(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを試料に照射する方向を制御する偏向制御部と、
前記試料から放出される電子を検出して検出信号に変換する検出器と、
前記検出信号と前記試料上の走査位置との対応関係を示すアドレス情報を前記検出信号に付与するアドレス付与部と、
前記検出信号および前記アドレス情報を用いて前記試料の観察画像を生成する画像処理部と、
を備え、
前記偏向制御部は、
前記荷電粒子ビームを用いて前記試料を１以上の直線状に走査し、
前記アドレス付与部は、
前記偏向制御部が前記試料を走査する１走査線毎に、当該走査線の前記試料上における開始位置を特定する情報、および当該走査線の前記試料上における終了位置を特定する情報を、前記アドレス情報として、当該走査線によって得られた前記検出信号に付与する
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記アドレス付与部は、
前記観察画像の時系列番号を示すフレーム番号を、前記アドレス情報として前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記画像処理部は、
前記試料上の同一箇所について時系列に取得した複数の前記観察画像を重ね合わせて単一の前記観察画像を生成する
ことを特徴とする請求項２記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記偏向制御部は、
前記荷電粒子ビームを、前記試料上の直交する２軸方向、および前記２軸の間の方向を向いた中間軸方向に偏向させ、
前記アドレス付与部は、
前記試料上の直交する２軸、および前記２軸の間の方向を向いた中間軸それぞれについて、前記偏向制御部が前記試料を走査する１走査線毎に、前記アドレス情報を前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記アドレス付与部は、
複数の前記走査線についての前記検出信号および前記アドレス情報を、１つのデータブロック内にパッケージ化し、ネットワーク回線を介して前記走査型電子顕微鏡の外部に送信する
ことを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記アドレス付与部は、
前記アドレス情報が記述する前記試料上の走査範囲毎に識別番号を割り当てて前記アドレス情報とともに前記識別番号を前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
前記画像処理部は、
前記識別番号を指定する指示を受け取ってその識別番号に対応する前記検出信号および前記アドレス情報を取得し、前記識別番号が指定する前記試料上の走査範囲の観察画像を生成する
ことを特徴とする請求項６記載の走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型電子顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡は、試料の観察部位を荷電粒子ビームでスキャンし、試料から放出される電子を用いて、２次元観察画像を生成する。一般的には、荷電粒子ビームを用いて試料を直線状に走査し、得られる検出信号に垂直同期信号（Ｖ−Ｓｙｎｃ）と水平同期信号（Ｈ−Ｓｙｎｃ）を重畳し、試料上の２次元座標を特定した上で画像を生成する。
【０００３】
下記特許文献１には、試料を同一方向の直線状に走査するラスタースキャンを用いて観察画像を生成する例が記載されている。
【０００４】
一方近年では、計測対象の微細化や観察対象の電子ビームによるダメージを低減する要求から、高精度化や高速化（単位面積当たりのビーム照射量の減少）が求められている。これら要求に応えるためには、上記特許文献１に記載されているラスタースキャンだけではなく、観察領域周辺から中心に向かってのスキャンを実施して試料帯電等による悪影響を排除する、観察領域内にある観察対象のみをスキャンする部分スキャンを実施する、などの手法を用いる必要がある。
【０００５】
