(57)【要約】  荷電粒子線装置は、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子線光学系と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出する検出器と、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、を備え、記画像処理部は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行する。
2017090204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記積算画像を記憶する記憶部と、
前記二次信号から得られた画像データに第１の係数を乗算した第１画像データを出力する第１の乗算器と、
１つ前の積算画像に第２の係数を乗算した第２画像データを出力する第２の乗算器と、
前記第１画像データと前記第２画像データを加算して前記積算画像を出力する加算器と、
を備え、
前記第１の係数と前記第２の係数は前記正規化積算演算の実行回数に応じて変動し、前記第１の係数と前記第２の係数の和が「１」であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記評価条件は、ＳＮ比を評価指標とする条件、ＳＮ改善度合いを評価指標とする条件、ＣＮＲを評価指標とする条件、及び、輝度値ヒストグラムを評価指標とする条件の少なくとも１つを含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算後の前記積算画像と、前記評価条件を設定するための設定部とを表示する表示部を更に備える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、
前記正規化積算演算後の前記積算画像を表示する表示部を更に備え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、
前記荷電粒子線光学系は、前記試料における複数の分割領域ごとに、前記荷電粒子線を照射し、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に対して、前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
全ての分割領域の前記積算画像をつなぎ合わせた形式で表示する表示部を更に備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行することを特徴とすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記正規化積算演算を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記正規化積算演算を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を、試料における複数の分割領域ごとに照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記複数の分割領域の各々から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
前記複数の分割領域ごとに前記積算画像を表示する表示部と
を備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記積算画像の画質に応じて前記積算処理の終了を判定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記表示部上の前記積算画像を更新し、前記積算画像が期待する画質になった時点で前記積算処理を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の分割領域の各々の前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記積算処理を繰り返し実行することを特徴とすることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記積算処理を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記積算処理を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１８】
荷電粒子線光学系によって、荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射するステップと、
検出器によって、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出するステップと、
画像処理部によって、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力するステップと、
を含み、
前記出力するステップは、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行することを含むことを特徴とする荷電粒子線装置における画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置及び荷電粒子線装置における画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線を使用する顕微鏡等は、試料上に照射される荷電粒子線を水平方向及び垂直方向の２次元について走査し、その照射領域から発生される二次信号を検出する。顕微鏡は、検出信号を電気回路で増幅して積算し、荷電粒子線の走査座標に対応付けることにより２次元画像を生成する。【０００３】
ここで、上記画像形成を行う装置に関して、複数の２次元画像データを積算することにより、Ｓ／Ｎ比(signal-to-noise ratio)を向上させる画像形成法が知られている。特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５には、上述のようなノイズの影響を抑えるために、同じ撮像領域内を複数回に亘って走査し、当該走査によって得られた信号を加算平均する技術が記載されている。加算平均を行うことによって、不規則に生じるノイズをある程度抑制することが可能となる。【０００４】
特許文献１には、入力画素輝度値がノイズの影響によりに大きく変動したことに伴い、積算演算の乗算器のゲインを制御する手法が記載されている。また、特許文献２には、フレーム積算時に必要となるフレームメモリを複数実装し、２フレーム以前のフレーム画像も積算演算の対象とし、その乗算率を切り替える手法が記載されている。また、特許文献３には、フレーム積算演算の平均化演算式を、指数倍して指数で割る演算式としたフレーム積算手法が記載されている。また、特許文献４には、積算される画像の信号強度を適宜調整する手法が記載されている。また、特許文献５には、位置ズレを検出し、位置ズレの度合いに対してフレーム積算数を変動設定する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８２５７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２５５６号公報
【特許文献３】特開２００８−１８６７２７号公報
【特許文献４】特開平９−３３０６７９号公報
【特許文献５】特開２０１２−０４９０４９号公報
【特許文献６】特開平７−１３０３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のフレーム積算手法において、フレーム積算画像は、入力画像を予め設定されたフレーム積算数で割って、積算数だけ加算していくことによって生成される。したがって、従来のフレーム積算画像は、積算過程において最初は暗い状態であり、その後、徐々に明るい状態となっていくため、ユーザーは、積算過程で画像を確認することができない。【０００７】
そこで、本発明は、積算過程で違和感のない（暗表示がない）フレーム積算画像を表示する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例えば、上記課題を解決するために、請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子線光学系と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出する検出器と、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、を備え、記画像処理部は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行する、荷電粒子線装置が提供される。【０００９】
また、他の例によれば、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を、試料における複数の分割領域ごとに照射する荷電粒子線光学系と、前記荷電粒子線の照射により前記複数の分割領域の各々から発生する二次信号を検出する検出器と、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、前記複数の分割領域ごとに前記積算画像を表示する表示部とを備え、前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記積算画像の画質に応じて前記積算処理の終了を判定する、荷電粒子線装置が提供される。【００１０】
また、他の例によれば、荷電粒子線装置における画像処理方法であって、荷電粒子線光学系によって、荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射するステップと、検出器によって、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出するステップと、画像処理部によって、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力するステップと、を含み、前記出力ステップは、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行することを含む、画像処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、積算過程で違和感のない（暗表示がない）フレーム積算画像を表示することができる。なお、本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のフレーム積算画像取得に係る荷電粒子線装置の構成を示す図である。
【図２】従来の画像処理部の内部の構成図である。
【図３】従来のフレーム積算演算を説明する図である。
【図４】従来のフレーム積算画像取得手順を説明するフローチャートである。
【図５】従来のフレーム積算画像を取得するときのＧＵＩである。
【図６】本発明のフレーム積算画像取得に係る荷電粒子線装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の画像処理部の内部の構成図である。
【図８】本発明のフレーム積算演算を説明する図である。
【図９】本発明のフレーム積算画像取得処理フローを説明するフローチャートである。
【図１０】本発明のフレーム積算画像を取得するときのＧＵＩである。
【図１１】フレーム積算画像の別の表示例である。
【図１２】本発明のフレーム積算画像取得の操作手順を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の画像評価方法を選択するためのＧＵＩである。
【図１４】画像評価指標（ＳＮＲ）を説明する図である。
【図１５】画像評価指標（ＳＮＲ）を説明する図である。
【図１６】画像評価指標（ＳＮＲ）を説明する図である。
【図１７】画像評価指標（ＳＮ改善度合い）を説明する図である。
【図１８】画像評価指標（ＳＮ改善度合い）を説明する図である。
【図１９】画像評価指標（ＳＮ改善度合い）を説明する図である。
【図２０】画像評価指標（ＳＮ改善度合い）を説明する図である。
【図２１】画像評価指標（ＣＮＲ）を説明する図である。
【図２２】画像評価指標（ＣＮＲ）を説明する図である。
【図２３】本発明の画像評価部の内部の構成図である。
【図２４】積算過程における積算画像表示の従来技術と本発明との比較を説明する図である。
【図２５】従来のフレーム積算画像取得機能を実装した極低倍画像取得の処理フローを説明するフローチャートである。
【図２６】従来のフレーム積算画像取得機能を実装した極低倍画像取得の走査概要を説明する図である。
【図２７】従来の極低倍画像を取得するときのＧＵＩである。
【図２８】従来の極低倍画像取得の操作手順を説明するフローチャートである。
【図２９】本発明のフレーム積算画像取得機能を実装した極低倍画像取得の処理フローを説明するフローチャートである。
【図３０】本発明のフレーム積算画像取得機能を実装した極低倍画像取得の走査概要を説明する図である。
【図３１】本発明の極低倍画像を取得するときのＧＵＩである。
【図３２】本発明の極低倍画像取得の操作手順を説明するフローチャートである。
【図３３】本発明のフレーム積算画像取得機能を実装した極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の処理フローを説明するフローチャートである。
