(57)【要約】【課題】  試料を内蔵する容器およびこの容器内にあって試料が載置されるステージの間の相対位置変化を検出し、簡易にしかも確実に画像情報への振動による影響を除去できる走査型電子顕微鏡を実現する。【解決手段】  画像処理部２６において、計測手段１８から、電子ビームを走査する際のステージおよび試料室の壁面の相対位置情報を取得し、この相対位置情報に基づいて、画素位置補正手段９７は、この走査で取得された画像情報に画素位置補正を行い、画像生成手段９８は、この画素位置補正で生じる画素抜けあるいは画素の重複を無くす画像生成を行い、画像切り出し手段９９は、表示画像の切り出しを行うこととしているので、電子ビームの走査中にステージが振動する際の画像情報への影響を、簡便にしかも確実に除去することを実現させる。【選択図】        図１
2006252800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生し、前記電子ビームを走査して試料に照射する鏡筒部と、
前記鏡筒部と一体をなす試料室の内部に配設され、前記試料を載置するステージを有するステージ部と、
前記鏡筒部あるいは前記試料室に配設され、前記照射により前記試料から発生する放射線を検出する検出部と、
前記放射線の強度情報を、前記照射の照射位置と対応するメモリ上の画素位置に、画像情報として保存する保存手段と、
前記鏡筒部あるいは前記試料室、並びに、前記ステージの間の相対位置情報を前記走査に同期して計測する計測手段と、
前記相対位置情報の変化に基づいて、前記保存された画像情報の画素位置に、前記変化を打ち消す位置補正を行う画素位置補正手段と、
前記位置補正により画像情報が欠落あるいは重複する画素位置で、新たな画像情報を生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記ステージ部は、前記ステージを、前記電子ビームの進行方向と概ね直交する平面内で移動させる駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記計測手段は、前記平面内の直交する２方向の相対位置情報を計測することを特徴とする請求項２に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記計測手段は、前記相対位置情報を取得するレーザー測長計、リニアスケール位置計あるいは静電容量変位計を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記計測手段は、前記相対位置情報を、前記走査の垂直走査の繰り返しで取得される画像情報であるフレームごと、前記走査の水平走査の繰り返しで取得される画像情報であるラインごとあるいは前記ラインを整数分の１にした画像情報である分割ラインごとに計測することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記画素位置補正手段は、前記位置補正を、前記フレーム、前記ラインあるいは前記分割ラインごとに取得される画像情報を１つの補正単位として行うことを特徴とする請求項５に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
前記画像生成手段は、前記位置補正により複数の画像情報を有する画素位置で、前記複数の画像情報の平均値を新たな画像情報とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項８】
前記画像生成手段は、前記位置補正により画像情報が欠落する画素位置で、前記欠落する画素位置に隣接する複数の画素位置の画像情報あるいは取得時間が隣接する複数枚の画像情報の同一画素位置の画像情報による補間演算値を新たな画像情報とすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステージに載置された試料に電子ビームを照射し、この照射位置を走査してこの試料の画像情報を取得する走査型電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走査型電子顕微鏡は、単に学術的な目的で使用されるのみならず、工場内の各工程あるいは出荷時の製品検査等にも使用されている。例えば、半導体工場においては、微細加工が行われるシリコンウェハの検査に走査型電子顕微鏡が用いられおり、走査型電子顕微鏡の高倍率および高分解能を生かした検査が不可欠のものとなりつつある。
【０００３】