しかし、上述の垂直同期信号や水平同期信号を用いる手法では、ラスタースキャンのみにしか対応することができない。そこで、多様なスキャン種別に対応するため、ランダムアクセスが高速なメモリ（ＳＲＡＭ：Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ等）に、画像データおよびその各画素の２次元座標を一時格納しておき、１フレームについてのスキャンが終了した時点で垂直同期信号や水平同期信号を用いて２次元画像を生成する手法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８０６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の、メモリ上に画像データとその２次元座標を一時格納する手法では、画像データそのものに加え、各画素の２次元座標を表すためのデータをメモリ上に格納しておく必要がある。そのため、必要なメモリ容量が非常に大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、観察画像を生成するために必要なデータ容量を削減することのできる走査型電子顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る走査型電子顕微鏡は、試料を１以上の直線状に走査し、走査線の開始位置と終了位置を特定する情報を、試料上の走査位置を示すアドレス情報として、１走査線毎の検出信号に付与する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る走査型電子顕微鏡によれば、画素毎ではなく１走査線毎にアドレス情報を付与するので、アドレス情報をメモリ上に格納するために必要なデータ容量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る走査型電子顕微鏡１００の構成図である。
【図２】アドレス付与部１０６の内部構成を示す図である。
【図３】アドレス割付信号１１０の１例を示す図である。
【図４】アドレス付与部１０６が出力する走査線画素データ１３０の構成を示す図である。
【図５】アドレス付与部１０６がアドレス割付信号１１０を処理する手順を説明する図である。
【図６】試料を周辺部から中心に向かって螺旋状にスキャンする場合の走査線画素データ１３０のデータ例を示す図である。
【図７】実施形態３に係る走査型電子顕微鏡１００の偏向器構成を示す図である。
【図８】実施形態３における走査線画素データ１３０の構成を示す図である。
【図９】実施形態４に係る走査型電子顕微鏡１００が生成する走査線画素データ１３０の構成例を示す図である。
【図１０】走査型電子顕微鏡１００が試料上の複数の走査範囲２０１〜２０３を走査する様子を示す図である。
【図１１】実施形態５における走査線画素データ１３０の構成を示す図である。
【図１２】特許文献１に記載されているラスタースキャンを用いて観察画像を生成する手法を説明する図である。
【図１３】ラスタースキャン以外のスキャン種別を用いて試料を走査し、観察画像を生成する手法を説明する図である。
【図１４】画素データ毎に試料上の２次元座標を付与してメモリ上に格納する手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜従来の画像データ生成手法＞
以下では、本発明と比較するため、まず始めに画像データを生成する従来の手法について説明する。その後、本発明に係る走査型電子顕微鏡が採用する、画像データ生成手法について説明する。
【００１３】
図１２は、特許文献１に記載されているラスタースキャンを用いて観察画像を生成する手法を説明する図である。同文献では、検出器から得られる１次元の輝度信号に、垂直同期信号と水平同期信号を重畳し、２次元画像を生成する。
【００１４】
図１３は、ラスタースキャン以外のスキャン種別を用いて試料を走査し、観察画像を生成する手法を説明する図である。本図に示す手法では、試料を螺旋状に走査し、各画素の画像データと２次元座標を組にしてメモリ上に一時的に格納しておく。その後、１フレームについてのスキャンが終了した時点で、垂直同期信号や水平同期信号を用いて２次元画像を生成する。
【００１５】
一般に、メモリに画像データと２次元座標を格納する手法では、Ｘ座標とＹ座標を連結して１次元列とし、これをメモリ上のアドレスとして利用し、そのアドレスに画像データを格納する。この手法では、画素データ毎に独立してアドレスを付与するため、画素単位でメモリへアクセスすることが必要となり、ランダムアクセスが必須となる。すなわち、本手法で用いるメモリは、画素表示を更新する速度以上のランダムアクセス速度が必要となる。このランダムアクセス速度は、以下の式によって与えられる。
【００１６】
【数１】
0005389766.tif 000002