【図３４】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図３５】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図３６】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図３７】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図３８】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図３９】本発明の極低倍画像取得（積算画像並列取得型）の走査概要を説明する図である。
【図４０】本発明の極低倍画像（積算画像並列取得型）を取得するときのＧＵＩである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１４】
以下で説明する実施例は、荷電粒子線を高速走査する荷電粒子線装置によって得られた画像データを積算して画像を形成する画像形成装置に関し、特にフレーム単位で画像データを積算して画像を形成する機能に関する。
【００１５】
［比較例］
図１は、走査電子顕微鏡の概略を説明する図であり、シュノーケルレンズ型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ:Scanning Electron Microscope）の一例である。
【００１６】
走査型電子顕微鏡は、電子銃１０２と、集束レンズ１０４、偏向コイル１０５、及び対物レンズ１０６などの光学要素により構成される電子光学系とを備える。
【００１７】
真空カラム１０１内の試料台１０８上には試料１０７が配置されている。電子銃１０２で発生された電子ビーム１０３は、試料１０７の所定位置に照射される。電子ビーム１０３は、集束レンズ１０４で集束され、対物レンズ１０６でさらに細く絞られる。また、電子ビーム１０３は、偏向コイル１０５によって偏向制御される。電子ビーム１０３が照射された試料１０７の表面から、二次電子、反射電子、及びその他の二次信号が発生する。これらの二次信号は、検出器１１０により検出される。
【００１８】
情報処理部１１７は、走査型電子顕微鏡を統括的に制御する制御部である。情報処理部１１７は、不図示のレンズ制御部、ステージ制御部１１８、偏向制御部１１９、及び画像処理部１１３を制御信号１２３によって制御する。
【００１９】
例えば、情報処理部１１７は、プロセッサ（演算部とも言う）と、記憶部（例えば、メモリなど）とを備える。情報処理部１１７は、プロセッサにより所望の演算処理のプログラムを実行することで実現してもよい。
【００２０】
情報処理部１１７は、情報入力装置１２０と接続されている。すなわち、情報処理部１１７は、外部装置とのインターフェースを有している。情報入力装置１２０は、例えば、キーボード、マウスなどである。また、情報処理部１１７は、情報伝達装置１２１に接続されている。情報処理部１１７は、管理対象である各部の状態及び検出した画像を情報伝達装置１２１の表示装置（例えば、モニタ等）に表示する。
【００２１】
試料台１０８は、ステージ制御部１１８により制御される。電子ビーム１０３の偏向は、偏向制御部１１９により制御される。偏向制御部１１９は、偏向コイル１０５に供給する偏向電流を制御して磁界強度を変化させ、電子ビーム１０３を水平方向及び垂直方向に走査させる。偏向制御部１１９は、偏向度合を制御する信号（偏向信号１２２）を画像処理部１１３にも供給する。なお、集束レンズ１０４及び対物レンズ１０６のレンズ強度は、不図示のレンズ制御部により調整される。画像処理部１１３は、偏向信号による走査に同期して発生される二次信号を、検出器１１０を通じて検出する。
【００２２】
検出器１１０によって検出された信号は、増幅器１１１によって増幅され、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）１１２によってデジタル信号に変換される。デジタルに変換された画像データは、画像処理部１１３内の乗算器１１５に入力される。乗算器１１５は、上記したデジタルに変換された画像データと、係数K1を乗算する。係数K1は画像処理部１１３によって設定される。乗算された画像データは、加算器１１６に入力される。加算器１１６は、入力される画像データと、フレームメモリ１１４から読み出された画像データを加算し、加算した画像データ１２４をフレームメモリ１１４及び情報処理部１１７に出力する。
【００２３】
画像処理部１１３は、画像データ１２４をフレームメモリ１１４に格納する。この際、画像処理部１１３は、上記したように偏向制御部１１９からの偏向信号を受け取り、この偏向信号を元にフレームメモリに画像データを格納するための２次元座標のアドレス（画素単位）を生成する。このアドレスに従い、画像処理部１１３は、加算器１１６から出力される画像データ１２４をフレームメモリ１１４に格納する。また、画像処理部１１３は、同様に、上記した２次元座標のアドレスに従い、フレームメモリ１１４に格納されている画像データを読み出し、加算器１１６に入力する。情報処理部１１７は、画像データ１２４を情報伝達装置１２１の表示部に出力する。
【００２４】
次に、上記の構成を元に、従来の積算処理について説明する。乗算器１１５と加算器１１６及びフレームメモリ１１４は上記したような構成となっているため、加算器１１６には、偏向制御に従って検出器１１０で検出された画像データと、フレームメモリ１１４に格納されている１走査前（１フレーム前）の画像データが入力されることになる。上記検出器１１０で検出された画像データには、乗算器１１５によって係数K1との乗算処理が適用されている。ここで、係数K1は積算数Nの逆数である。
【００２５】
図２は、画像処理部１１３の内部の構成図であり、図３は、積算処理を表す数式である。Ii(x,y)は、x,y座標に対応する画素データを表す。Ii(x,y)は、乗算器２０１に入力される。乗算器２０１は、Ii(x,y)と係数K1（1/N）を乗算し、乗算されたデータを加算器２０２に出力する。Si(x,y)は、フレームメモリ２０３に入力されるiフレーム目のx,y座標に対応する画素データを表す。また、Si-1(x,y)は、フレームメモリ２０３から出力されるi-1フレーム目のx,y座標に対応する画素データを表す。Si(x,y)の計算式は、図３の式（１−ａ）の通りである。加算器２０２は、上記の乗算されたデータ（Ii(x,y)/N）と、１フレーム過去の画素データSi-1(x,y)との積算処理を実行し、iフレーム目の画素データSi(x,y)を出力する。
【００２６】
また、積算画素データSN(x,y)の計算式は、図３の式（１−ｂ）の通りである。SN(x,y)は、入力されるフレームのx,y座標に対応する画素データを1フレーム目から積算数Nフレーム目まで加算し、積算数Nで除算することを意味する。画像処理部１１３は、入力される画素データに対して積算数Nの逆数を乗算し、その乗算された画素データを積算数N回分加算することで、画素データの平均化処理を行う。
【００２７】
また、上記演算処理のため、平均化された画素データの輝度値は、積算N回目の加算が完了した時に、本来の求めるべき輝度値”１”となる。本明細書では、輝度値”１”とは、入力される画素の輝度値をN回加算し、Nで除算した際の画素の輝度値を”１”と定義している。
【００２８】
一般的に知られているように、反射電子や２次電子といった検出信号は、時間的には不変であるため、フレーム間での相関は極めて大きい。これに対して、信号検出の過程で生じるノイズはランダムに寄与されるものが多く、フレーム間での相関はほとんどない。したがって、上記したフレーム間での平均化処理（フレーム積算処理）により、ノイズ成分を低減することができ、画像のＳ／Ｎ比を良くすることができる。
【００２９】
図４は、視野探しによって画像を取得したい観察領域が決定した後、上記構成のフレーム積算回路を用いてフレーム積算画像を得るための操作フローを示す。図５は、フレーム積算画像を取得するときのＧＵＩ（Graphical User Interface）を示す。
【００３０】
情報伝達装置１２１の表示装置には、画面４０１が表示される。ユーザーは、フレーム積算画像の取得を開始する（STEP３０１）。次に、ユーザーは、観察領域のフレーム積算数を設定部４０２に入力し、設定ボタン４０３を押す（STEP３０２）。この際、積算数が小さいと、Ｓ／Ｎ比が悪い画像が得られることがある。また、積算数が大きいと、過大な電子ビーム照射により、試料破壊を招いたり、コンタミネーションを発生させたり、試料がチャージアップし、輝度値飽和及びドリフトの影響が乗った画像が得られることがある。ユーザーは、ユーザーが期待する画質の画像を得られるための最適な積算数を設定する必要があるが、事前に最適な積算数を把握することは難しい。
【００３１】
積算数を設定した後、ユーザーは、フレーム積算画像取得ボタン４０５を押し、積算画像取得を実行する（STEP３０３）。走査型電子顕微鏡は、フレーム積算スキャン及び積算演算処理を実行する。フレーム積算画像は、画像表示用窓４０４に表示される（STEP３０４）。ユーザーは、画像表示用窓４０４に表示された画像が、ユーザーが期待する画質の画像であるかを確認する（STEP３０５）。ユーザーが期待する画質の画像であるならば、フレーム積算画像取得を終了する（STEP３０６）。しかしながら、ユーザーが期待する画質の画像でない場合は、再度積算数を設定し直し、画面取得を実行し、取得した画像を確認しなければならない（STEP３０２〜STEP３０５）。ユーザーは、ユーザーが期待する画質の画像を取得できるまで、上記STEP３０２〜STEP３０５の操作を繰り返さなければならない。
【００３２】
設定するフレーム積算数は、試料の組成元素及び構造、並びに、観察条件（加速電圧、照射収量、真空度、ＷＤ（Working Distance）等）に大きく影響を受ける。このため、フレーム積算画像を取得する際、試料の構造及び観察条件を考慮した最適な積算数を予め把握することは困難である。したがって、従来では、上記STEP３０２〜STEP３０５の操作を繰り返し行い、最適な積算数を求め、フレーム積算画像を取得するケースが多々発生していた。
【００３３】
その結果、従来では、以下の課題があった。
（ａ）繰り返しの画像取得を実施するため、操作の手間が掛かる。
（ｂ）繰り返しの画像取得を実施するため、画像取得時間が増大してしまう。
（ｃ）上記ｂにより試料に対する電子ビーム照射時間が増大してしまう（電子ビーム照射量が増大してしまう）。試料に照射する電子ビーム量が増大し、試料破壊を招いたり、コンタミネーションを発生させたり、試料をチャージしてしまうという二次的問題を引き起こす可能性が高まる。
【００３４】
また、上記の方法において、フレーム積算画像は、入力画素データを予め設定されたフレーム積算数Nで割って、１フレーム過去の画素データとの積算処理を実行する。この積算処理をNフレーム目まで繰り返す。ここで、輝度値”１”の定義を上記したものとすると、１フレーム目のフレーム積算画像の輝度値は1/Nとなり、２フレーム目までのフレーム積算画像は2/Nとなる。したがって、従来のフレーム積算画像の輝度値は、その積算過程において「入力画像数／積算数N」となる。したがって、輝度値が”１”となるには、Nフレーム目までの積算処理を待つ必要がある。このように、従来のフレーム積算画像は、積算過程において最初は暗い状態であり、その後、徐々に明るい状態となっていくため、ユーザーは、積算過程で画像を確認することができない。
【００３５】
［第１実施例］
以下では、上記の課題を解決する実施例を説明する。図６は、第１実施例に係る荷電粒子線装置の一例であり、シュノーケルレンズ型の走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）の一例である。
【００３６】
なお、以下の説明では、荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、これに限られない。本発明は、画像等の二次信号を合成して合成信号を形成するイオンビーム装置等の他の荷電粒子線装置にも適用が可能である。
【００３７】
また、以下の実施例の画像処理部分の実現手段は、ソフトウェアによる機能実現でもよいし、ハードウェアによる機能実現でもよい。以下の例では、ハードウェアによる機能実現について説明する。
【００３８】
走査型電子顕微鏡は、電子銃（荷電粒子線源）５０２と、集束レンズ５０４、偏向コイル５０５、及び対物レンズ５０６などの光学要素により構成される電子線光学系（荷電粒子線光学系）とを備える。なお、電子線光学系は、上記した以外に他の構成要素（レンズ、電極など）を含んでもよく、上述した構成に限定されない。
【００３９】
真空カラム５０１内の試料台５０８上には試料５０７が配置されている。電子銃５０２で発生された電子ビーム５０３は、試料５０７の所定位置に照射される。電子ビーム５０３は、集束レンズ５０４で集束され、対物レンズ５０６でさらに細く絞られる。また、電子ビーム５０３は、偏向コイル５０５によって偏向制御される。電子ビーム５０３が照射された試料５０７の表面から、二次電子、反射電子、及びその他の二次信号が発生する。これらの二次信号は、検出器５１０により検出される。
【００４０】
情報処理部５１７は、走査型電子顕微鏡を統括的に制御する制御部である。情報処理部５１７は、不図示のレンズ制御部、ステージ制御部５１８、偏向制御部５１９、画像処理部５１３、及び画像評価部５２２を制御信号５２３によって制御する。
【００４１】