一方、工場内における走査型電子顕微鏡の設置環境は、一部の学術目的の場合の設置環境と異なり、必然的に床面からの振動が入りやすく、高倍率および高分解能の走査型電子顕微鏡にとって好ましいものではない。さらに、床面の強化あるいは設置場所の移動等による走査型電子顕微鏡の設置環境の改善には、コストあるいは生産工程に組み込まれた製品検査を目的とすること等のことから困難が伴う場合がある。
【０００４】
ここで、振動の影響を減少させるために、走査型電子顕微鏡の剛性、特に試料が載置されるステージおよびこのステージを内包し試料に電子線ビームを照射する試料室間の剛性を向上させ、試料に照射される電子ビームの振動による相対的な位置変動を減らすことが行われる。
【０００５】
また、振動の画像情報への影響を減少させるために、ステージおよび試料室間の振動を検出し、これら検出信号に基づいて、電子ビームの照射位置の補正を行い、ステージおよび試料室間の相対的な位置変動による画像情報への影響を減少させることも行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、振動の画像情報への影響を減少させるために、ステージおよび試料室間の振動を検出し、この検出信号に基づいて、取得される画像情報に画像処理を行い、ステージおよび試料室間の相対的な位置変化による画像情報への影響を減少させることも行われる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３―５１４３５号公報、（第１頁、図３）
【特許文献２】特開平１０―２０８６７９号公報、（第１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記背景技術によれば、ステージおよび試料室間の相対位置の変動による画像情報への影響が容易に除去されない。すなわち、走査型電子顕微鏡は、数ｎｍ（ナノメートル）程度の分解能を有し、ステージおよび試料室間の剛性を向上させても、この分解能程度の振動を除去するには困難が伴う。また、ステージおよび試料室間で振動を検出し、この検出信号を用いて電子ビームの照射位置を制御するには、制御の遅れ等に起因する誤差が生じ、またステージおよび試料室間の振動を検出し、この検出信号を用いて、取得される画像情報の振動による影響を画像処理的に除去するには、複雑な画像処理を行う必要がある。
【０００８】
これらのことから、試料を内蔵する容器およびこの容器内にあって試料が載置されるステージの間の相対位置変化を検出し、簡易にしかも確実に画像情報への振動による影響を除去できる走査型電子顕微鏡いかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、試料を内蔵する容器およびこの容器内にあって試料が載置されるステージの間の相対位置変化を検出し、簡易にしかも確実に画像情報への振動による影響を除去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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、電子ビームを発生し、前記電子ビームを走査して試料に照射する鏡筒部と、前記鏡筒部と一体をなす試料室の内部に配設され、前記試料を載置するステージを有するステージ部と、前記鏡筒部あるいは前記試料室に配設され、前記照射により前記試料から発生する放射線を検出する検出部と、前記放射線の強度情報を、前記照射の照射位置と対応するメモリ上の画素位置に、画像情報として保存する保存手段と、前記鏡筒部あるいは前記試料室、並びに、前記ステージの間の相対位置情報を前記走査に同期して計測する計測手段と、前記相対位置情報の変化に基づいて、前記保存された画像情報の画素位置に、前記変化を打ち消す位置補正を行う画素位置補正手段と、前記位置補正により画像情報が欠落あるいは重複する画素位置で、新たな画像情報を生成する画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１に記載の発明では、計測手段により、鏡筒部あるいは試料室、並びに、ステージの相対位置情報を走査に同期して計測し、画素位置補正手段により、この相対位置情報の変化に基づいて、保存された画像情報の画素位置に、この変化を打ち消す位置補正を行い、画像生成手段により、位置補正により画像情報が欠落あるいは重複する画素位置で、新たな画像情報を生成する。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１の発明において、前記ステージ部が、前記ステージを、前記電子ビームの進行方向と概ね直交する平面内で移動させる駆動部を備えることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２に記載の発明では、ステージ部は、駆動部により、ステージを電子ビームの進行方向と概ね直交する平面内で移動させる。