【００１７】
例えば、２０ｍｓ毎に１フレームを取得することとした場合、以下のように２００Ｇｂｐｓ以上のランダムアクセス速度が必要となる。そのため、ｂｉｔ単価の安いＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ装置は使用することができず、より高価なＳＲＡＭを用いる必要がある。
【００１８】
【数２】
0005389766.tif 000003
【００１９】
図１４は、画素データ毎に試料上の２次元座標を付与してメモリ上に格納する手法を説明する図である。スキャン速度が３０フレーム／ｓ以上になると、人が識別可能な画像書き換え速度を超える。そのため、１画像毎に画面表示を更新する必要はない。この場合、表示装置の垂直同期信号および水平同期信号と画素データを厳密に対応付ける必要性は少なくなる。
【００２０】
そこで、図１４に示す手法では、図２に示した手法をさらに発展させ、画素データ毎に試料上の２次元座標を付与してメモリ上に格納することとしている。ただし、本手法を用いると、画素データに加えて２次元座標データをメモリ上に格納することになるため、観察画像を生成するために要するメモリ容量が増加する。このメモリ容量は、以下の式で求めることができる。
【００２１】
【数３】
0005389766.tif 000004
【００２２】
すなわち、本手法を用いる場合、各画素データについてデータ量が少なくともｌｏｇ２（ｍ・ｎ）だけ余分に必要となる。さらには、一般的なコンピュータは８ビット（１バイト）単位でデータを処理するため、画素データを格納するために要するメモリ容量は８ビットの倍数となる。そのため、各画素データおよびその２次元座標のデータ量が８ビットの倍数とならない場合は、８で割り切れない部分について余分な空き領域が生じ、全体としてさらに多くのデータ容量を要する。１例として、縦横１６３８４画素の画像データを格納する場合に必要となるデータ容量を以下に示す。
【００２３】
【数４】
0005389766.tif 000005
【００２４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る走査型電子顕微鏡１００の構成図である。走査型電子顕微鏡１００は、照射部１０１、スキャンエンジン１０２、Ｘ偏向器１０３、Ｙ偏向器１０４、検出器１０５、アドレス付与部１０６、画像処理部１０７を備える。
【００２５】
照射部１０１は、観察対象である試料に荷電粒子ビームを照射する。荷電粒子ビームの例として、電子ビーム、イオンビームなどが挙げられる。Ｘ偏向器１０３とＹ偏向器１０４は、試料上の直交する２軸（ここではＸ軸とＹ軸）方向にそれぞれ荷電粒子ビームを偏向させる。スキャンエンジン１０２は、Ｘ偏向器１０３とＹ偏向器１０４を用いて荷電粒子ビームを偏向させ、試料に対する荷電粒子ビームの照射位置を制御する。検出器１０５は、試料に荷電粒子ビームを照射することによって生じる電子を検出し、輝度情報を含む検出信号に変換してアドレス付与部１０６に出力する。
【００２６】
アドレス付与部１０６は、後述の図３で説明するアドレス割付信号１１０をスキャンエンジン１０２から受け取り、荷電粒子ビームを照射している試料上の２次元座標を示すアドレス情報を生成する。アドレス付与部１０６は、検出器１０５から受け取った検出信号１２０にアドレス情報を付与し、走査線画素データ１３０として画像処理部１０７に出力する。
【００２７】
画像処理部１０７は、アドレス付与部１０６から受け取った走査線画素データ１３０に含まれる２次元座標（アドレス情報）を用いて、検出信号１２０に含まれる輝度情報を２次元画像に変換し、２次元観察画像を生成する。
【００２８】
本発明における「偏向制御部」は、スキャンエンジン１０２が相当する。アドレス付与部１０６および画像処理部１０７は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置とその動作を規定するソフトウェアを用いて構成することもできる。
【００２９】
図２は、アドレス付与部１０６の内部構成を示す図である。アドレス付与部１０６は、アドレス付与内部ブロック１０６１、データ一時バッファ１０６２を備える。アドレス付与内部ブロック１０６１は、アドレス割付信号１１０を受信し、後述の図５で説明する処理フローを実行する。データ一時バッファ１０６２は、処理中のアドレス情報などを一時的に保持するバッファとして機能するメモリ装置である。アドレス割付信号１１０は、フレーム番号１１１、Ｘ偏向器信号１１２、Ｙ偏向器信号１１３、ブランク信号１１４を有する。