例えば、情報処理部５１７は、プロセッサ（演算部とも言う）と、記憶部（例えば、メモリなど）とを備える。情報処理部５１７は、プロセッサにより所望の演算処理のプログラムを実行することで実現してもよい。
【００４２】
情報処理部５１７は、情報入力装置５２０と接続されている。すなわち、情報処理部５１７は、外部装置とのインターフェースを有している。情報入力装置５２０は、例えば、キーボード、マウスなどである。また、情報処理部５１７は、情報伝達装置５２１に接続されている。情報処理部５１７は、管理対象である各部の状態及び検出した画像を情報伝達装置５２１の表示装置（例えば、モニタ等）に表示する。
【００４３】
画像処理部５１３は、二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する。画像処理部５１３は、フレームメモリ５１４と、乗算器５１５と、乗算器５２５と、加算器５１６とを備える。
【００４４】
試料台（ステージ）５０８は、ステージ制御部５１８により制御される。電子ビーム５０３の偏向は、偏向制御部５１９により制御される。偏向制御部５１９は、偏向コイル５０５に供給する偏向電流を制御して磁界強度を変化させ、電子ビーム５０３を水平方向及び垂直方向に走査させる。偏向制御部５１９は、偏向度合を制御する信号（偏向信号５２４）を画像処理部５１３にも供給する。なお、集束レンズ５０４及び対物レンズ５０６のレンズ強度は、不図示のレンズ制御部により調整される。画像処理部５１３は、偏向信号による走査に同期して発生される二次信号を、検出器５１０を通じて検出する。
【００４５】
検出器５１０によって検出された信号は、増幅器５１１によって増幅され、ＡＤＣ５１２によってデジタル信号に変換される。デジタルに変換された画像データは、画像処理部５１３内の乗算器５１５に入力される。乗算器５１５は、上記したデジタルに変換された画像データと第１の係数K2を乗算し、第１の画像データ（K2×画像データ）を出力する。第１の係数K2は画像処理部５１３によって設定される。第１の画像データ（K2×画像データ）は、加算器５１６に入力される。１フレーム過去の画像データ５２７は、フレームメモリ５１４から乗算器５２５に入力される。乗算器５２５は、１走査前（１フレーム前）の画像データ５２７と第２の係数K3を乗算し、第２の画像データ（K3×画像データ）を出力する。第２の係数K3は画像処理部５１３によって設定される。第２の画像データ（K3×画像データ）は、加算器５１６に入力される。加算器５１６は、乗算器５１５からの第１の画像データ（K2×画像データ）と、乗算器５２５からの第２の画像データ（K3×画像データ）を加算し、加算した画像データ５２８をフレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。
【００４６】
画像処理部５１３は、画像データ５２８をフレームメモリ５１４に格納する。この際、画像処理部５１３は、上記したように偏向制御部５１９からの偏向信号を受け取り、この偏向信号を元にフレームメモリ５１４に画像データを格納するための２次元座標のアドレス（画素単位）を生成する。このアドレスに従い、画像処理部５１３は、加算器５１６から出力される画像データ５２８をフレームメモリ５１４に格納する。情報処理部５１７は、画像データ５２８を情報伝達装置５２１の表示部に出力する。画像評価部５２２は、画像データ５２８を評価し、評価結果５２６を情報処理部５１７に出力する。情報処理部５１７は、評価結果５２６に基づいて積算スキャン及び画像処理部５１３の積算処理を制御する。
【００４７】
次に、上記の構成を元に、本実施例の積算処理について説明する。図７は、画像処理部５１３の内部の構成図であり、図８は、積算処理を表す数式である。画像処理部５１３は、積算カウンタ６０１と、第１係数算出部６０２と、第２係数算出部６０３と、乗算器６０４と、乗算器６０５と、加算器６０６と、フレームメモリ６０７とを備える。
【００４８】
Ii(x,y)は、検出器５１０から増幅器５１１及びＡＤＣ５１２を経て入力されるiフレーム目のx,y座標に対応する画素データを表す。Ii(x,y)は、乗算器６０４に入力される。積算カウンタ６０１は、偏向制御部５１９から入力される偏向信号を元に現在検出され入力されてくる画像データが何フレーム目の画像データなのかをカウントし、識別する。積算カウンタ６０１は、フレームカウント値iを第１係数算出部６０２に出力する。第１係数算出部６０２は、入力されるフレームカウント値iの逆数を第１の係数K2として出力する（図８の式（６−ｄ））。第１係数算出部６０２は、第１の係数K2を乗算器６０４及び第２係数算出部６０３に出力する。第２係数算出部６０３は、第１の係数K2の値を元に第２の係数K3を計算する。第２の係数K3は、図８の式（６−ｅ）のように計算される。したがって、第１の係数K2と第２の係数K3の和は１（K2 + K3 = 1）である（図８の式（６−ｃ））。
【００４９】
乗算器６０４は、Ii(x,y)と第１の係数K2を乗算し、乗算されたデータを加算器６０６に出力する。Si(x,y)は、フレームメモリ６０７に入力されるiフレーム目のx,y座標に対応する画素データを表す。また、Si-1(x,y)は、フレームメモリ６０７からのi-1フレーム目のx,y座標に対応する画素データを表す。乗算器６０５は、Si-1(x,y)と第２の係数K3を乗算し、乗算されたデータを加算器６０６に出力する。Si(x,y)の計算式は、図８の式（６−ｂ）の通りである。加算器６０６は、上記の乗算されたデータ（K2×Ii(x,y)）と、上記の乗算されたデータ（K3×Si-1(x,y)）との積算処理を実行し、iフレーム目の画素データSi(x,y)を出力する。
【００５０】
上記より、第１の係数K2と第２の係数K3は、積算カウンタ６０１の入力フレームカウント値iに応じて変動する。また、第１の係数K2と第２の係数K3は常にそれらの和が”１”となる。これは、積算過程において積算画像の輝度値が常に”１”となることを意味している。つまり、本実施例は、積算過程において積算画像の輝度値が常に”１”となるような正規化処理（以下、正規化積算演算という）を実現している。以上より、上記正規化積算演算も踏まえ、積算数がNの場合の積算演算結果を表したものを図８の式（６−ｆ）に示す。この演算結果は、図３の式（１−ｂ）に示す従来のフレーム積算演算結果と全く同じ積算結果となり、従来フレーム積算演算と同様の画素データの平均化処理を実現している。
【００５１】
以上より、本実施例のフレーム正規化積算演算は、従来のフレーム積算演算が実現していた画像輝度値の平均化処理に加え、積算途中の積算画像を、常にその輝度値を”１”の状態で出力可能な手法である。
【００５２】
次に、内部処理フロー及びユーザーの操作フローを示しながら、本実施例のフレーム正規化積算演算による画像取得の実現手段及びその効果の詳細について説明する。図９は、上記構成のフレーム積算回路を用いてフレーム積算画像を得るための処理フローを示す。図１０は、フレーム積算画像を取得するときのＧＵＩを示す。図１２は、ユーザーの操作フローを示す。
【００５３】
情報伝達装置５２１の表示装置には、画面８０１が表示される。ユーザーは、フレーム積算画像を取得したい観察領域が決まったら、画像取得を実行する（STEP７０１）。実行命令は情報入力装置５２０から情報処理部５１７に入力され、１フレーム分の積算スキャンが実行される（STEP７０２）。
【００５４】
検出された画像データは、画像処理部５１３に入力され、上記した正規化積算演算が適用される。この際、積算カウンタ６０１のカウンタ値”１”となり、１フレーム目の積算画像と認識される。第１の係数K2と第２の係数K3は、１フレーム目に対応する値が設定され、積算演算される。正規化積算演算後、画像処理部５１３は、フレーム積算画像データを、フレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。フレームメモリ５１４に出力されたフレーム積算画像データは、１フレーム目の積算画像データ（１回積算を適用された積算画像データ）として、フレームメモリ５１４に格納される。情報処理部５１７に出力された積算画像データは、情報伝達装置５２１に転送され、画像表示窓８０５に、フレーム積算画像として表示される。
【００５５】
画像評価部５２２は、入力されたフレーム積算画像データを評価する（STEP７０３）。画像評価部５２２は、正規化積算演算によって得られたフレーム積算画像データが、ある評価条件を満たすかを判定する。もしユーザーが期待する画質の画像より良い画像であるならば（例えば、フレーム積算画像データが後述する評価条件を満たす場合）、画像評価部５２２は、情報処理部５１７にスキャン停止命令を送信する（STEP７０４）。停止命令を受けた情報処理部５１７は、積算スキャンを停止させ、フレーム積算画像の取得を終了する（STEP７０５）。
【００５６】
一方、ユーザーが期待する画質の画像より良くない画像だった場合は、画像評価部５２２は、積算スキャンを続行する命令を情報処理部５１７に送信し、情報処理部５１７は、次の１フレーム分の積算スキャンを実行させる（STEP７０２）。上記２回目の積算スキャンにより検出された２フレーム目の画像データは、画像処理部５１３に入力され、上記した正規化積算演算が適用される。この際、積算カウンタ６０１のカウンタ値は”２”となり、２フレーム目の積算画像と認識される。第１の係数K2と第２の係数K3は、２フレーム目に対応する値が設定され、積算演算される。正規化積算演算後、画像処理部５１３は、フレーム積算画像データを、フレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。フレームメモリ５１４に出力された積算画像データは、２フレーム目の積算画像データ（２回積算を適用された積算画像データ）として、フレームメモリ５１４に格納される。情報処理部５１７に出力された積算画像は、情報伝達装置５２１に転送され、画像表示窓８０５に、フレーム積算画像として表示される。
【００５７】
画像評価部５２２は、入力された２回目のフレーム積算画像を評価する（STEP７０３）。ユーザーが期待する画質の画像より良い積算画像ならば（例えば、フレーム積算画像データが後述する評価条件を満たす場合）、STEP７０４へ進み、良くない画像だった場合は、再度STEP７０２へ移行する。フレーム積算画像がユーザーの期待する画質の画像より良い画像になるまで、STEP７０２〜STEP７０３の処理を繰り返す。すなわち、画像処理部５１３は、評価条件を満たすまで正規化積算演算を繰り返し実行する。この際、上記処理を繰り返すたびに、上記正規化積算演算部の積算カウンタ６０１のカウント値は１ずつインクリメントされていき、フレーム積算数iはカウントアップされていく。
【００５８】
以上より、本実施例は、積算途中の積算画像に対し、画像評価を実施し、期待する画像が得られた時点で積算処理（積算スキャン及び積算演算）を終了する手法である。自動的な評価を実行する場合、積算数を意識しない（積算数を設定する必要がない）フレーム積算画像取得を実現することができる。これは、正規化積算演算により、積算途中において輝度値”１”の画像を出力できるためである。本実施例のポイントは、積算途中において輝度値”１”の状態の積算画像を出力できること、及び、積算途中において輝度値”１”の状態の積算画像に対して評価を行えることである。
【００５９】
次に、図１２の操作フローを図１０の画面の操作と共に説明する。画面８０１は、フレーム積算モード設定部８０２と、フレーム積算数表示部８０４と、画像表示窓８０５と、画像取得実行ボタン８０６と、評価方法設定ボタン８０８と、積算画像評価値表示部８０９とを備える。
【００６０】
ユーザーは、フレーム積算画像を取得したい観察領域が決まったら、画面８０１の各種設定を行い、画像取得を実行する（STEP９０１）。フレーム積算モード設定部８０２では、自動モードと、積算数指定モードのいずれかを選択できる。
【００６１】
自動モードとは、画像評価部５２２による自動評価を行うモードである。ユーザーは、自動モードを選択する場合、画像評価方法を設定する。ユーザーは、評価方法設定ボタン８０８をクリックする。図１３は、評価方法設定ウィンドウ１００１を示す。評価方法設定ボタン８０８をクリックすると、評価方法設定ウィンドウ１００１が表示される。評価方法設定ウィンドウ１００１は、評価方法選択部１００２と、評価基準値設定部１００３とを備える。ユーザーは、評価方法選択部１００２において評価方法を選択する。ここで表示されている各種評価方法の詳細は後述する。これにより、画像取得においてユーザーがどのような画質の画像を取得したいかによって（ユーザーが期待する画質の画像の定義に伴い）、適切な評価方法を選択することができる。その後、ユーザーは、評価基準値設定部１００３に評価基準値を入力する。ここで入力された評価基準値は、ユーザーの期待する画質であるかを判断する閾値となる。ユーザーは、評価基準値設定部１００３に評価基準値を入力した後、設定ボタン１００４をクリックする。なお、ユーザーは、リセットボタン１００５を用いて装置保有のデフォルト値に評価基準値をリセットすることもできる。このとき、情報処理部５１７に記憶されていたデフォルトの評価基準値を画像評価部５２２に再設定できるようにしてもよい。
【００６２】
積算数指定モードとは、フレーム積算数を予め指定するモードである。積算数指定モードの場合、ユーザーは、積算数設定部８０３に積算数を入力する。この場合、設定された積算数まで積算処理を実行し、その積算画像をユーザー自身が評価してもよい。
【００６３】