また、請求項３に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項２の発明において、前記計測手段が、前記平面内の直交する２方向の相対位置情報を計測することを特徴とする。
【００１４】
この請求項３に記載の発明では、計測手段は、平面内で直交する２方向の相対位置情報を計測する。
また、請求項４に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１ないし３のいずれか１つの発明において、前記計測手段が、前記相対位置情報を取得するレーザー測長計、リニアスケール位置計あるいは静電容量変位計を備えることを特徴とする。
【００１５】
この請求項４に記載の発明では、計測手段は、レーザー測長計、リニアスケール位置計あるいは静電容量変位計により、相対位置情報を取得する。
また、請求項５に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１ないし４のいずれか１つの発明において、前記計測手段が、前記相対位置情報を、前記走査の垂直走査の繰り返しで取得される画像情報であるフレームごと、前記走査の水平走査の繰り返しで取得される画像情報であるラインごとあるいは前記ラインを整数分の１にした画像情報である分割ラインごとに計測することを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明では、計測手段は、相対位置情報を、垂直走査の繰り返しで取得される画像情報であるフレームごと、水平走査の繰り返しで取得される画像情報であるラインごとあるいはこのラインを整数分の１にした画像情報である分割ラインごとに計測する。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１ないし５のいずれか１つの発明において、前記画素位置補正手段が、前記位置補正を、前記フレーム、前記ラインあるいは前記分割ラインごとに取得される画像情報を１つの補正単位として行うことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６に記載の発明では、画素位置補正手段は、位置補正を、フレーム、ラインあるいは分割ラインごとに取得される画像情報を１つの補正単位として行う。
また、請求項７に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１ないし６のいずれか１つの発明において、前記画像生成手段が、前記位置補正により複数の画像情報を有する画素位置で、前記複数の画像情報の平均値を新たな画像情報とすることを特徴とする。
【００１９】
この請求項７に記載の発明では、画像生成手段は、複数の画像情報の平均値を新たな画像情報とする。
また、請求項８に記載の発明にかかる走査型電子顕微鏡は、請求項１ないし７のいずれか１つの発明において、前記画像生成手段が、前記位置補正により画像情報が欠落する画素位置で、前記欠落する画素位置に隣接する複数の画素位置の画像情報あるいは取得時間が隣接する複数枚の画像情報の同一画素位置の画像情報による補間演算値を新たな画像情報とすることを特徴とする。
【００２０】
この請求項８に記載の発明では、画像生成手段は、隣接する位置にある複数の画素位置の画像情報あるいは取得時間が隣接する複数枚の画像情報の同一画素位置の画像情報による補間演算値を新たな画像情報とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、計測手段により、鏡筒部あるいは試料室、並びに、ステージの相対位置情報を走査に同期して計測し、画素位置補正手段により、この相対位置情報の変化に基づいて、保存された画像情報の画素位置に、この変化を打ち消す位置補正を行い、画像生成手段により、位置補正により画像情報が欠落あるいは重複する画素位置で、新たな画像情報を生成することとしているので、画素位置に正確に対応する相対位置情報を取得し、この相対位置情報を用いて簡易にしかも確実に画像情報に含まれる振動の影響を除去することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、ステージ部は、駆動部により、ステージを電子ビームの進行方向と概ね直交する平面内で移動させることとしているので、ステージに照射される電子ビームの位置を撮像に最適