【００３０】
図３は、アドレス割付信号１１０の１例を示す図である。スキャンエンジン１０２は、Ｘ偏向器１０３またはＹ偏向器１０４を用いて荷電粒子ビームを偏向させて試料を走査している区間では、ブランク信号１１４をＯＦＦにする。その他の区間では、ブランク信号１１４をＯＮにする。
【００３１】
また、スキャンエンジン１０２は、Ｘ偏向器１０３を用いてＸ軸方向に試料を走査しているときはＸ偏向器信号１１２の値を変化させ、Ｙ偏向器１０４を用いてＹ軸方向に試料を走査しているときはＹ偏向器信号１１３の値を変化させる。
【００３２】
すなわち、Ｘ偏向器信号１１２とＹ偏向器信号１１３の境界部分で、スキャンエンジン１０２が試料を走査している方向が切り替わることになる。また、ブランク信号１１４がＯＮになっている区間では、試料の走査が行われていないことになる。
【００３３】
図４は、アドレス付与部１０６が出力する走査線画素データ１３０の構成を示す図である。走査線画素データ１３０は、荷電粒子ビームを用いて試料を走査した際の１つの走査線から得られる画素データを保持するデータである。走査線画素データ１３０は、フレーム番号１３１、Ｙ偏向始点１３２、Ｘ偏向始点１３３、Ｙ移動量１３４、Ｘ移動量１３５、画素データ１３６を有する。
【００３４】
フレーム番号１３１は、試料の観察画像の時系列番号を保持する。ある時点における試料の観察画像は１つの走査線のみでは得られず、複数の走査線から得られる画素データを合成して１つの観察画像を得る。そこで、各走査線画素データ１３０がいずれの時点の画素データを保持するものであるか示すため、本番号を保持することとした。
【００３５】
Ｙ偏向始点１３２とＸ偏向始点１３３は、当該走査線画素データ１３０が画素データを保持する走査線のＸＹ軸方向それぞれの開始点を、試料上の走査範囲の２次元座標として記述したデータである。
【００３６】
Ｙ移動量１３４とＸ移動量１３５は、当該走査線画素データ１３０が画素データを保持する走査線の走査位置が各始点から移動した量を示すデータである。移動量に代えて各軸方向の終点位置を保持するようにしてもよい。すなわち、当該走査線がいずれの位置で終了したかを特定することができる情報であれば、移動量以外の情報を用いてもよい。
【００３７】
画素データ１３６は、当該走査線画素データ１３０が画素データを保持する走査線上の画素データを、輝度値分布として保持するデータである。画素データ１３６内には、当該走査線上の各走査位置から得られる検出信号１２０を輝度値に置き換えたデータが、走査方向の順に配置されている。すなわち、画素データ１３６は、検出信号１２０をコンピュータ上で画像処理する都合上、画素データとして再構成したものであり、実質的には検出信号１２０と等価である。
【００３８】
図５は、アドレス付与部１０６がアドレス割付信号１１０を処理する手順を説明する図である。以下、図５にしたがってアドレス割付信号１１０の処理手順を説明する。
（図５：ステップＳ５００）
アドレス付与部１０６は、スキャンエンジン１０２が試料を走査する際の１つの走査線毎に、本動作フローを実行する。
（図５：ステップＳ５０１）
アドレス付与部１０６は、ブランク信号１１４がＯＮであるか否かを判定する。ＯＮである場合はスキャンエンジン１０２が走査を実行していないと判断し、本ステップを継続する。ＯＦＦである場合はスキャンエンジン１０２が走査を実行中であると判断し、ステップＳ５０２へ進む。
【００３９】
（図５：ステップＳ５０２）
アドレス付与部１０６は、Ｘ偏向器信号１１２またはＹ偏向器信号１１３が変化しているか否かを判断する。Ｘ偏向器信号１１２が変化していればステップＳ５０３へ進み、Ｙ偏向器信号１１３が変化していればステップＳ５０６へ進む。いずれの偏向器信号も変化していない場合は、エラーとして取り扱う。
（図５：ステップＳ５０３）
アドレス付与部１０６は、ブランク信号１１４がＯＦＦ、Ｘ偏向器信号１１２が変化あり、Ｙ偏向信号１１３が変化なしであるため、スキャンエンジン１０２がＸ軸方向に荷電粒子ビームを走査していると判断する。アドレス付与部１０６は、検出器１０５からの検出信号１２０を、Ｘ軸方向の検出信号、すなわちＸ軸方向の画素データ１３６としてデータ一時バッファ１０６２に格納する。
（図５：ステップＳ５０３：補足）
データ一時バッファ１０６２の容量は、必要とする最大画像サイズの最大直線距離、すなわち、Ｘ座標側またはＹ座標側の最大画素数に画素ｂｉｔ数を乗算した値以上のサイズが必要となる。