ユーザーは、上記の設定が終了した後、画像取得実行ボタン８０６をクリックし、フレーム積算画像を取得する（STEP９０２）。自動モード及び積算数指定モードのいずれの場合でも、１フレームごとに、フレーム積算画像が画像表示窓８０５に表示される。フレーム積算画像の積算数は、フレーム積算数表示部８０４に表示される。自動モードを設定している場合、選択された評価方法の評価値は、積算画像評価値表示部８０９に表示される。以上の構成により、ユーザーは、１フレームごとに、フレーム積算画像、積算数、及び評価値を確認することができる。
【００６４】
なお、別の例として、１フレームずつ積算処理を実行し、画像表示窓８０５に表示される積算画像がユーザーの期待する画質となった時点で、ユーザーの入力によって積算処理を停止させるような機能を設けてもよい。これにより、ユーザーが積算過程のフレーム積算画像を見ながら、積算処理（積算スキャン及び積算演算）を停止させることができる。
【００６５】
上記の通り、自動モードの場合、ユーザーは積算数の設定を全く意識することなく、「画像取得実行」の操作のみでフレーム積算画像を取得することができる。つまり、フレーム積算数を設定する必要がなくなる。従来のフレーム積算処理は、ユーザーが期待する画質の画像が得られなかった場合、積算数を再度設定し直し、複数回の画像取得を実行しなければならなかった。これに対して、本実施例のフレーム積算処理は、１回の画像取得の操作でフレーム積算画像を取得することができる。これにより、フレーム積算画像取得の手間を大幅に改善することができる。また、画像取得に費やす時間も大幅に削減することができる。
【００６６】
また、本実施例は、以下の効果を奏する。
（ａ）従来の複数回の画像取得操作に対して、本実施例では、１回の画像取得操作でフレーム積算画像が得られる。
（ｂ）本実施例では、１回の画像取得操作で、必要最低限の積算数で積算スキャンを実施することができる。
（ｃ）上記の両方の効果により、試料に照射する電子ビームの照射時間を可能な限り少なくすることができる。
（ｄ）試料に照射する電子ビーム量を最低限に抑えることで、試料破壊やコンタミネーション発生、チャージの影響による輝度値飽和やドリフト発生を最低限に抑えるという２次的効果も得られる。
【００６７】
次に、上記の「ユーザーが期待する画質の画像」の定義について説明する。ユーザーが期待する画質の画像としては、例えば、ＳＮ比が良い画像、ＳＮ改善の度合いが飽和してきた画像、チャージの影響がない画像（チャージによる輝度値飽和がない画像。チャージによるドリフトがない画像）などが挙げられる。本実施例では、画像取得においてユーザーがどのような画質の画像を取得したいかに応じて、この「ユーザーが期待する画質の画像」の定義を切り替える。
【００６８】
図１１は、画像表示窓８０５の別の例を示す。画像表示窓８０５には、フレーム積算画像以外の情報が表示されてもよい。例えば、画像表示窓８０５には、以下で説明する画像評価値（数値）８１１及び画像評価グラフ８１２が表示されてもよい。
【００６９】
次に、画像評価方法について説明する。以下で説明する評価処理の実行主体は画像評価部５２２である。画像評価方法としては、例えば、ＳＮ比を評価指標とする評価方法、ＳＮ改善度合いを評価指標とする評価方法、ＣＮＲ（Contrast-to-noise ratio）を画像ノイズ評価指標とする評価方法、輝度値ヒストグラムを評価指標とする評価方法などが挙げられる。したがって、積算画像の評価条件は、ＳＮ比を評価指標とする条件、ＳＮ改善度合いを評価指標とする条件、ＣＮＲを評価指標とする条件、及び、輝度値ヒストグラムを評価指標とする条件の１つ又はこれらの組み合わせであってもよい。
【００７０】
図１４〜図１６は、画像評価指標（ＳＮＲ）を説明する図である。ＳＮ比を評価指標とする場合、予めノイズのない画像（又はノイズが少なくユーザーが良好と判断する画像）をリファレンス画像１１０１として取得しておく（図１４）。上記の正規化積算演算が適用されたフレーム積算画像１１０２を取得する（図１５）。画像評価部５２２は、リファレンス画像１１０１と、フレーム積算画像１１０２とのＳＮ比を算出する（図１６）。ここで算出されたＳＮ比が、ユーザーが予め規定したＳＮ比（評価基準値）以上の値になったら積算スキャン及び積算演算を終了する。
【００７１】
図１７〜図２０は、画像評価指標（ＳＮ改善度合い）を説明する図である。ＳＮ改善度合いとは、現在の積算画像と１フレーム前の積算画像の輝度値の差分の度合いを意味する。上記の差分値を評価指標として用いる。上記の差分値が小さくなることを、各積算画像のＳＮ比が良くなっているとみなす。つまり、積算画像間のＳ／Ｎ比改善の度合いを、積算画像の輝度値の差分値により表現し（定量化し）、この差分値を評価指標として用いることで（ＳＮ比改善の度合いを評価指標として用いることで）、各積算画像のＳＮ比の状態を間接的に判断する方法である。
【００７２】
すなわち、以下の関係を用いて間接的にＳＮ比を評価する。
各積算画像のＳＮ比が良くなる。
→各積算画像の輝度値は信号成分に収束する（ノイズ成分がない）。
→積算画像間の輝度値差分はゼロになる。
【００７３】
図１７の１２０１は、積算数Nによって積算処理する過程において、各フレーム間の輝度値の差分値δiを示す。図１８は、輝度値の差分値δi(x,y)の式を示す。δi(x,y)は、x,y座標に対応するSi(x,y)とSi-1(x,y)との差分を表す。
【００７４】
図１９は、積算回数に対する輝度値の差分値の関係を示すグラフ１２０２を示す。グラフ１２０２に示すように、画像評価部５２２は、輝度値の差分値が所定の閾値δthを下回ったかを判定してもよい。また、画像評価部５２２は、曲線の傾きを評価指標とし、当該傾きが所定の閾値を下回ったかを判定してもよい。上記の条件が満たされた場合、積算スキャン及び積算演算を終了する。
【００７５】
図２０は、閾値に範囲を設定した例１２０３である。上記の輝度値の差分値の閾値及び傾きの閾値に対してある程度の範囲指定を行ってもよい。上記の輝度値の差分値と積算回数との関係は、観察試料及び観察条件（光学条件）によりその特性が変動する。したがって、図２０に示すように、評価基準値は固定とせず、ある程度の範囲を有する評価条件が設定されてもよい。
【００７６】
図２１〜図２２は、画像評価指標（ＣＮＲ：Contrast-to-noise ratio）を説明する図である。この評価方法は、ＣＮＲを用いて画像ノイズ量を判断する方法である。当然のことながら、検出信号は画像においては輝度値として表現される。ノイズのない信号成分の輝度値コントラスト（最も信号量が多い画素と少ない画素の輝度値階調差）と、ノイズ成分である輝度値バラつきを用いてノイズ量を評価する。画像評価部５２２は、各積算画像でＣＮＲを算出し、ＣＮＲと評価基準とを比較してもよい。画像評価部５２２は、ＣＮＲが評価基準値を超えた時点で、ユーザーが期待する積算画像を取得できたと判定してもよい。
【００７７】
次に、ヒストグラム評価方法を説明する。輝度値のヒストグラムを評価指標とする場合、フレーム画像を構成する画素の輝度値の度数分布を表現したヒストグラムを用いる。画像評価部５２２は、そのヒストグラムの平均値、標準偏差などの統計値を用いて、期待するグレースケール、ノイズ除去度合い、明るさ、及びコントラストの少なくとも１つを評価してもよい。画像評価部５２２は、統計値が一定の評価基準値を超えたらユーザーが期待する画質以上の積算画像を取得できたと判定してもよい。
【００７８】
図２３は、画像評価部５２２の内部構成を示す。画像評価部５２２は、上記の例で挙げたような機能、すなわち、ヒストグラム評価モジュール１４０１と、ＳＮ比評価モジュール１４０２と、ＳＮ改善度合評価モジュール１４０３と、ＣＮＲ評価モジュール１４０４とを備える。情報処理部５１７は、評価方法選択部１００２によって設定された評価方法を、画像評価部５５２に伝達する。画像評価部５２２は、それに対応した評価モジュールを選択し、入力されてくる積算画像データ１４１１の画像評価を実行する。画像評価部５２２は、その評価結果１４１２を情報処理部５１７に返す。
【００７９】
上記した画像評価部５２２が画像評価時に使用する評価基準値は、予め装置において準備しているが、ユーザーがその基準値を変更できるようにしてもよい。これにより、ユーザーが期待する画像に近いフレーム積算画像の取得が可能となる。
【００８０】
なお、自動モードにおいて、積算処理を繰り返しても評価値が評価基準値に到達しなく、永遠にフレーム積算画像が取得できないことを避けるために、情報処理部５１７には、積算数の上限値が設定されていてもよい。情報処理部５１７は、その積算数の上限値に到達した場合（積算カウンタ６０１のカウンタ値が上限値に達した場合）、強制的に積算画像取得を終了してもよい。なお、使い勝手上、積算数を大きく設定してノイズが極力少ない積算画像取得したいといったようなケースも考えられる。この場合、積算数の上限を大きく設定してもよい。
【００８１】
本実施例は、フレーム積算過程において積算画像の輝度値を常に”１”の状態で演算できる（出力できる）フレーム正規化積算機能と、フレーム積算過程においても積算画像の画像評価が行える画像評価機能とを備え、ユーザーが期待する積算画像になった時点でフレーム積算画像取得処理を自動終了することができる。
【００８２】
また、本実施例では、ユーザーは、フレーム積算画像と積算数の関係の情報を確認することができる。これには、以下の利点がある。
（ａ）従来のフレーム積算画像取得（積算数指定モード）を用いて画像取得する際の参考情報を得ることができる。
（ｂ）試料破壊、コンタミネーション発生、チャージによる輝度値飽和やドリフト発生と、積算数との関係を参考情報として知ることができる。
（ｃ）積算数と画像評価情報との関係、積算数と積算過程の改善度との関係を知ることができる。
【００８３】
図２４は、本実施例のフレーム積算過程の表示の効果を説明する図である。本実施例のフレーム正規化積算演算は、積算途中においても輝度値”１”の積算画像を出力可能である。従来は、積算数が多いフレーム積算画取得を実施すると、積算途中の画像表示において、図２４の上側のように、積算開始から数十秒という長い時間、真っ暗な表示が続いてしまい、ユーザーに違和感を与えるという課題があった。これに対して、本実施例のフレーム正規化積算演算は、積算開始の１枚目から輝度値”１”の状態の積算画像を瞬時に表示可能となるため、図２４の下側ように違和感を与えない画像表示が可能となる。
【００８４】
また、従来は、積算開始時の積算画像は上記のように輝度値が”１”ではなかったため、積算演算（平均化処理）によるＳ／Ｎの改善過程を確認しづらい画像表示であった。これに対して、本実施例では、このＳ／Ｎの改善の過程も確認できるようになり、一層使い勝手が向上する。
【００８５】
［第２実施例］
この実施例においては、第１実施例のフレーム積算画像取得機能を極低倍画像作成機能に適用した例について説明する。
【００８６】
一般的にＳＥＭなどの電子顕微鏡は、高い倍率での観察に有効であるが、低い倍率での表示は不得意である。電子顕微鏡の倍率は最大で数万倍〜数十万倍あるいは数百万倍程度の表示が可能であるが、一方で最低倍率は、数倍〜数十倍程度である。例えばＳＥＭで観察可能な最も低い倍率は一般的に５倍〜５０倍程度である。最も低い倍率で、試料全体を観察できれば、視野探しは、視野を広くした状態、すなわち低倍率にて表示させた状態から、徐々に高倍率に移行して視野を絞り込んでいくことができる。しかしながら、最も低い倍率でも、試料全体が観察できない場合は、ステージを移動させて視野探しを実施しなければならず、試料上の最終的に観察したい場所を見つける作業は困難となる。
【００８７】
そこで、上記最低倍率においても試料の全領域が観察できない条件での視野探しの解決手法として、特許文献６が提案されている。これは、試料上を複数の領域に分割し、各々の観察画像を取得し、メモリ上でつなぎ合わせることで、試料全体の極低倍画像を作成し、上記課題を克服するものである。まずはこの概要について説明する。
【００８８】
ここで説明する荷電粒子線装置構成例は図１と同様であるため、説明を省略する。また、ここでのフレーム積算処理は、図２及び図３で説明したものと同様である。
【００８９】
図２５は、従来の極低倍画像作成の処理フローを示し、図２６は、極低倍画像作成のための走査の概略を示す。図２７は、極低倍画像を取得するときのＧＵＩを示す。
【００９０】
情報伝達装置１２１の表示装置には、画面１８０１が表示される。ユーザーは、フレーム積算画像を取得したい観察領域が決まり、各種設定を行った後に、低倍率画像取得を実行する（STEP１６０１）。情報処理部１１７は、実行の命令を受けたら、画面１８０１において設定された座標データを元に、ステージ制御部１１８を介して試料台（ステージ）１０８を初期座標に移動させる（STEP１６０２）。
【００９１】
次に、情報処理部１１７は、画面１８０１にて設定されたフレーム積算数を元に乗算器１１５の係数K1を設定する。また、情報処理部１１７は、偏向制御部１１９に走査速度（積算数）及び走査線本数を設定する（STEP１６０３）。次に、情報処理部１１７は、フレームメモリ１１４の記録範囲を設定する（STEP１６０４）。また、情報処理部１１７は、フレームメモリ１１４の記録開始点を上記ステージ位置に対応した領域に設定する（STEP１６０５）。
【００９２】
次に、画像処理部１１３は、従来のフレーム積算処理（図２及び図３）を実行し、フレームメモリ１１４へフレーム積算画像を格納する（STEP１６０６）。図２６は、試料を複数の領域に分割した例である。この例では、試料は１６個の領域に分割されている。このときの画像取得対象領域は、領域１（１７０１）である。画像処理部１１３は、領域１（１７０１）に対して従来のフレーム積算処理（図２及び図３）を実行する。