な位置にすることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、計測手段は、平面内で直交する２方向の相対位置情報を計測することとしているので、平面内の振動による相対位置の変化を、正確に計測することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、計測手段は、レーザー測長計、リニアスケール位置計あるいは静電容量変位計により、相対位置情報を取得することとしているので、高い精度でもって相対位置を計測することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、計測手段は、相対位置情報を、垂直走査の繰り返しで取得される画像情報であるフレームごと、水平走査の繰り返しで取得される画像情報であるラインごとあるいはこのラインを整数分の１にした画像情報である分割ラインごとに計測することとしているので、振動の周期あるいは計測手段の性能等に応じて、計測データのサンプリング周期を最適なものとすることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、画素位置補正手段は、位置補正を、フレーム、ラインあるいは分割ラインごとに取得される画像情報を１つの補正単位として行うこととしているので、画素位置補正を簡便なものとし高速で行うことができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、画像生成手段は、複数の画像情報の平均値を新たな画像情報にすることとしているので、１つの画素位置に複数の画像情報が存在することを防止し、１つの適正な画像情報とすることができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、画像生成手段は、隣接する位置にある複数の画素位置の画像情報あるいは取得時間が隣接する複数枚の画像情報の同一画素位置の画像情報による補間演算値を新たな画像情報にすることとしているので、画像情報が存在しない画素位置を無くし、適正な画像情報を有する様にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる走査型電子顕微鏡を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
まず、本実施の形態にかかる走査型電子顕微鏡１０の全体構成について、図２を用いて説明する。図２は、走査型電子顕微鏡１０の全体構成を示す断面図である。走査型電子顕微鏡１０は、鏡筒部２０、試料室３０および回路部４０からなる。そして、鏡筒部２０は、電子銃１１、集束レンズ１２、偏向コイル１３および対物レンズ１４を含み、試料室３０は、ステージ部１７および試料１５を含み、回路部４０は、駆動回路２２〜２４、制御部２５、センサ２１を含む検出部１６、入力部２７、表示部１９、計測手段１８および画像処理部２６を含む。
【００３０】
鏡筒部２０および試料室３０は共通の真空容器を構成し、撮像を行う際には、図示しないロータリポンプ、分子ポンプおよびイオンポンプ等を用いて、容器内が１０のマイナス７乗ミリバール程度に維持される。これにより、真空容器内に残留ガスが存在し、後述する電子ビーム１が散乱が防止されるのを防止する。
【００３１】
電子銃１１は、加熱されたフィラメントから放出される電子を陽極と電子銃間にかかる電圧で加速し、試料１５に照射する電子ビーム１を生成する。集束レンズ１２および対物レンズ１４は、拡がりを持って電子銃１１から射出される電子ビーム１を集束させるコイルで、対物レンズ１４と併せて図２に示す電子ビーム１のライン上の、例えば試料１５に焦点位置を有する。
【００３２】
偏向コイル１３は、電子ビーム１を、進行方向と直交する平面内の垂直および水平の２方向で２次元的に走査する偏向磁場を形成する。ここで、この偏向磁場は、試料１５の表面上にあって電子ビーム１が照射される位置を、垂直および水平方向に移動させる。偏向コイル１３は、この２次元的な移動を、磁場方向が直交する２つのコイルを用いて行う。また、駆動回路２２〜２４は、集束レンズ１２、偏向コイル１３および対物レンズ１４の各コイルに磁場を形成させる駆動電流を発生する。
【００３３】
検出部１６は、例えば半導体検出器からなるセンサ２１を有し、試料１５に照射された電子ビーム１により試料１５の表面から射出される電子線等の放射線強度を検出する。この電子線には、電子ビーム１が試料表面で反射された反射電子、電子ビーム１が試料表面の物質と相互作用しこの物質から発生される２次電子および試料表面で発生されるオージェ電子が存在する。なお、試料１５の表面から射出される放射線には、この他にＸ線あるいは光等も存在し、各放射線を検出するのに適したセンサおよび検出部が用いられる。