【００４０】
（図５：ステップＳ５０４）
アドレス付与部１０６は、試料上の走査位置がＸ軸方向に移動した量をカウントし、Ｘ移動量１３５としてデータ一時バッファ１０６２に格納しておく。また、試料上における当該走査線の開始位置を、Ｘ偏向始点１３３としてデータ一時バッファ１０６２に格納しておく。
（図５：ステップＳ５０５）
アドレス付与部１０６は、Ｙ偏向器信号１１３が変化し始めたか、またはブランク信号１１４がＯＮになっているかを判断する。すなわち、図３のＸ信号変化ブロックとＹ信号変化ブロックの境界部分に到達したか、または走査が停止しているかを判断する。これらに該当する場合はステップＳ５０９へ進み、該当しない場合はステップＳ５０３へ戻って同様の処理を繰り返す。
【００４１】
（図５：ステップＳ５０６〜Ｓ５０８）
アドレス付与部１０６は、ステップＳ５０３〜Ｓ５０５と同様の処理を、Ｙ軸方向についても同様に実行する。ただし、使用する信号およびデータフィールドなどが、Ｙ偏向器信号１１３、Ｙ偏向始点１３２、Ｙ移動量１３４である点は、ステップＳ５０３〜Ｓ５０５とは異なる。
（図５：ステップＳ５０９）
アドレス付与部１０６は、データ一時バッファ１０６２に格納しているフレーム番号１３１、Ｙ偏向始点１３２、Ｘ偏向始点１３３、Ｙ移動量１３４、Ｘ移動量１３５を組み合わせ、図４に示すアドレス情報として整形する。
（図５：ステップＳ５１０〜Ｓ５１１）
アドレス付与部１０６は、アドレス情報を当該走査線に対応する画素データ１３６に付与し、走査線画素データ１３０として整形する（Ｓ５１０）。アドレス付与部１０６は、走査線画素データ１３０を画像処理部１０７に出力する（Ｓ５１１）。
【００４２】
図６は、試料を周辺部から中心に向かって螺旋状にスキャンする場合の走査線画素データ１３０のデータ例を示す図である。ここでは、ＸＹ軸ともに５１２画素のサイズを有する領域をスキャンする例を示す。
【００４３】
アドレス付与部１０６は、最初のスキャンを、（Ｙ偏向座標，Ｘ偏向座標）＝（０，０）から開始する。Ｘ偏向器信号１１２がＸ偏向座標１４０の方向に増加していくため、アドレス付与部１０６はステップＳ５０２において、Ｘ軸方向の走査が実施されていると判定する。
【００４４】
アドレス付与部１０６は、Ｘ偏向器信号１１２が増加していくにともない、Ｘ移動量１３５の値をインクリメントする。また、検出信号１２０から画素データ１３６を取得し、データ一時バッファ１０６２に蓄積する。
【００４５】
（Ｙ偏向座標，Ｘ偏向座標）が、（０，５１１）から（１，５１１）に変化したとき、アドレス付与部１０６は、ステップＳ５０５においてＸ軸方向の走査が終了したと判断する。
【００４６】
アドレス付与部１０６は、フレーム番号１３１、Ｙ偏向始点１３２、Ｘ偏向始点１３３、Ｙ移動量１３４、Ｘ移動量１３５を組み合わせてアドレス情報を生成する。また、Ｘ移動量１３５の絶対値を画素データ保存量として、データ一時バッファ１０６２に蓄積されている画素データ１３６と組み合わせ、走査線画素データ１３０を生成する。以上の手順により、図６の１つ目の走査線画素データ１３０が生成される。
【００４７】
アドレス付与部１０６は、次のスキャンを、（Ｙ偏向座標，Ｘ偏向座標）＝（１，５１１）から開始する。アドレス付与部１０６は、上記と同じようにスキャンを実行するが、この場合はＹ偏向器信号１１３が変化するため、アドレス付与部１０６はステップＳ５０２において、Ｙ軸方向の走査が実施されていると判定する点が異なる。
【００４８】
（Ｙ偏向座標，Ｘ偏向座標）が、（５１１，５１１）から（５１１，５１０）に変化したとき、アドレス付与部１０６は、ステップＳ５０５においてＹ軸方向の走査が終了したと判断する。アドレス付与部１０６は、同様に図６の２つ目の走査線画素データ１３０を生成する。
【００４９】
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る走査型電子顕微鏡１００は、複数の直線状の走査線を用いて試料を走査し、１走査線毎に、当該走査線の開始位置と終了位置を特定する情報を、アドレス情報として画素データ１３６に付与する。このアドレス情報は、当該走査線が試料上のどの位置を走査して得たものかを示している。すなわち、試料上の走査位置を示す座標情報を画素毎に保持するのではなく、走査線毎に保持しているので、座標情報を格納するために要するデータ一時バッファ１０６２などのメモリ装置のデータ容量を削減することができる。また、走査線毎に連続したデータ列となるため、バースト転送でデータ帯域を確保するＤＲＡＭのようなｂｉｔ単価が安価な不揮発性メモリを使用することができる。