【００９３】
フレーム積算画像取得が完了したら、情報処理部１１７は、ステージ位置が最終の領域１６（１７０３）であるかどうかを確認する（STEP１６０７）。最終の領域１６（１７０３）である場合、極低倍画像の取得を終了する（STEP１６０９）。
【００９４】
今は、領域１（１７０１）のフレーム積算画像を取得したので、情報処理部１１７は、ステージ制御部１１８を介して次の領域２（１７０２）にステージを移動させる（STEP１６０８）。
【００９５】
以降、領域１６（１７０３）のフレーム積算画像を取得するまで、上記STEP１６０５〜STEP１６０８を繰り返す。例えば、図２６に示す通り、画像処理部１１３は、点線の矢印の順序に沿ってフレーム積算画像を取得する。全領域のフレーム積算画像を取得した後、情報処理部１１７は、情報伝達装置１２１へ全領域分の画像データを転送する。
【００９６】
次に、図２８の操作フローを図２７の画面の操作と共に説明する。画面１８０１は、画像表示用窓１８０２と、極低倍率画像設定部１８０３と、分割数設定部１８０４と、積算モード設定部１８０５と、画像取得実行ボタン１８０７とを備える。
【００９７】
ユーザーは、極低倍画像を取得したい観察領域が決まったら、極低倍率画像設定部１８０３に極低倍画像のサイズ及び座標を設定する（STEP１９０１）。次に、ユーザーは、画像の分割数を分割数設定部１８０４に設定する。本例では、分割数を１６に設定する（STEP１９０２）。なお、ユーザーは、分割画像のサイズを分割数設定部１８０４に設定してもよい。この場合、極低倍率画像設定部１８０３に設定された領域が、指定された画像サイズで分割される。
【００９８】
次に、分割画像の走査方法について設定する。一般的に、画像の積算の方法は、画素単位にて連続時間で積算する方法と、フレーム単位で積算する方法がある。本例ではフレーム積算が対象となるため、フレーム積算数の設定を行う事例を記載する。ユーザーは、積算モード設定部１８０５においてフレーム積算モードを選択し、積算数を積算数設定部１８０６に設定する（STEP１９０３）。したがって、全ての分割領域に対して同じ積算数が設定される。なお、分割画像を取得する際の走査線本数と水平画素サイズは、特許文献６に記載の内容と同様とする。情報処理部１１７は、分割数設定部１８０４の情報を元に、走査線本数と水平画素サイズを自動的に算出する。
【００９９】
上記の各種設定が完了したら、ユーザーは、画像取得実行ボタン１８０７をクリックし、極低倍画像の取得を実行する（STEP１９０４）。図２５で説明した流れによって全ての分割領域のフレーム積算画像が取得されると、情報処理部１１７は、これらのフレーム積算画像を情報伝達装置１２１の表示装置に転送する。画像表示用窓１８０２には、極低倍画像が表示される（STEP１９０５）。図２７に示すように、画像表示用窓１８０２には、全ての分割領域のフレーム積算画像がつなぎ合わされた形式で表示される。
【０１００】
次に、ユーザーは、画像表示用窓１８０２の極低倍画像を確認する（STEP１９０６）。ここで、取得した極低倍画像が、ユーザーが期待する画質の画像である場合、低倍率画像の取得を終了する（STEP１９０７）。一方、取得した極低倍画像が、ユーザーが期待する画質の画像でない場合、再度積算数を設定し直して、対象となる領域のフレーム積算画像を取得しなければならない。図２７では、ある分割領域１８０８では、ユーザーが期待する画質でない画像が取得され、別の分割領域１８０９では、ユーザーが期待する画質の画像が取得されている。このように、極低倍画像中で、ユーザーが期待する画質でない画像が含まれる場合、再度積算数を設定し直して、対象となる領域のフレーム積算画像を取得しなければならない。すなわち、ユーザーは、期待する極低倍画像が得られるまで、上記STEP１９０３〜STEP１９０６を繰り返す必要がある。
【０１０１】
この例では、全ての分割領域に対して一律に同じ積算数が設定されるが、各領域ごとに積算数を設定する方法も考えられる。しかしながら、上記したように、設定するフレーム積算数は、試料の組成元素及び構造、並びに、観察条件（加速電圧、照射収量、真空度、ＷＤ等）に大きく影響を受ける。このため、フレーム積算画像を取得する際、試料の構造及び観察条件を考慮した最適な積算数を予め把握することは困難である。したがって、従来では、上記STEP１９０３〜STEP１９０６の操作を繰り返し行い、最適な積算数を求め、フレーム積算画像を取得するケースが多々発生していた。
【０１０２】
その結果、従来では、以下の課題があった。
（ａ）繰り返しの画像取得を実施するため、操作の手間が掛かる。
（ｂ）繰り返しの画像取得を実施するため、画像取得時間が増大してしまう。
（ｃ）上記bにより試料に対する電子ビーム照射時間が増大してしまう（電子ビーム照射量が増大してしまう）。試料に照射する電子ビーム量が増大し、試料破壊を招いたり、コンタミネーションを発生させたり、試料をチャージしてしまうという二次的問題を引き起こす可能性が高まる。
特に、分割領域数Mが増えるほど、上記の課題はM倍化される。
【０１０３】
以下では、上記の課題を解決する実施例を説明する。本実施例に係わる荷電粒子線装置構成例は図６と同様であるため、説明を省略する。また、ここでのフレーム積算処理は、図７及び図８で説明したものと同様である。
【０１０４】
なお、以下の説明では、荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、これに限られない。本発明は、画像等の二次信号を合成して合成信号を形成するイオンビーム装置等の他の荷電粒子線装置にも適用が可能である。
【０１０５】
また、以下の実施例の画像処理部分の実現手段は、ソフトウェアによる機能実現でもよいし、ハードウェアによる機能実現でもよい。以下の例では、ハードウェアによる機能実現について説明する。
【０１０６】
電子線光学系は、試料５０７における複数の分割領域ごとに、電子ビーム５０３を照射し、画像処理部５１３は、複数の分割領域の各々に関して、正規化積算演算によって得られた積算画像を出力する。画像処理部５１３は、複数の分割領域ごとに積算処理（正規化積算演算）の実行回数に応じて情報伝達装置５２１の表示部上の積算画像を更新する。画像処理部５１３は、複数の分割領域ごとに積算画像の画質に応じて積算処理の終了を判定する。
【０１０７】
詳細には、画像処理部５１３は、複数の分割領域の各々に対して評価条件を満たすまで正規化積算演算を繰り返し実行する。すなわち、１つの分割領域に対してユーザーが期待する画質の画像が得られた後、次の分割領域に移動する。複数の分割領域の各々で画像評価を行い、正規化積算演算の終了判定が行われるため、正規化積算演算の実行回数（すなわち、積算画像の積算数）が複数の分割領域の間で異なる場合がある。
【０１０８】
図２９は、本実施例の極低倍画像作成の処理フローを示し、図３０は、極低倍画像作成のための走査の概略を示す。図３１は、極低倍画像を取得するときのＧＵＩを示し、図３２は、極低倍画像を取得するときの操作フローを示す。
【０１０９】
情報伝達装置５２１の表示装置には、画面２２０１が表示される。ユーザーは、フレーム積算画像を取得したい観察領域が決まり、各種設定を行った後に、低倍率画像取得を実行する（STEP２００１）。情報処理部５１７は、実行の命令を受けたら、画面２２０１において設定された座標データを元に、ステージ制御部５１８を介して試料台（ステージ）５０８を初期座標に移動させる（STEP２００２）。
【０１１０】
次に、情報処理部５１７は、偏向制御部５１９に走査線本数を設定する（STEP２００３）。次に、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録範囲を設定する（STEP２００４）。また、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録開始点を上記ステージ位置に対応した領域に設定する（STEP２００５）。
【０１１１】
次に、画像処理部５１３は、第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行し、フレームメモリ５１４へフレーム積算画像を格納する（STEP２００６）。図３０は、試料を複数の領域に分割した例である。この例では、試料は１６個の領域に分割されている。このときの画像取得対象領域は、領域１（２１０１）である。画像処理部５１３は、領域１（２１０１）に対して第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行する。
【０１１２】
フレーム積算画像取得が完了したら、情報処理部５１７は、ステージ位置が最終の領域１６（２１０３）であるかどうかを確認する（STEP２００７）。最終の領域１６（２１０３）である場合、極低倍画像の取得を終了する（STEP２００９）。
【０１１３】
今は、領域１（２１０１）のフレーム積算画像を取得したので、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介して次の領域２（２１０２）にステージを移動させる（STEP２００８）。
【０１１４】
以降、領域１６（２１０３）のフレーム積算画像を取得するまで、上記STEP２００５〜STEP２００８を繰り返す。例えば、図３０に示す通り、画像処理部５１３は、点線の矢印の順序に沿ってフレーム積算画像を取得する。この例では、全ての分割領域のフレーム積算画像を取得した後、情報処理部５１７は、情報伝達装置５２１へ全分割領域分のフレーム積算画像データを転送してもよい。別の例として、情報処理部５１７は、１回のフレーム正規化積算演算が終わるごとに、情報伝達装置５２１へフレーム積算画像を転送してもよい。別の例として、情報処理部５１７は、１つの分割領域においてフレーム正規化積算演算が完了したとき（ユーザーが期待する画質の画像が得られた時点）に、情報伝達装置５２１へフレーム積算画像を転送してもよい。
【０１１５】
次に、図３２の操作フローを図３１の画面の操作と共に説明する。画面２２０１は、画像表示用窓２２０２と、極低倍率画像設定部２２０３と、分割数設定部２２０４と、積算モード設定部２２０５と、画像取得実行ボタン２２０７と、評価方法設定ボタン２２０８とを備える。
【０１１６】
ユーザーは、極低倍画像を取得したい観察領域が決まったら、極低倍率画像設定部２２０３に極低倍画像のサイズ及び座標を設定する（STEP２３０１）。次に、ユーザーは、画像の分割数を分割数設定部２２０４に設定する。本例では、分割数を１６に設定する（STEP２３０２）。なお、ユーザーは、分割画像のサイズを分割数設定部２２０４に設定してもよい。この場合、極低倍率画像設定部２２０３に設定された領域が、指定された画像サイズで分割される。
【０１１７】
次に、分割画像の走査方法について設定する。一般的に、画像の積算の方法は、画素単位にて連続時間で積算する方法と、フレーム単位で積算する方法がある。本例ではフレーム積算が対象となるため、フレーム積算数の設定を行う事例を記載する。ユーザーは、積算モード設定部２２０５においてフレーム積算モードを選択し、自動モードを選択する（STEP２３０３）。なお、分割画像を取得する際の走査線本数と水平画素サイズは、特許文献６に記載の内容と同様とする。情報処理部５１７は、分割数設定部２２０４の情報を元に、走査線本数と水平画素サイズを自動的に算出する。
【０１１８】
積算モード設定部２２０５では、自動モードと、積算数指定モードのいずれかを選択できる。自動モードとは、上述の通り、画像評価部５２２による自動評価を行うモードである。ユーザーは、自動モードを選択する場合、画像評価方法を設定する。ユーザーは、評価方法設定ボタン２２０８をクリックする。評価方法設定ボタン２２０８をクリックしたときに表示されるウィンドウは、図１３の評価方法設定ウィンドウ１００１である。評価方法の選択方法は、第１実施例と同様であるため、説明を省略する。
【０１１９】
積算数指定モードとは、フレーム積算数を予め指定するモードである。積算数指定モードの場合、ユーザーは、積算数設定部２２０６に積算数を入力する。この場合、設定された積算数まで積算処理を実行し、その積算画像をユーザー自身が評価してもよい。なお、別の例として、１フレームずつ積算処理を実行し、画像表示用窓２２０２に表示される分割領域の積算画像がユーザーの期待する画質となった時点で、ユーザーの入力によって積算処理を停止し、次の分割領域に移動させるような機能を設けてもよい。
【０１２０】
上記の各種設定が完了したら、ユーザーは、画像取得実行ボタン２２０７をクリックし、極低倍画像の取得を実行する（STEP２３０４）。図２９で説明した流れによって全ての分割領域のフレーム積算画像が取得されると、情報処理部５１７は、これらのフレーム積算画像を情報伝達装置５２１の表示装置に転送する。画像表示用窓２２０２には、極低倍画像が表示される（STEP２３０５）。図３１に示すように、画像表示用窓２２０２には、全ての分割領域のフレーム積算画像がつなぎ合わされた形式で表示される。ここでは、各分割領域のフレーム積算画像が、選択された評価方法で評価され、評価基準値を満たすまで積算される。したがって、画像表示用窓２２０２の全ての分割領域において、ユーザーが期待する画質の画像が取得される。上記の操作により、極低倍率画像の取得を終了する（STEP２３０６）。
【０１２１】
なお、画面２２０１には、各分割領域のフレーム正規化積算演算の実行回数（すなわち、積算数）、各分割領域の評価値などが表示されてもよい。複数の分割領域の間の正規化積算演算の実行回数の違いや、複数の分割領域の間の評価値の違いなどをユーザーは確認することができる。