【００３４】
ステージ部１７は、半導体ウェハ等の試料１５を、電子ビーム１の照射位置に載置するＸＹステージである。図３は、ステージ部１７の詳細を示す外観図である。ステージ部１７は、ステージ７３、ミラー７４、Ｙアーム７７、Ｙアーム駆動部７６、Ｘアーム７８、Ｘアーム駆動部７９、ベース７２および基盤７１を含む。ステージ７３は、試料１５が載置される台で、ボールを介してベース７２上に配設され、電子ビーム１の走査が行われる水平および垂直方向と一致するＸ方向およびＹ方向にベース７２上で移動可能となっている。また、ステージ７３には、Ｌ字型のミラー７４が設置されており、後述するレーザー測長計により、ステージ７３および試料室３０間のＸおよびＹ方向の精密な相対距離が計測される。なお、ベース７２、Ｙアーム駆動部７６およびＸアーム駆動部７９は、基盤７１に固定され、さらに基盤７１は、試料室３０に固定される。
【００３５】
Ｘアーム７８およびＹアーム７７は、Ｘアーム駆動部７９およびＹアーム駆動部７６と接続され、Ｘアーム駆動部７９およびＹアーム駆動部７６の回転運動を、ステージ７３のＸ方向およびＹ方向の並進運動に変換する。なお、Ｘアーム駆動部７９およびＹアーム駆動部７６は、手動あるいは自動で回転運動が行われ、オペレータの目的とする位置にステージ７３を配置する。
【００３６】
計測手段１８は、試料室３０内のステージ７３と、試料室３０との相対位置を、ステージ７３が移動可能なＸ方向およびＹ方向で計測する。計測手段１８の一例として、試料室３０の壁面からレーザー光線２をミラー７４に照射し、このミラー７４からの反射光を測定精度の高い光干渉を用いて計測するレーザー測長計の例を図４に示す。図４は、レーザー測長計を用いた計測手段１８の例を示す、試料室３０の水平面での断面図である。計測手段１８は、レーザー発信器９０、ビームスプリッタ８９、ベンダー８５および８６、並びに、干渉形ユニット８１および８２を有する。なお、試料室３０のレーザー光が透過する壁面には、光透過窓８３および８４が存在する。
【００３７】
レーザー発信器９０はレーザー光を発し、このレーザー光は、ビームスプリッタ８９で互いに直交する２方向のレーザー光に分割される。そして、分割されたレーザー光は、ベンダー８５および８６で再度直角方向に反射され、干渉形ユニット８１および８２を介して、ステージ７３上に位置するミラー７４の直交する各々の鏡面に照射される。ミラー７４からのレーザー反射光は、干渉形ユニット８１および８２で入射レーザー光と干渉を起こし、形成される干渉縞は、ベンダー８５および８６を介してレシーバ８７および８８で計測され、ステージ７３および試料室３０間の相対位置が計測される。
【００３８】
図２に戻り入力部２７は、キーボード等の入力装置からなり、走査型電子顕微鏡１０を用いて撮像を行う際の撮像条件を入力する。また、後述する画像処理部２６で画像処理を行う際の起動ボタンの役割も有する。
【００３９】
表示部１９は、検出部１６で検出された電子線のアナログ情報に基づいて、試料１５表面の電子ビーム１による走査に同期した画像情報を、ＣＲＴあるいはＬＣＤ等に表示する。
【００４０】
制御部２５は、電子銃１１、集束レンズ１２、偏向コイル１３、対物レンズ１４、検出部１６および表示部１９を制御する。これにより、制御部２５は、試料１５上に焦点を結び、電子ビーム１の走査を行う走査信号を発生し、取得されるアナログ情報の表示部１９への描画を円滑に行う。ここで、制御部２５は、電子ビーム１の走査信号情報、すなわち水平および垂直同期信号を計測手段１８および画像処理部２６に送信する。ここで、計測手段１８は、この水平および垂直同期信号に同期して、ステージ７３のＸ方向およびＹ方向の相対位置情報を取得する。
【００４１】
画像処理部２６は、演算部およびメモリ等のハードウェア部分からなり、検出部１６からの放射線強度情報および計測手段１８からのステージ７３の相対位置情報に基づいて、画像情報に位置補正を行い、ステージ７３の振動に起因する画像情報への影響を除去する。図１は、画像処理部２６の機能的な構成を示す機能ブロック図である。画像処理部２６は、保存手段９６、画素位置補正手段９７、画像生成手段９８および画像切り出し手段９９を含む。
【００４２】