【００５０】
本実施形態１において走査線画像データ１３０のデータ量は、フレーム番号１３１を除くと、以下の計算式で求めることができる。
【００５１】
【数５】
0005389766.tif 000006
【００５２】
フレーム番号１３１を付与する場合、上記式の第２項のカッコ内にその分のデータ長（走査線数×フレーム番号１３１のデータ長）が加算される。
【００５３】
＜実施の形態２＞
実施形態１において、１つのフレームについてスキャンが終了した後、同じ走査位置について改めてスキャンを実施して走査線画素データ１３０を２重生成することもできる。この場合、Ｙ偏向始点１３２、Ｘ偏向始点１３３、Ｙ移動量１３４、Ｘ移動量１３５は先に実施したスキャンと同じ値となる。そこで、フレーム番号１３１を用いて、いずれの時点におけるスキャンによって得られた走査線画素データ１３０であるかを識別するようにしてもよい。
【００５４】
また、各フレームにおけるスキャン範囲がそれぞれ異なるような場合でも、フレーム番号１３１を走査線画素データ１３０内に記述しておけば、何回目のスキャンで取得した走査線画素データ１３０であるかを識別することができる。何回目のスキャンで取得した走査線画素データ１３０であるかが分かれば、その回においてどの範囲でスキャンを実施したかの記録と照らし合わせることにより、当該走査線画素データ１３０がいずれのスキャン範囲から得たものであるかを容易に識別することができる。
【００５５】
また、試料上の同一箇所について時系列に複数回スキャンし、各スキャンで得た観察画像を重ね合わせてもよい。これにより、明確な観察画像を得ることができる。各画素データがどの時点のスキャンで得たものであるかを識別する際にも、フレーム番号１３１を用いることができる。
【００５６】
一方、同じ走査位置について時系列に単一のスキャンのみを実施する場合は、フレーム番号１３１を省略することもできる。以下の実施形態でも同様である。
【００５７】
＜実施の形態３＞
図７は、本発明の実施形態３に係る走査型電子顕微鏡１００の偏向器構成を示す図である。実施形態１では、Ｘ偏向器１０３とＹ偏向器１０４を用いてＸＹ軸方向に荷電粒子ビームを偏向させる構成を例示したが、ＸＹ軸以外の軸方向について新たに偏向器を設け、より細かく荷電粒子ビームを偏向制御するようにしてもよい。その他の構成は、実施形態１〜２と同様である。
【００５８】
図７では、Ｘ軸方向とＹ軸方向の間の中間角（本実施形態３では４５°だがこれに限られるものではない）方向を向いた中間軸方向に、中間軸偏向器１５０を設けた例を示したが、これに限らず任意の方向に荷電粒子ビームを偏向させる偏向器を設けることができる。また、偏向器および偏向方向の数も、任意に設けることができる。
【００５９】
図８は、本実施形態３における走査線画素データ１３０の構成を示す図である。図７に例示するように、ＸＹ軸方向以外の軸方向について偏向軸を設けた場合、その軸方向について試料上の座標情報を保持する必要がある。
【００６０】
そこで本実施形態３では、図４で説明したデータ構成に加え、新たに中間偏向始点１３７と中間移動量１３８を走査線画素データ１３０内に保持することとした。これにより、中間軸方向に荷電粒子ビームを偏向させたときの走査位置を、走査線画素データ１３０内に保持することができる。
【００６１】
＜実施の形態４＞
一般に、走査型電子顕微鏡１００の画像処理部１０７は、走査型電子顕微鏡１００に組み込まれているが、必ずしもこれに限られるものではなく、走査型電子顕微鏡１００の本体部分から離れた位置に画像処理部１０７を配置し、通信ネットワークを介して走査線画素データ１３０を送受信するように構成することもできる。この形態によれば、画像処理部１０７として高性能なコンピュータ等を用いることができるので、走査型電子顕微鏡１００をより柔軟に構成することができる点で有利である。
【００６２】
ただし、走査線画素データ１３０は大量なデータとなるため、通信ネットワークがボトルネックとなって画像処理パフォーマンスを低下させる可能性がある。そこで本発明の実施形態４では、走査線画素データ１３０を通信に適した形式に整形することとする。
【００６３】
