(57)【要約】【課題】設定した領域を指定した条件で正確且つ自動的に撮像できるようにし高い作業効率として作業時間の短縮を図る。【解決手段】走査型電子顕微鏡１０は、電子光学系３０及び試料台４０を駆動する駆動制御部５０と自動撮像装置６０とを備え、自動撮像装置６０は、現在視野画像領域内の１又は複数の撮像領域の指定及び指定領域の撮像条件の設定を行う撮像指定手段６１、指定された撮像領域の位置情報、撮像条件及び視野画像を記憶する記憶手段６２、現在撮像領域を表示する画像及び撮像条件を表示する画像を現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段６３，入力された位置情報に基づいて撮像された現在撮像画像を格納された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量から修正撮像位置を出力する位置修正手段６４を備え、位置修正手段で求められた修正撮像位置で格納された撮像条件に基づいて最終撮像画像を取得する。【選択図】図２
2011129458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡において、
表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、
前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、
前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、
前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返す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】
前記位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、
前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、
前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、
前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法において、
表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、
前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、
前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、
前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、
前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡の撮像方法。
【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及び走査型電子顕微鏡の撮像方法に係り、特に指定された複数の領域を指定の条件で正確且つ容易に撮像することができる走査型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡の撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡は、電子銃からの電子線ビームを対物レンズ等の収束手段によって試料上に集束しつつ、走査手段で２次元的に走査して試料に照射し、この電子ビームの照射によって発生した２次電子等を検出器で検出し、検出信号を電子ビームの走査に同期した表示手段に供給し、試料の走査像を得る。
【０００３】
このような走査型電子顕微鏡を用いて試料の像観察を行う際、試料が配置された試料台を機械的にＸ−Ｙ方向に移動させたり、所定軸を中心に回転させたりして試料の所望領域の像の観察を行う。また、この試料の観察範囲の移動や回転は、機械的なものだけでなく、電子ビームの偏向範囲を制御するイメージシフト機能や、電子ビームの２次元走査の方向を電気的に回転させるスキャンローテーション機能によっても行う。更に、各領域の撮像に際しては収束手段や走査手段の電圧条件等も個別に指定して撮像条件を細かく指定できるようにしている。
【０００４】
このような、走査型電子顕微鏡を使用して、同一資料の複数の領域を所定の条件で撮像するに際しては、撮像領域の座標情報や撮像を行った電圧条件などの情報を撮像した画像中と関連性を持たせて格納することがある。
【０００５】
特許文献１には、視野探しモードにおいて、試料上の異なった視野の複数の映像信号をそれぞれ試料の位置情報と共に記憶し、記憶した複数の視野の映像信号に基づいて複数の試料像を同時に表示させ、表示された複数の試料像の内の任意の試料像を選択したとき選択された試料像に対応した試料位置に試料を自動的に移動させるものが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、観察位置や観察条件を変えた複数の顕微鏡像を１つの表示装置内で表示しこれを適宜選択して観察可能とするため、顕微鏡像表示装置を複数の顕微鏡像を記憶するフレームメモリと、該複数のフレームメモリに記憶された顕微鏡像を同時に又は切換えて表示する表示手段とを具備するようにしたものが記載されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、像観察条件として少なくとも試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、試料の位置、観察倍率を設定して観察像を撮像し、観察像に基づいて、複数の異なる像観察条件を自動で設定し、設定された像観察条件に基づいて複数の観察像を撮像し、観察像取得手段にて撮像された複数の観察像を第２表示部に同時に表示し、第２表示部において複数表示された観察像から所望の観察像を選択し、選択された観察像を拡大して第１表示部に表示する電子顕微鏡が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３５７４８１公報