保存手段９６は、検出部１６からの放射線強度情報を受信し、デジタル画像情報として、メモリに記憶する。なお、アナログ情報として取得される検出部１６の放射線強度情報は、検出部１６から出力される際にデジタル情報に変換され、保存手段９６で制御部２５からの走査同期信号に同期してメモリに読み込まれる。ここで、保存手段９６は、いわゆる画像情報のキャプチャを行い、試料１５の画像情報を形成する。なお、この際、時間的に連続する複数枚（複数フレーム）の画像情報がメモリに保存される。
【００４３】
画素位置補正手段９７は、計測手段１８から送信されるステージ７３の相対位置情報に基づいて、保存手段９６によりメモリに保存された試料１５の画像情報に、画素位置補正を行う。ここで、画素位置補正は、画像情報ｎのメモリ上の画素位置を（Ｘｎ、Ｙｎ）、この画素位置でのＸ方向およびＹ方向の相対位置情報の変化をΔＸｎおよびΔＹｎ、補正後の画像情報のメモリ上の画素位置を（Ｘｎ′、Ｙｎ′）として、
Ｘｎ′＝Ｘｎ−ΔＸｎ
Ｙｎ′＝Ｙｎ−ΔＹｎ
で表される。
【００４４】
ここで、相対位置情報の変化ΔＸｎおよびΔＹｎは、画素単位あるいは画素間距離単位等の画素位置と共通の単位が用いられ、変化を打ち消す様にマイナスの符号が付されている。なお、この画素位置補正は、計測手段１８から送信されるステージ７３の相対位置情報が、垂直走査の繰り返しで取得される画像情報であるフレームごと、水平走査の繰り返しで取得される画像情報であるラインごとあるいはこのラインを整数分の１にした画像情報である分割ラインごとであるかにより、フレーム単位、ライン単位、分割ライン単位で行われる。
【００４５】
画像生成手段９８は、画素位置補正が行われた画像情報に対して発生する、画素抜けあるいは画素値の重複を補正し新たな画素値を生成する。上述した式により、画素位置が補正されると、相対位置情報の変化は振動の大きさにより、フレームごとあるいはラインごとに異なるので、画素値が存在しない画素位置すなわち画素抜けあるいはライン抜けが生じると共に、画素値が重複する画素位置あるいはラインが生じる。
【００４６】
ここで、画像生成手段９８は、画素位置補正の後で画像情報に画素抜けあるいはライン抜けを生じる場合には、画素抜けあるいはライン抜けが生じる画素位置に、この画素位置あるいはライン位置に隣接する画素位置あるいはライン位置の画像情報から、線型補間等を用いて新たな画像情報を生成する。また、画像生成手段９８は、保存手段９６により時間的に連続する複数フレームの画像情報が保存されている場合には、時間的に隣接するフレーム間で同一の画素位置に存在する画像情報の単なる平均あるいは線型補間等を行い、新たな画像情報とすることもできる。
【００４７】
また、画像生成手段９８は、画素位置補正の後で画像情報に画素あるいはラインの重複を生じる場合には、画素あるいはラインの重複が生じる画素位置で、重複する画素値の平均を行い、得られる平均値をこの画素位置における新たな画像情報とする。また、画像生成手段９８は、保存手段９６により時間的に連続する複数フレームの画像情報が保存されている場合には、時間的に隣接する複数フレーム間で同一の画素位置にある画像情報の積算および平均を行い、新たな画像情報とすることもできる。
【００４８】
画像切り出し手段９９は、画素位置補正手段９７および画像生成手段９８が行われた画像情報から表示する画像情報部分の切り出し、切り出された画像情報をメモリに保存する。保存手段９６に保存される画像情報は、画素位置補正を行うこともあり、表示される試料１５の画像情報部分を含む大きな領域の画像情報が保存される。例えば、走査型電子顕微鏡の場合には、ステージ７３上の試料１５を含む電子ビーム１の走査領域からなる、画素数が１０００×１０００程度の画像情報が保存される。一方、この画像情報から画像の切り出しを行う場合には、試料１５の画像情報を充分に含む画素数８００×８００程度の画像情報の切り出しが行われる。なお、画素位置補正手段９７の後に画像切り出し手段９９を行い、切り出された画像情報に対して画像生成手段９８を行うこともできる。
【００４９】
つづいて、本実施の形態にかかる走査型電子顕微鏡１０の動作について、図５を用いて説明する。図５は、走査型電子顕微鏡１０の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、半導体ウェハ等の試料１５をステージ７３上に配置する（ステップＳ５０１）。なお、試料１５が生体物質である場合には水分除去等の試料作成も行われる。
【００５０】
その後、オペレータは、入力部２７から撮像条件の設定を行う（ステップＳ５０２）。ここでは、電子ビーム１の走行系を真空状態とする排気、電子銃１１のフィラメントの加熱等の準備が行われ、撮像準備終了と同時に、オペレータは、加速電圧、増幅器の増幅度すなわち画像のコントラスト、照射電流、試料位置および倍率等の撮像条件を設定する。これにより、電子ビーム１の走査に同期した画像情報が、表示部１９にリアルタイムで表示される。