【０１２２】
従来の極低倍画像取得では、表示された極低倍画像を確認し、ユーザーが期待する画質でない画像が含まれていた場合は、再度積算数を設定しなおして、繰り返し積算画像を取得しなければならなかった。これに対して、本実施例では、第１実施例と同じ様に、１回の画像取得の操作でユーザーが期待する画質の極低倍率画像を取得できる。
【０１２３】
図３２に示す操作フローの通り、ユーザーは、積算数設定を全く意識することなく、「画像取得実行」の操作のみで極低倍画像を取得することができる。これにより、極低倍画像取得の手間を大幅に改善することができる。また、画像取得に費やす時間も大幅に削減することができる。
【０１２４】
また、本実施例は、以下の効果を奏する。
（ａ）従来の複数回の画像取得操作に対して、本実施例では、１回の画像取得操作でフレーム積算画像が得られる。
（ｂ）本実施例では、１回の画像取得操作で、必要最低限の積算数で積算スキャンを実施することができる。
（ｃ）上記の両方の効果により、試料に照射する電子ビームの照射時間を可能な限り少なくすることができる。
（ｄ）試料に照射する電子ビーム量を最低限に抑えることで、試料破壊やコンタミネーション発生、チャージの影響による輝度値飽和やドリフト発生を最低限に抑えるという２次的効果も得られる。
極低倍画像取得機能に応用した場合、上記の効果は、分割領域数Mに応じてM倍化される。
【０１２５】
なお、自動モードにおいて、積算処理を繰り返しても評価値が評価基準値に到達しなく、永遠にフレーム積算画像が取得できないことを避けるために、情報処理部５１７には、積算数の上限値が設定されていてもよい。情報処理部５１７は、その積算数の上限値に到達した場合（積算カウンタ６０１のカウンタ値が上限値に達した場合）、強制的に積算画像取得を終了してもよい。なお、使い勝手上、積算数を大きく設定してノイズが極力少ない積算画像取得したいといったようなケースも考えられる。この場合、積算数の上限を大きく設定してもよい。
【０１２６】
本実施例では、全ての分割領域のフレーム積算画像を取得したとき、情報処理部５１７は、全ての分割領域分の画像データを情報伝達装置５２１へ転送する。転送された画像データは、画像表示用窓２２０２に表示される。別の例として、各分割領域のフレーム積算画像を取得完了したタイミングで、情報処理部５１７は、画像データを情報伝達装置５２１へ転送してもよい。転送された各分割領域の画像データを順次画像表示用窓２２０２に表示してもよい。この表示方式とすることで、ユーザーは、極低倍画像取得の取得状況及び、分割領域毎のフレーム積算数の差異を知ることができる、これにより、ユーザーの使い勝手が向上する。
【０１２７】
［第３実施例］
第２実施例では、フレーム正規化積算演算を分割領域毎に逐次的に完了していく極低倍画像作成機能について記載した（すなわち、領域１から領域１６まで、各領域ごとにフレーム正規化積算演算を完了させていく方式）。本実施例では、各分割領域におけるフレーム正規化積算演算を、１積算演算ずつ順に処理していくことで全分割領域を並列に処理していく極低倍画像作成機能について説明する。
【０１２８】
上記したように、設定するフレーム積算数は、試料の組成元素及び構造、並びに、観察条件（加速電圧、照射収量、真空度、ＷＤ等）に大きく影響を受ける。ここで、これらの観察条件は、温度や振動、電場や磁場などの装置周辺環境の外乱の影響を受け、多少ながら光学特性に変化が生じることが一般的に知られている。つまり、フレーム積算数も上記装置周辺環境の外乱の影響を受けてしまうことが懸念される。
【０１２９】
つまり、第２実施例に記載した極低倍画像作成機能において、領域１の積算画像取得開始から、最終の領域１６の積算画像取得完了までの時間期間内において、ある短期間で、装置周辺環境の例えば「振動」が大きく変動した場合、第２実施例の方法では、ちょうどその変動時に積算演算中の領域はその「振動」の影響を大きく受けてしまう。結果として、その領域だけ、画質が悪かったり、ノイズが付加されたり、積算数が極端に多くなってしまうようなことが懸念される。そこで、この影響を可能な限り平滑化する手法として、本実施例の極低倍画像作成機能例を提案する。
【０１３０】
また、試料の帯電（チャージ）に着目してみる。第２実施例のフレーム積算画像取得では、個々の分割領域でのフレーム積算画像を取得するために、個々の分割領域において複数枚のフレーム画像を取得する。ここで、１枚目のフレーム画像を取得するために、フレームスキャンを実施し、フレーム画像を取得する。その後、２枚目のフレーム画像を取得するために、２回目のフレームスキャンを行い、２枚目のフレーム積算画像を取得する。このように、ユーザーが規定した画像指標（評価基準値）を満たすまで、上述の処理を繰り返す。これは、画像指標を満足したフレーム積算画像が構築できるまで、同じ試料領域に対して、フレームスキャンを連続して実行することを意味している。ここで、チャージしやすい試料の場合は、連続したビーム照射により試料がチャージしてしまい、このチャージによる輝度値飽和やドリフトが発生してしまうことが懸念される。第３実施例の極低倍画像作成機能は、この課題に対しても有効な効果を発揮する。
【０１３１】
図３３は、本実施例の極低倍画像作成の処理フローを示し、図３４〜図３９は、極低倍画像作成のための走査の概略を示す。図４０は、極低倍画像を取得するときのＧＵＩを示す。
【０１３２】
画像処理部５１３は、複数の分割領域ごとに積算処理（正規化積算演算）の実行回数に応じて情報伝達装置５２１の表示部上の積算画像を更新する。画像処理部５１３は、複数の分割領域ごとに積算画像の画質に応じて積算処理の終了を判定する。
【０１３３】
より詳細には、画像処理部５１３は、複数の分割領域の各々に対して１回ずつ正規化積算演算を実行する。画像処理部５１３は、評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、正規化積算演算を実行する。以下では、１回目、２回目、Ｍ−１回目、Ｍ回目の正規化積算演算について説明する。
【０１３４】
情報伝達装置５２１の表示装置には、画面２６０１が表示される。ユーザーは、フレーム積算画像を取得したい観察領域が決まり、各種設定を行った後に、低倍率画像取得を実行する（STEP２４０１）。情報処理部５１７は、実行の命令を受けたら、画面２６０１において設定された座標データを元に、ステージ制御部５１８を介して試料台（ステージ）５０８を初期座標に移動させる（STEP２４０２）。
【０１３５】
次に、情報処理部５１７は、偏向制御部５１９に走査線本数を設定する（STEP２４０３）。次に、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録範囲を設定する（STEP２４０４）。
【０１３６】
＜１回目の積算画像の取得＞
１回目の積算画像を取得する場合について、図３４及び図３５を用いて説明する。情報処理部５１７は、対象となる分割領域においてフレーム積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４０５）。今は、極低倍画像取得の開始直後であり、領域１（２５０１）の１フレーム目の画像は取得されていないため、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録開始点を領域１（２５０１）座標に対応した領域に設定する（STEP２４０６）。
【０１３７】
次に、フレームスキャンを１回実行し、画像処理部５１３は、画像データを取得する。画像処理部５１３は、第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行する。ここでは、１フレーム目の画像であるため、画像処理部５１３は、取得された画像をそのままフレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。画像データ２５１１は、１フレーム目の積算画像データ（１回積算を適用された積算画像データ）としてフレームメモリ５１４に格納される。画像評価部５２２は、入力された画像データ２５１１を評価する（STEP２４０９）。ここでは、領域１（２５０１）の画像データ２５１１は、ユーザーが期待する画質でない画像であったと仮定する。情報処理部５１７は、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得は未完了と判定する。
【０１３８】
情報処理部５１７に出力された画像データ２５１１は、情報伝達装置５２１に転送される。画像表示用窓２６０２には、画像データ２５１１が積算途中の積算画像として表示される。次に、情報処理部５１７は、ステージ位置が最終位置、すなわち、領域１６（２５０３）かどうかを判定する（STEP２４１１）。今は、領域１（２５０１）の画像を取得したので、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介して次の領域２（２５０２）にステージを移動させる（STEP２４１２）。以降、上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返し、領域２（２５０２）の画像データ２５１２〜領域１６（２５０３）の画像データ２５１３を取得する。
【０１３９】
ここでは、図３５に示すように、超低倍率画像２５１０の１６領域中のどの領域においても、１回目のフレームスキャンで取得された積算画像データが、ユーザーが期待する画質でない画像であったと仮定する。領域１６（２５０３）の画像データ２５１３を取得した後、情報処理部５１７は、全ての領域で積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４１３）。ここでは、どの領域でもユーザーが期待する画質でない画像が得られたため、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介してステージを初期位置２５０１へ移動させる（STEP２４１４）。
【０１４０】
＜２回目の積算画像の取得＞
次に、２回目の積算画像を取得する場合について図３６を用いて記載する。上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返す。情報処理部５１７は、対象となる分割領域においてフレーム積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４０５）。ここでは、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得が完了していないため、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録開始点を領域１（２５０１）座標に対応した領域に設定する（STEP２４０６）。
【０１４１】
次に、フレームスキャンを１回実行し、画像処理部５１３は、画像データを取得する。画像処理部５１３は、第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行する。画像処理部５１３は、今回のフレームスキャンにより検出した画像データと、領域１（２５０１）に対応するフレームメモリ５１４に格納されている画像データとのフレーム正規化積算演算を実行する。
【０１４２】
画像処理部５１３は、画像データ（フレーム積算画像）２５２１をフレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。画像データ２５２１は、２フレーム目の積算画像データ（２回積算を適用された積算画像データ）としてフレームメモリ５１４に格納される。画像評価部５２２は、入力された画像データ２５２１を評価する（STEP２４０９）。ここでは、領域１（２５０１）の画像データ２５２１は、ユーザーが期待する画質でない画像であったと仮定する。情報処理部５１７は、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得は未完了と判定する。
【０１４３】
情報処理部５１７に出力された画像データ２５２１は、情報伝達装置５２１に転送される。画像表示用窓２６０２には、画像データ２５２１が積算途中の積算画像として表示される。次に、情報処理部５１７は、ステージ位置が最終位置、すなわち、領域１６（２５０３）かどうかを判定する（STEP２４１１）。今は、領域１（２５０１）の画像を取得したので、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介して次の領域２（２５０２）にステージを移動させる（STEP２４１２）。以降、上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返し、領域２（２５０２）の画像データ２５２２〜領域１６（２５０３）の画像データ２５２３を取得する。
【０１４４】
ここでは、図３６に示すように、超低倍率画像２５２０の１６領域中のどの領域においても、２回目のフレーム積算画像データが、ユーザーが期待する画質でない画像であったと仮定する。領域１６（２５０３）の画像データ２５２３を取得した後、情報処理部５１７は、全ての領域で積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４１３）。ここでは、どの領域でもユーザーが期待する画質でない画像が得られたため、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介してステージを初期位置２５０１へ移動させる（STEP２４１４）。
【０１４５】