【特許文献２】特開平５−２５８７０５公報
【特許文献３】特許第４０１４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の走査型電子顕微鏡にあっては、同一試料の複数領域の撮像を行うに際しては、撮影領域の位置設定や、その後の位置合わせの操作は、オペレータの手動操作により行われているため、作業効率が悪く、手間や時間がかかるという問題がある。このような問題は、傾斜角度を変更して撮像を行う場合、傾斜により得られる画像が変形してしまうため更に顕著となる。また、複数個所の画像を撮像した場合には、撮像によって取得され保存された複数の画像ファイルには関連付けがされておらず、異なる複数の領域を撮像した場合、同一場所を異なる倍率で撮影した場合、異なる傾斜角度で撮像した場合等には、ユーザが複数の画像を観察して、目視で場所、倍率、傾斜角度等を判断するしかなく、判断に時間がかかったり不正確なものとなったりするという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、同一資料の複数領域を指定した条件で撮像するに際して、設定した領域を指定した条件で正確且つ自動的に撮像することができ、高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができると共に、撮像場所や撮像条件を容易且つ正確に判定できる走査型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡の撮像方法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】
【００１１】
請求項１の発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡において、表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、を備えることと特徴する走査型電子顕微鏡である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、前記位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返すことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の走査型電子顕微鏡において、前記位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法において、表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡の撮像方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像されるので高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる他、取得した複数の画像上に各画像の関連が容易に理解できる表示がなされるので撮像場所や撮像条件を容易且つ正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】走査型電子顕微鏡の基本的構造を示す模式図である
【図２】実施例に係る走査型電子顕微鏡の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例に係る走査型電子顕微鏡の動作を示すフローチャートである。
【図４】現在視野像を示す模式図である。
【図５】現在視野画像における撮像領域の指定状態を示す模式図である。
【図６】撮像された視野画像を示す模式図である。
【図７】指定された領域（ＰｏiｎｔＡ）の撮像画像を示す模式図である。
【図８】指定された領域（ＰｏiｎｔＢ）の撮像画像を示す模式図である。
【図９】撮像の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【図１０】撮像の位置合わせの状態を示す模式図である。
【図１１】撮像の位置合わせの変形例の手順を示すフローチャートである。
【図１２】撮像の傾斜角度合わせの手順を示すフローチャートである。
【図１３】撮像の傾斜角度合わせの手順を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡に係り、表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像して高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像のずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返すものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、ずれ量が所定値以下になるまで、新たな修正撮像位置に基づいて撮像位置の修正が繰り返されるので、指定された正確な撮像位置における撮像画像を取得することができる。
【００２２】
また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、撮像倍率と視野画像倍率との中間倍率とした中間画像でパターンマッチングを行うので、位置合わせ精度を高めることができる。