【００５１】
その後、オペレータは、表示画像が、焦点等の合った適正な画像かどうかを判定する（ステップＳ５０３）。そして、表示画像が適正な画像でない場合には（ステップＳ５０３否定）、ステップＳ５０２に移行し、撮像条件の再設定を行う。また、表示画像が適正な画像である場合には（ステップＳ５０３肯定）、オペレータは、入力部２７からの指示により、画像処理部２６に画像情報の保存および計測手段１８に相対位置情報の保存を行う（ステップＳ５０４）。なお、この計測手段１８に保存される相対位置情報は、保存される画像情報に関するもので、この画像情報が電子ビーム１の走査により取得される際のステージ７３の相対位置情報である。
【００５２】
その後、画像処理部２６は、計測手段１８の相対位置情報を取得し、保存された画像情報に対して画像処理を行う（ステップＳ５０６）。この画像処理では、画素位置補正手段９７により、画素位置補正を行い、画像生成手段９８により、画素抜けあるいはライン抜け等の画像生成を行い、画像切り出し手段９９により、画像情報から表示部分の切り出しを行い、メモリに切り出された表示部分の画像情報を保存する。
【００５３】
その後、オペレータは、画像処理された画像情報を、アナログ画像情報に変換し表示部１９で表示するかあるいは図示しないビデオメモリ等のデジタル画像情報を表示する機能を有する表示装置に表示し（ステップＳ５０７）、本処理を終了する。
【００５４】
上述してきたように、本実施の形態では、計測手段１８により、電子ビーム１を走査する際のステージ７３および試料室３０の壁面の相対位置情報を取得し、画像処理部２６において、この相対位置情報に基づいて、この走査で取得された画像情報に画素位置補正、この画素位置補正で生じる画素抜けあるいは画素の重複を無くす画像生成および表示画像の切り出しを行うこととしているので、電子ビーム１の走査中にステージ７３が振動する際の画像情報への影響を、簡便にしかも確実に除去することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、画像処理部２６は、走査型電子顕微鏡１０に組み込まれたものとしたが、走査型電子顕微鏡１０に通信回線を介して付属されるＰＣ等からなる画像処理装置に、画像処理部２６と全く同様の機能を行わせることもできる。
【００５６】
また、本実施の形態では、保存手段９６は、画像処理部２６に含ませることとしたが、検出部１６あるいは制御部２５等に含ませることもできる。
また、本実施の形態では、計測手段１８としてレーザー測長計を用いた例を示したが、ステージ部１７に取り付けられるステージ７３と基盤７１の相対位置を計測するリニアスケールあるいはステージ７３と試料室３０あるいは鏡筒部２０間に設けられた静電容量変位計等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態の画像処理部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【図２】走査型電子顕微鏡の全体構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態のステージ部を示す外観図である。
【図４】実施の形態の計測手段を示す平面図である。
【図５】実施の形態の走査型電子顕微鏡の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１  電子ビーム
２  レーザー光線
１０  走査型電子顕微鏡
１１  電子銃
１２  集束レンズ
１３  偏向コイル
１４  対物レンズ
１５  試料
１６  検出部
１７  ステージ部
１８  計測手段
１９  表示部
２０  鏡筒部
２１  センサ
２２  駆動回路
２５  制御部
２６  画像処理部
２７  入力部
３０  試料室
４０  回路部
７１  基盤
７２  ベース
７３  ステージ
７４  ミラー
７６  Ｙアーム駆動部
７７  Ｙアーム
７８  Ｘアーム
７９  Ｘアーム駆動部
８１  干渉形ユニット
８３  光透過窓
８５  ベンダー
８７  レシーバ
８９  ビームスプリッタ
９０  レーザー発信器
９６  保存手段
９７  画素位置補正手段
９８  画像生成手段
９９  画像切り出し手段
【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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