在步驟S43中，CPU19從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取與每個(gè)檢測(cè)器相適合的真空度，并切換信號(hào)切換器14以顯示所述的與每個(gè)檢測(cè)器相適合的真空度接近試樣室7的當(dāng)前的真空度的檢測(cè)器的信號(hào)。并且，在步驟S45中，CPU19從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取與所切換到的檢測(cè)器相適合的工作距離、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，并進(jìn)行控制以形成所述的工作距離、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值。接著，在步驟S47中，圖像處理裝置22測(cè)定此時(shí)的畫質(zhì)，并再次使工作距離、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值變化一定量，并再次通過圖像處理裝置22測(cè)定畫質(zhì)。然后，在步驟S49中，CPU19重復(fù)預(yù)定次數(shù)的上述動(dòng)作，判定畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，并將真空度以外的觀察條件設(shè)定為上述的畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，由此能夠在畫質(zhì)最好的觀察條件下進(jìn)行觀察。根據(jù)檢測(cè)器的信號(hào)檢測(cè)方法原理，檢測(cè)效率最高的真空度根據(jù)檢測(cè)器的不同而不同，但是根據(jù)本方式，能夠在當(dāng)前所選擇的真空度下無意識(shí)地選擇信號(hào)檢測(cè)效率最高的檢測(cè)器，并且能夠在與該檢測(cè)器相適合的觀察條件下進(jìn)行圖像觀察。當(dāng)在步驟S40中沒有判定為真空度優(yōu)先模式的情況下，在步驟S50中，CPU19判定是否選擇了工作距離優(yōu)先模式。若選擇了工作距離優(yōu)先模式則前進(jìn)到步驟S51，如果沒有則前進(jìn)到步驟S60。在選擇了工作距離優(yōu)先模式的情況下，在步驟S51中，CPU19設(shè)定工作距離。接著，在步驟S53中，CPU19從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取與每個(gè)檢測(cè)器相適合的工作距離，并切換信號(hào)切換器14以顯示與檢測(cè)器相適合的工作距離接近當(dāng)前的工作距離的檢測(cè)器的信號(hào)。接著，在步驟S55中，從觀察條件存儲(chǔ)器20讀取與切換到的檢測(cè)器相適合的真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值，并進(jìn)行控制以形成上述的真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值。接著，在步驟S57中，圖像處理裝置22測(cè)定此時(shí)的畫質(zhì)，并再次使真空度、加速電壓、電子束直徑的設(shè)定值變化一定量，并再次通過圖像處理裝置22測(cè)定畫質(zhì)。然后，在步驟S59中，CPU19重復(fù)預(yù)定次數(shù)的上述動(dòng)作，判定畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，通過設(shè)定成所述的畫質(zhì)評(píng)價(jià)值最高的觀察條件，能夠在畫質(zhì)最好的觀察條件下進(jìn)行觀察。根據(jù)檢測(cè)器的信號(hào)檢測(cè)方法原理，檢測(cè)效率最高的工作距離在每個(gè)檢測(cè)器中是不同的，但根據(jù)本方式，能夠在當(dāng)前選擇的工作距離下無意識(shí)地選擇信號(hào)效率最高的檢測(cè)器， 并且能夠在與該檢測(cè)器相適合的觀察條件下進(jìn)行圖像觀察。當(dāng)通過信號(hào)選擇操作部18選擇了使用者設(shè)定的情況下，在步驟S60中，CPU19，以手動(dòng)調(diào)整模式，由操作者對(duì)檢測(cè)器的選擇、工作距離的設(shè)定、真空度、加速電壓以及電子束直徑的設(shè)定值的設(shè)定，單獨(dú)地進(jìn)行設(shè)定。另外，在以上的說明中，對(duì)兩種檢測(cè)器的選擇單元進(jìn)行了詳細(xì)說明，而在具有三種以上的檢測(cè)器的裝置中，在具有三種以上的檢測(cè)器的情況下也能夠應(yīng)用。例如，除了上述的兩種檢測(cè)器，也可以使用基于閃爍器(scintillator)等的透射電子圖像檢測(cè)器、或使用高真空二次電子檢測(cè)器。另外，關(guān)于電子束直徑的控制，能夠與電子束電流量的控制置換，因此，可以將電子束電流量作為觀察條件，由CPU19根據(jù)多個(gè)檢測(cè)器的切換調(diào)出存儲(chǔ)在觀察條件存儲(chǔ)器20 中的電子束電流量，并控制基于電子顯微鏡的會(huì)聚透鏡的電子束會(huì)聚量，以形成所調(diào)出的電子束電流量。如以上所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在具有多個(gè)檢測(cè)器的電子顯微鏡中，通過輸入用于選擇檢測(cè)器的優(yōu)先的觀察條件，來在優(yōu)先的觀察條件下切換為畫質(zhì)好的檢測(cè)器， 而且將優(yōu)先的觀察條件以外的觀察條件設(shè)定為在所切換到的檢測(cè)器中最佳的值，因此，根據(jù)觀察條件自動(dòng)切換到畫質(zhì)好的檢測(cè)器，所以即使是經(jīng)驗(yàn)少的操作者，也很容易進(jìn)行圖像觀察。符號(hào)說明1 電子槍2 電子束3 會(huì)聚透鏡4 物鏡5 試樣、6 排氣裝置7 試樣室8:漏泄閥9:反射電子檢測(cè)元件
10發(fā)射電子檢測(cè)器放大器
11偏置電極
12試樣臺(tái)
13低真空二次電子
14信號(hào)切換器
15模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
16幀存儲(chǔ)器
17圖像顯示裝置
18信號(hào)選擇操作部
19= CPU
20觀察條件存儲(chǔ)器
21臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
22圖像處理裝置
23功率譜存儲(chǔ)器