＜M-1回目の積算画像の取得＞
その後、複数回上記STEP２４０５〜STEP２４１４を繰り返し、M-1回目の積算画像を取得する場合について図３７を用いて説明する。情報処理部５１７は、対象となる分割領域においてフレーム積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４０５）。ここでは、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得が完了していないため、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録開始点を領域１（２５０１）座標に対応した領域に設定する（STEP２４０６）。
【０１４６】
次に、フレームスキャンを１回実行し、画像処理部５１３は、画像データを取得する。画像処理部５１３は、第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行する。画像処理部５１３は、今回のフレームスキャンにより検出した画像データと、領域１（２５０１）に対応するフレームメモリ５１４に格納されている画像データとのフレーム正規化積算演算を実行する。
【０１４７】
画像処理部５１３は、画像データ（フレーム積算画像）２５３１をフレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。画像データ２５３１は、M-1フレーム目の積算画像データ（M-1回積算を適用された積算画像データ）としてフレームメモリ５１４に格納される。画像評価部５２２は、入力された画像データ２５３１を評価する（STEP２４０９）。ここでは、領域１（２５０１）の画像データ２５３１は、ユーザーが期待する画質の画像であったと仮定する。情報処理部５１７は、領域１（２５０１）の積算画像の取得が完了したと判定する。情報処理部５１７は、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得が完了したことを情報処理部５１７の記憶部に記憶する（STEP２４１０）。
【０１４８】
情報処理部５１７に出力された画像データ２５３１は、情報伝達装置５２１に転送される。画像表示用窓２６０２には、画像データ２５３１が積算途中の積算画像として表示される。次に、情報処理部５１７は、ステージ位置が最終位置、すなわち、領域１６（２５０３）かどうかを判定する（STEP２４１１）。今は、領域１（２５０１）の画像を取得したので、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介して次の領域２（２５０２）にステージを移動させる（STEP２４１２）。以降、上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返し、領域２（２５０２）の画像データ２５３２〜領域１６（２５０３）の画像データ２５３３を取得する。
【０１４９】
ここでは、図３７に示すように、領域１の画像データ２５３１、領域７の画像データ２５３４、領域８の画像データ２５３５、及び領域９の画像データ２５３６が、ユーザーが期待する画質の画像であったと仮定する。領域１６（２５０３）の画像データ２５３３を取得した後、情報処理部５１７は、超低倍率画像２５３０の全ての領域で積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４１３）。ここでは、依然として、超低倍率画像２５３０の全ての領域でユーザーが期待する画質の画像が得られていないため、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介してステージを初期位置２５０１へ移動させる（STEP２４１４）。
【０１５０】
＜M回目の積算画像の取得＞
次に、M回目の積算画像を取得する場合について図３８を用いて記載する。上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返す。情報処理部５１７は、対象となる分割領域においてフレーム積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４０５）。ここでは、領域１（２５０１）のフレーム積算画像の取得が完了しているため、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介してステージを次の領域２（２５０２）へ移動させる（STEP２４０７）。上記のように、フレーム積算画像の取得が完了した領域はスキップして、完了していない領域だけに関してフレーム積算画像を取得していく。
【０１５１】
次に、情報処理部５１７は、領域２（２５０２）においてフレーム積算画像の取得が完了しているかを判定する（STEP２４０５）。ここでは、領域２（２５０２）のフレーム積算画像の取得が完了していないため、情報処理部５１７は、フレームメモリ５１４の記録開始点を領域２（２５０２）座標に対応した領域に設定する（STEP２４０６）。
【０１５２】
次に、フレームスキャンを１回実行し、画像処理部５１３は、画像データを取得する。画像処理部５１３は、第１実施例で説明したフレーム正規化積算演算（図７及び図８）を実行する。画像処理部５１３は、今回のフレームスキャンにより検出した画像データと、領域２（２５０２）に対応するフレームメモリ５１４に格納されている画像データとのフレーム正規化積算演算を実行する。
【０１５３】
画像処理部５１３は、画像データ（フレーム積算画像）２５４２をフレームメモリ５１４と情報処理部５１７と画像評価部５２２に出力する。画像データ２５４２は、Mフレーム目の積算画像データ（M回積算を適用された積算画像データ）としてフレームメモリ５１４に格納される。画像評価部５２２は、入力された画像データ２５４２を評価する（STEP２４０９）。ここでは、領域２（２５０２）の画像データ２５４２は、ユーザーが期待する画質でない画像であったと仮定する。情報処理部５１７は、領域２（２５０２）のフレーム積算画像の取得は未完了と判定する。
【０１５４】
情報処理部５１７に出力された画像データ２５４２は、情報伝達装置５２１に転送される。画像表示用窓２６０２には、画像データ２５４２が積算途中の積算画像として表示される。次に、情報処理部５１７は、ステージ位置が最終位置、すなわち、領域１６（２５０３）かどうかを判定する（STEP２４１１）。今は、領域２（２５０２）の画像を取得したので、情報処理部５１７は、ステージ制御部５１８を介して次の領域３にステージを移動させる（STEP２４１２）。以降、領域１６（２５０３）の画像データ２５４３を取得するまで上記STEP２４０５〜STEP２４１２を繰り返す。ただし、上記の通り、領域７の画像データ２５３４、領域８の画像データ２５３５、及び領域９の画像データ２５３６の取得は完了している。したがって、領域７、８、９はスキップして、評価条件を満たしていない領域３〜６、１０〜１６の画像データを取得する（点線矢印２５４８）。
【０１５５】
図３９は、全ての分割領域でフレーム積算画像の取得が完了した超低倍率画像２５５０を示す。本実施例では、全ての領域においてユーザーが期待する画質となる超低倍率画像２５５０を構築することができる。
【０１５６】
上記の例では、分割領域間の移動はステージによって実行されているが、これに限定されない。偏向コイル５０５での偏向で変更可能な範囲であれば偏向コイル５０５によって電子ビームの照射位置を移動させてもよい。また、ステージ及び偏向器の両方を用いて分割領域間の移動を行ってもよい。
【０１５７】
なお、極低倍画像を取得するときの操作フローは、図３２と同様であるため、説明を省略する。図４０は、極低倍画像を取得するときのＧＵＩを示す。画面２６０１は、画像表示用窓２６０２と、極低倍率画像設定部２６０３と、分割数設定部２６０４と、積算モード設定部２６０５と、画像取得実行ボタン２６０７と、評価方法設定ボタン２６０８とを備える。画面２６０１の構成要素２６０２〜２６０８は、図３１の画面２２０１の構成要素２２０２〜２２０８と同様であるため説明を省略する。
【０１５８】
なお、画面２６０１には、各分割領域のフレーム正規化積算演算の実行回数（すなわち、積算数）、各分割領域の評価値などが表示されてもよい。
【０１５９】
図３２に示す操作フローの通り、ユーザーは、積算数設定を全く意識することなく、「画像取得実行」の操作のみで極低倍画像を取得することができる。これにより、極低倍画像取得の手間を大幅に改善することができる。また、画像取得に費やす時間も大幅に削減することができる。
【０１６０】
また、本実施例は、以下の効果を奏する。
（ａ）従来の複数回の画像取得操作に対して、本実施例では、１回の画像取得操作でフレーム積算画像が得られる。
（ｂ）本実施例では、１回の画像取得操作で、必要最低限の積算数で積算スキャンを実施することができる。
（ｃ）上記の両方の効果により、試料に照射する電子ビームの照射時間を可能な限り少なくすることができる。
（ｄ）試料に照射する電子ビーム量を最低限に抑えることで、試料破壊やコンタミネーション発生、チャージの影響による輝度値飽和やドリフト発生を最低限に抑えるという２次的効果も得られる。
極低倍画像取得機能に応用した場合、上記の効果は、分割領域数Mに応じてM倍化される。
【０１６１】
本実施例は、各分割領域における積算演算を、１積算演算ずつ順に処理していくことで全領域を並列に処理していく極低倍画像作成機能である。上記の通り、フレーム積算数は装置周辺環境の外乱の影響を受ける。積算画像取得開始から、取得完了までの時間期間内において、ある短期間で、装置周辺環境の例えば「振動」が大きく変動した場合、第２実施例の方法では、ちょうどその変動発生時に積算演算中の領域はその「振動」の影響を大きく受けてしまう。結果としてその領域だけ、画質が悪かったり、ノイズが付加されたり、積算数が極端に多くなってしまうようなことが懸念される。
【０１６２】
本実施例の取得方式では、その影響を複数の領域へ極力分散できる可能性が見込め、結果として外乱の変動を複数領域で平滑化することができる。短期間の変動のみならず、例えば装置周辺「温度」が長期間においてゆっくりと変動した際も、上記と同じ仕組みにより、その変動の影響を複数領域において平滑化することができる。
【０１６３】
以上、本実施例は、第２実施例と比べ、装置周辺の外乱の変動影響を平滑化することで、領域間での変動影響の差が少ない、安定した積算画像を取得できるという利点がある。また、試料の帯電（チャージ）に着目すると、第２実施例の取得方式では、分割した個々の領域で、画像指標を満足しフレーム積算画像が構築できるまで、同じ領域に対して、フレームスキャンを連続して実行することとなる。チャージしやすい試料の場合は、この連続したビーム照射によりチャージしてしまい、チャージによる輝度値飽和やドリフトを発生する可能性がある。本実施例では、分割した複数の領域において、１積算演算ずつ実施するため、各領域から見れば、断続的なビーム照射となる。つまり、チャージ発生を抑制することができ、チャージ低減の効果も得ることができる。
【０１６４】
なお、自動モードにおいて、積算処理を繰り返しても評価値が評価基準値に到達しなく、永遠にフレーム積算画像が取得できないことを避けるために、情報処理部５１７には、積算数の上限値が設定されていてもよい。情報処理部５１７は、その積算数の上限値に到達した場合（積算カウンタ６０１のカウンタ値が上限値に達した場合）、強制的に積算画像取得を終了するようにしてもよい。なお、使い勝手上、積算数を大きく設定してノイズが極力少ない積算画像取得したいといったようなケースも考えられる。この場合、積算数の上限を大きく設定してもよい。
【０１６５】
また、本実施例では、スキャンテーブルを移動させることにより分割された領域を各々スキャンする例を記載したが、これに制限されるわけではなく、他の方法、例えばコイルやレンズを用いて領域の座標制御を行ってもよい。
【０１６６】
また、本実施例では、積算途中において積算画像を随時画像表示用窓２６０２に表示する例を記載した。積算途中の積算画像を随時画像表示窓に表示することで、ユーザーはリアルイムで領域全体の画像が徐々に構築されていく過程（積算されていく過程）を確認することができる。積算状況の過程及び積算の度合いを視覚的に把握することができるというメリットがある。また、本実施例では、積算途中においても積算画像を随時画像表示用窓２６０２に表示する例を記載したが、これに限定されない。全ての領域の積算画像が構築完了後、一括して画像表示用窓２６０２に表示してもよい。
【０１６７】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。
【０１６８】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)に記憶させることが可能である。非一時的なコンピュータ可読媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【０１６９】
上記の実施例において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【０１７０】
５０１  真空カラム
５０２  電子銃（荷電粒子線源）
５０３  電子ビーム（荷電粒子線）
５０４  集束レンズ
５０５  偏向コイル
５０６  対物レンズ
５０７  試料
５０８  試料台
５１０  検出器
５１１  増幅器
５１２  ＡＤＣ
５１３  画像処理部
５１４  フレームメモリ
５１５  乗算器
５１６  加算器
５１７  情報処理部
５１８  ステージ制御部
５１９  偏向制御部
５２０  情報入力装置