【００２３】
また、本発明に係る前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、角度傾斜による画像の変形を考慮して撮像位置を暫時修正するので、傾斜角度設定による撮像位置のずれの発生を防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示するものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、実際に撮像される領域を現在視野画像中に表示することができる。
【００２５】
また、本発明に係る前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、表示される画像中に撮像画像が撮影された撮像領域が前記視野画像中でどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件が表示されるので、オペレータは表示された画像中で各撮像画像と視野画像との関連性を一目で把握することができる。
【００２６】
そして、本発明は電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法に係り、表示されている現在視野画像の領域中における１又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡の撮像方法によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像して高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる。
【実施例】
【００２７】
以下実施例に係る走査型電子顕微鏡を図面に基づいて説明する。まず走査型電子顕微鏡１０の基本的構成について説明する。図１は走査型電子顕微鏡の基本的構造を示す模式図である。実施例に係る走査型電子顕微鏡１０は、鏡筒１１内上部の電子線源１２から発生した電子線１３を、コンデンサレンズ１４で収束し、偏向コイル１５で偏向し、対物レンズ１６で収束及び、フォーカスを調整し、試料室１７内の試料室１７上を走査することにより、試料室１７から発生する２次電子、反射電子などの荷電粒子１９を検出器２０で検出し、表示部５２（図２参照）で試料像を表示する。
【００２８】
本実施例において、走査型電子顕微鏡１０を制御するため、本例では以下の制御系を備える。図２は実施例に係る走査型電子顕微鏡の制御系の構成を示すブロック図である。前記電子線１３、コンデンサレンズ１４、偏向コイル１５、対物レンズ１６からなる電子光学系３０及び前記試料１８が載置された試料台４０は駆動制御部５０によって駆動制御されている。ここで、試料台４０は、Ｘ，Ｙ方向の移動及び傾斜が可能であり、駆動制御部５０により、走査型電子顕微鏡１０は通常の操作による撮像が可能である。なお、駆動制御部５０には、撮像条件、撮像位置を入力するキーボード、タッチパネル等の入力部５１、撮像された画像等が表示されるＣＲＴ、ＬＣＤ等の表示部５２が配置されている。
【００２９】
また、本例では、駆動制御部５０には、自動撮像装置６０が接続され、前記駆動制御部５０を制御して指定した複数領域の自動撮影を行う。自動撮像装置６０は、撮像指定手段６１、記憶手段６２、重畳表示手段６３，位置修正手段６４、画像格納手段６５、撮像情報画像生成手段６６及び撮像制御手段６７を備える他、入力部６８、表示部６９が接続されている。
【００３０】
撮像指定手段６１は、表示されている現在視野画像領の域内の１又は複数の撮像領域の指定及び前記指定領域の撮像条件の設定を行う。設定はオペレータが表示部６９に表示された現在視野画像を観察しつつ、入力部６８から行う。記憶手段６２は、前記指定された撮像領域の位置情報、撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する。重畳表示手段６３は、前記撮像領域を表示する画像及び前記撮像条件を表示する画像を現在視野画像上に重ねて前記表示部６９に表示する。位置修正手段６４は、入力された位置情報に基づいて撮像された現在画像を前記格納された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量から修正撮像位置を出力する。撮像制御手段６７は、前記位置修正手段６４で求められた修正撮像位置で前記格納された撮像条件に基づいて前記試料台４０及び電子光学系３０を駆動して撮像し最終撮像画像を取得する。
【００３１】
また、位置修正手段６４は、現在撮像画像に基づいて出力した修正撮像位置で撮像した画像を再度現在撮像画像として現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以上であるとき新たな修正撮像位置を出力する。更に位置修正手段６４は、前記現在撮像画像を前記基準画像と比較の比較を、前記現在画像の倍率を変更して行う。
【００３２】
また、本例に係る走査型電子顕微鏡１０は、前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含み、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在画像を前記現在視野画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行い、前記前記指定された角度における撮像を行う。
【００３３】
前記重畳表示手段６３は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示する。更に、画像格納手段６５は、前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される。