30高電壓產(chǎn)生電路
31透鏡控制電路
權(quán)利要求
1.一種電子顯微鏡裝置，其具有用于檢測(cè)通過將電子束照射到試樣上而產(chǎn)生的信號(hào)的不同種類的多個(gè)檢測(cè)器；以及對(duì)各個(gè)檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行切換的信號(hào)切換單元，該電子顯微鏡裝置的特征在于，具備存儲(chǔ)單元，其針對(duì)所述多個(gè)檢測(cè)器的每個(gè)檢測(cè)器存儲(chǔ)最佳的觀察條件；以及控制單元，其對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換來調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的觀察條件，并設(shè)定電子顯微鏡的狀態(tài)以形成所調(diào)出的觀察條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于，所述電子顯微鏡裝置還具有圖像處理單元，該圖像處理單元將對(duì)應(yīng)于所述控制單元對(duì)所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而得到的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為二維圖像信號(hào)，并對(duì)各個(gè)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，所述控制單元根據(jù)所述圖像處理裝置的評(píng)價(jià)結(jié)果來切換到評(píng)價(jià)值高的檢測(cè)器進(jìn)行圖像顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于，所述圖像處理單元使用各個(gè)圖像信號(hào)的頻率特性來評(píng)價(jià)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于，所述圖像處理單元測(cè)定各個(gè)圖像中記錄的信號(hào)與噪聲的比即信噪比，來評(píng)價(jià)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于， 所述觀察條件包括工作距離，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的工作距離，并使電子顯微鏡的試樣臺(tái)的位置移動(dòng)，以形成所調(diào)出的工作距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于， 所述觀察條件包括真空度，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的真空度， 并控制電子顯微鏡的試樣室的真空度，以形成所調(diào)出的真空度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于， 所述觀察條件包括加速電壓，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的加速電壓，并控制電子顯微鏡的高電壓產(chǎn)生電路，以形成所調(diào)出的加速電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于， 所述觀察條件包括電子束直徑，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的電子束直徑，并控制電子顯微鏡的會(huì)聚透鏡的電子束會(huì)聚量，以形成所調(diào)出的電子束直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于， 所述觀察條件包括電子束電流量，所述控制單元對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)檢測(cè)器的切換而調(diào)出存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的電子束電流量，并控制電子顯微鏡的會(huì)聚透鏡的電子束會(huì)聚量，以形成所調(diào)出的電子束電流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子顯微鏡裝置，其特征在于，所述電子顯微鏡裝置還具有信號(hào)設(shè)定操作部，該信號(hào)設(shè)定操作部設(shè)定成為檢測(cè)器的選擇基準(zhǔn)的觀察條件。
全文摘要
本發(fā)明的電子顯微鏡具有具有反射電子檢測(cè)元件(9)的反射電子檢測(cè)器；具有偏置電極(11)和試樣臺(tái)(12)的低真空二次電子檢測(cè)器；以及切換所述各檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)切換器(14)。在觀察條件存儲(chǔ)器(20)中針對(duì)所述各檢測(cè)器存儲(chǔ)有最佳的觀察條件。CPU(19)根據(jù)所述各檢測(cè)器的切換來調(diào)出存儲(chǔ)在觀察條件存儲(chǔ)器(20)中的觀察條件，并設(shè)定電子顯微鏡的狀態(tài)以形成所調(diào)出的觀察條件。圖像處理裝置(22)將對(duì)應(yīng)于所述各檢測(cè)器的切換而得到的多個(gè)檢測(cè)信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為二維圖像信號(hào)，并對(duì)各個(gè)二維圖像信號(hào)的畫質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在畫質(zhì)優(yōu)先模式下，CPU(19)根據(jù)圖像處理裝置(22)的評(píng)價(jià)結(jié)果來切換到評(píng)價(jià)值高的檢測(cè)器進(jìn)行圖像顯示。由此，在具有多個(gè)檢測(cè)器的電子顯微鏡中，能夠提供容易選擇檢測(cè)器以及容易設(shè)定針對(duì)檢測(cè)器的最佳的觀察條件的電子顯微鏡。
文檔編號(hào)H01J37/28GK102292790SQ20108000531
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者川俁茂, 星野吉延 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)