５２１  情報伝達装置 
５２２  画像評価部
５２３  乗算器
５２４  偏向信号
５２５  制御信号
５２６  画像評価結果
５２７  画像データ
【図１】
2017090204.tif 000003
【図２】
2017090204.tif 000004
【図３】
2017090204.tif 000005
【図４】
2017090204.tif 000006
【図５】
2017090204.tif 000007
【図６】
2017090204.tif 000008
【図７】
2017090204.tif 000009
【図８】
2017090204.tif 000010
【図９】
2017090204.tif 000011
【図１０】
2017090204.tif 000012
【図１１】
2017090204.tif 000013
【図１２】
2017090204.tif 000014
【図１３】
2017090204.tif 000015
【図１４】
2017090204.tif 000016
【図１５】
2017090204.tif 000017
【図１６】
2017090204.tif 000018
【図１７】
2017090204.tif 000019
【図１８】
2017090204.tif 000020
【図１９】
2017090204.tif 000021
【図２０】
2017090204.tif 000022
【図２１】
2017090204.tif 000023
【図２２】
2017090204.tif 000024
【図２３】
2017090204.tif 000025
【図２４】
2017090204.tif 000026
【図２５】
2017090204.tif 000027
【図２６】
2017090204.tif 000028
【図２７】
2017090204.tif 000029
【図２８】
2017090204.tif 000030
【図２９】
2017090204.tif 000031
【図３０】
2017090204.tif 000032
【図３１】
2017090204.tif 000033
【図３２】
2017090204.tif 000034
【図３３】
2017090204.tif 000035
【図３４】
2017090204.tif 000036
【図３５】
2017090204.tif 000037
【図３６】
2017090204.tif 000038
【図３７】
2017090204.tif 000039
【図３８】
2017090204.tif 000040
【図３９】
2017090204.tif 000041
【図４０】
2017090204.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月20日(2017.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
積算途中において出力された前記積算画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記積算画像を記憶する記憶部と、
前記二次信号から得られた画像データに第１の係数を乗算した第１画像データを出力する第１の乗算器と、
１つ前の積算画像に第２の係数を乗算した第２画像データを出力する第２の乗算器と、
前記第１画像データと前記第２画像データを加算して前記積算画像を出力する加算器と、
を備え、
前記第１の係数と前記第２の係数は前記正規化積算演算の実行回数に応じて変動し、前記第１の係数と前記第２の係数の和が「１」であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記評価条件は、ＳＮ比を評価指標とする条件、ＳＮ改善度合いを評価指標とする条件、ＣＮＲを評価指標とする条件、及び、輝度値ヒストグラムを評価指標とする条件の少なくとも１つを含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算後の前記積算画像と、前記評価条件を設定するための設定部とを表示する表示部を更に備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線光学系は、前記試料における複数の分割領域ごとに、前記荷電粒子線を照射し、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に対して、前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
全ての分割領域の前記積算画像をつなぎ合わせた形式で表示する表示部を更に備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記正規化積算演算を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記正規化積算演算を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を、試料における複数の分割領域ごとに照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記複数の分割領域の各々から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
前記複数の分割領域ごとに積算途中において出力された前記積算画像を表示する表示部と
を備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記積算画像の画質に応じて前記積算処理の終了を判定することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記表示部上の前記積算画像を更新し、前記積算画像が期待する画質になった時点で前記積算処理を終了することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の分割領域の各々の前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記積算処理を繰り返し実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記積算処理を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記積算処理を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理は、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１８】
荷電粒子線光学系によって、荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射するステップと、
検出器によって、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出するステップと、
画像処理部によって、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力するステップと、
積算途中において出力された前記積算画像を表示するステップと、
を含み、
前記出力するステップは、積算過程において前記積算画像の輝度値が常に「１」の状態の積算画像を出力する正規化積算演算を実行することを含むことを特徴とする荷電粒子線装置における画像処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月9日(2018.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
積算途中において出力された前記積算画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、積算過程において前記積算画像の輝度値の正規化積算演算を実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記積算画像を記憶する記憶部と、
前記二次信号から得られた画像データに第１の係数を乗算した第１画像データを出力する第１の乗算器と、
１つ前の積算画像に第２の係数を乗算した第２画像データを出力する第２の乗算器と、
前記第１画像データと前記第２画像データを加算して前記積算画像を出力する加算器と、
を備え、
前記第１の係数と前記第２の係数は前記正規化積算演算の実行回数に応じて変動し、前記第１の係数と前記第２の係数の和が「１」である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記評価条件は、ＳＮ比を評価指標とする条件、ＳＮ改善度合いを評価指標とする条件、ＣＮＲを評価指標とする条件、及び、輝度値ヒストグラムを評価指標とする条件の少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算後の前記積算画像と、前記評価条件を設定するための設定部とを表示する表示部を更に備える、
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、
前記荷電粒子線光学系は、前記試料における複数の分割領域ごとに、前記荷電粒子線を照射し、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に対して、前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像を出力する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なる、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
全ての分割領域の前記積算画像をつなぎ合わせた形式で表示する表示部を更に備える、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
前記正規化積算演算によって得られた前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記正規化積算演算を繰り返し実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記正規化積算演算を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記正規化積算演算を実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子線を、試料における複数の分割領域ごとに照射する荷電粒子線光学系と、
前記荷電粒子線の照射により前記複数の分割領域の各々から発生する二次信号を検出する検出器と、
前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力する画像処理部と、
前記複数の分割領域ごとに積算途中において出力された前記積算画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記積算画像の画質に応じて前記積算処理の終了を判定する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域ごとに前記表示部上の前記積算画像を更新し、前記積算画像が期待する画質になった時点で前記積算処理を終了する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理の実行回数が前記複数の分割領域の間で異なる、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の荷電粒子線装置において、
前記複数の分割領域の各々の前記積算画像がある評価条件を満たすかを判定する画像評価部を更に備え、
前記画像処理部は、前記複数の分割領域の各々に関して前記評価条件を満たすまで前記積算処理を繰り返し実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の荷電粒子線装置において、
前記画像処理部は、
前記複数の分割領域の各々に対して１回ずつ前記積算処理を実行し、
前記評価条件を満たさない分割領域に対してのみ、次回以降、前記積算処理を実行する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の荷電粒子線装置において、
前記積算処理は、積算過程において前記積算画像の輝度値の正規化積算演算である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１７】
荷電粒子線光学系によって、荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料に照射するステップと、
検出器によって、前記荷電粒子線の照射により前記試料から発生する二次信号を検出するステップと、
画像処理部によって、前記二次信号から得られた画像データの積算処理を実行し、積算画像を出力するステップと、
積算途中において出力された前記積算画像を表示するステップと、
を含み、
前記出力するステップは、積算過程において前記積算画像の輝度値の正規化積算演算を実行することを含む、  ことを特徴とする荷電粒子線装置における画像処理方法。

【国際調査報告】
2017090204.tif 000043
2017090204.tif 000044
2017090204.tif 000045
2017090204.tif 000046