図９は、本実施形態４に係る走査型電子顕微鏡１００が生成する走査線画素データ１３０の構成例を示す図である。実施形態１〜３では、１つの走査線毎にフレーム番号１３１〜画素データ１３６を組にして走査線画素データ１３０を生成する構成を説明したが、本実施形態４では、複数の走査線についてのフレーム番号１３１〜画素データ１３６を組にして１つのデータパッケージとして構成する。具体的には、例えばデータパケットのペイロード部など、データ本体部分を格納するフィールドに、複数の走査線についてのフレーム番号１３１〜画素データ１３６を組にして格納すればよい。
【００６４】
図９に示すデータ構成によれば、通信パケットのヘッダ部分などの通信に係るオーバーヘッドを低減することができるので、通信ネットワークを介して走査線画素データ１３０を送受信する際に、処理パフォーマンスの観点で有利である。
【００６５】
＜実施の形態５＞
図１０は、走査型電子顕微鏡１００が試料上の複数の走査範囲２０１〜２０３を走査する様子を示す図である。走査型電子顕微鏡１００の偏向器が荷電粒子ビームを偏向することのできる範囲は限られているので、試料上の観察対象領域を全て走査するためには、１画面分の走査を複数回実施しなければならない場合がある。図１０では、その様子を走査範囲２０１〜２０３で示した。
【００６６】
新たな走査範囲を走査するとき、走査位置の２次元座標は、改めて初期値から開始することになるのが通常である。このとき、いずれの走査範囲について走査線画素データ１３０を取得したかを後に識別できるようにしておけば、任意の走査範囲の走査線画素データ１３０を即座に読み出すことができるので、便宜である。そこで本発明の実施形態５では、走査線画素データ１３０内に走査範囲識別番号を新たに保持しておくこととする。
【００６７】
図１１は、本実施形態５における走査線画素データ１３０の構成を示す図である。本実施形態５において、走査線画素データ１３０は、図４または図８で説明した構成に加え、新たに走査範囲識別番号１３９を保持する。
【００６８】
アドレス付与部１０６は、走査線画素データ１３０を生成する際に、アドレス情報が記述する試料上の走査範囲毎に、走査範囲識別番号１３９を付与する。必ずしも、アドレス情報が記述することのできる最大走査範囲毎に走査範囲識別番号１３９を付与する必要はない。いずれの走査範囲について取得した走査線画素データ１３０であるかを識別できればよい。
【００６９】
画像処理部１０７は、走査線画素データ１３０に含まれるアドレス情報と走査範囲識別番号１３９を用いて、試料の観察画像を生成する。例えば、走査範囲識別番号１３９が０〜１０の走査線画素データ１３０は１行目の左から右に向かって順に表示し、走査範囲識別番号１３９が１１〜２０の走査線画素データ１３０は２行目の左から右に向かって順に表示する、といった表示規則をあらかじめ定めておくことができる。これにより、アドレス情報が示す２次元座標が同一であっても、いずれの走査範囲から得た走査線画素データ１３０であるかを容易に識別することができる。
【００７０】
また、走査型電子顕微鏡１００のオペレータは、画像処理部１０７に対して、走査範囲識別番号１３９を指定してその走査範囲の観察画像を画面表示するように指示することもできる。画像処理部１０７は、指定された走査範囲識別番号１３９を有する走査線画素データ１３０を取得し、観察画像を生成して画面表示することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００：走査型電子顕微鏡、１０１：照射部、１０２：スキャンエンジン、１０３：Ｘ偏向器、１０４：Ｙ偏向器、１０５：検出器、１０６：アドレス付与部、１０６１：アドレス付与内部ブロック、１０６２：データ一時バッファ、１０７：画像処理部、１１０：アドレス割付信号、１１１：フレーム番号、１１２：Ｘ偏向器信号、１１３：Ｙ偏向器信号、１１４：ブランク信号、１２０：検出信号、１３０：走査線画素データ、１３１：フレーム番号、１３２：Ｙ偏向始点、１３３：Ｘ偏向始点、１３４：Ｙ移動量、１３５：Ｘ移動量、１３６：画素データ、１３７：中間偏向始点、１３８：中間移動量、１３９：走査範囲識別番号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１０】
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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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