【００３４】
また、撮像情報画像生成手段６６は、前記撮像画像が撮影された撮像領域が前記現在視野画像中でどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて前記表示部６９に表示する。
【００３５】
これらの各手段を備える自動撮像装置６０は、ＣＰＵ、ＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、各種ＩＯインタフェースを備えたコンピュータで構成することができ、ＨＤＤ、ＲＯＭに格納されたソフトウエアがＲＡＭをワークエリアとしてＣＰＵで実行されることにより、前記各手段の機能を実現する。また、前記記憶手段、画像格納手段は、前記ＨＤＤ、ＲＡＭで実現されている。
【００３６】
次に本実施例に係る走査型電子顕微鏡１０の動作について説明する。本例に係る走査型電子顕微鏡１０は、入力部６８に現在表示されている視野において、表示部６９からオペレータが指定した範囲、倍率、スキャンローテーション、傾斜角度を自動撮像装置６０で自動的に調整し撮像する。
【００３７】
まず全体の処理について説明する。図３は実施例に係る走査型電子顕微鏡の動作を示すフローチャート、図４は現在視野像を示す模式図、図５は現在視野画像における撮像領域の指定状態を示す模式図である。まず、オペレータの操作により、試料台を駆動して試料１８を移動させ、撮像場所へ移動する（ステップＳＡ１）。この走査は、試料１８をオペレータが試料台を駆動して撮影領域に移動させるものであり、従来行われた操作と同様のものである。
【００３８】
これにより、例えば図４に示すように、表示部６９に現在視野画像として基板１１０上にパターン１２０，１３０が配置されている画像が表示される。オペレータは表示部６９に表示された現在視野画像を観察しつつ入力部６８から複数（例えばｎ）の撮像領域を指定すると共に、各領域の撮像条件を設定する（ステップＳＡ２）。撮像条件としては、積算枚数やスキャンスピード、撮像範囲（倍率）、スキャンローテーション、傾斜角度を挙げることができる。
【００３９】
記憶手段６２には、撮像すべき領域の位置を特定する位置情報（座標）が格納され、以下自動撮像処理が実行される（ステップＳＡ３）。例えば、基板１１０の前記パターン１２０を傾斜角度０°、パターン１３０を傾斜角度ありで撮像することを指定すると、図５に示すように、重畳表示手段６３によりパターン１２０には撮像すべき領域を示す図形として枠１２１が、パターン１３０には枠１３１及び傾斜角度ありで撮像する旨を示す図形１３２が表示される。このとき、パターン１２０の撮像領域に文字列「ＰｏｉｎｔＡ」，パターン１３０の撮像領域に文字列「ＰｏｉｎｔＢ」なる名称を設定することができ、表示部５２には、この文字列１２２,１３３も表示される。なお、撮像領域名は任意のものを設定することができ、この文字列も記憶手段６２に格納される。
【００４０】
自動撮像処理では、まず、現在の視野が撮像され、現在視野画像として記憶手段６２に格納される。この現在視野画像は位置補正のための基準画像として使用される。次いで、試料台４０及び電子光学系３０が駆動され、電子線の走査領域が最初の指定領域に移動され（ステップＳＡ５）、指定された撮像条件に従って画像調整が行われると共に位置合わせが実行される（ステップＳＡ６）。そして位置修正手段６４において、取得された画像の画像調整及び位置が適正であるかが判定され（ステップＳＡ７）、これが適正であると、成功として当該領域の撮像が行われる（ステップＳＡ８）。一方これが不適正であると失敗として所定のエラー処理がなされる（ステップＳＡ１０）。
【００４１】
前記ステップＳＡ５からステップＳＡ８までの処理が指定個所全ての領域について行われて自動撮像は終了する。この自動撮影処理により、画像格納手段６５には、現在視野画像と各撮像画像が格納される。本例では、現在視野画像を示す画像と２つの撮像領域の画像が格納される。この画像は入力部６８からの指定により表示部６９に表示される。
【００４２】
図６は撮像された視野画像を示す模式図、図７は指定された領域（ＰｏiｎｔＡ）の撮像画像を示す模式図、図８は指定された領域（ＰｏiｎｔＢ）の撮像画像を示す模式図である。視野画像は図６に示すように、基板像２１０上にはパターン像２２０，２３０が表示され、基板像２１０にはパターン像２２０に重ねて撮像領域を示す図形として枠２２１と「ＰｏｉｎｔＡ」の文字列２２２が、パターン像２３０に重ねて撮像領域を示す図形として枠２３１及び傾斜角度ありで撮像した旨を示す図形２３２及び「ＰｏｉｎｔＢ」なる文字列２３３が表示される。この枠、図形及び文字列は、前記入力された位置情報及び撮像条件に基づいて撮像情報画像生成手段６６で生成されて現在視野画像の基板像２１０が表示されるレイヤーに重ねられたレイヤーに表示される。なお、表示するレイヤー選択することにより、枠等の図形等を表示することなく基板像２１０等だけを表示させることができる。
【００４３】
また、指定された領域の画像の内「ＰｏｉｎｔＡ」の画像は、図７に示すように、パターン像２４１を含む拡大画像２４０上に枠２４２及び文字列２４３が表示される。同様に「ＰｏｉｎｔＢ」の画像は、図８に示すように、パターン像２５１を含む拡大画像２５０上に枠２５２及び文字列２５３が表示される。なお、拡大画像２５０は傾斜角度をもって撮像されたため、パターン像２５１は現在視野画像のパターン像２３０より突出が強調されている。また、この枠２５２の色を前記「ＰｏｉｎｔＡ」の枠２４２の色と異なるものとして傾斜角度が設定されていることを示すことができる。また、これらの各拡大画像においても、枠、図形及び文字列は、前記入力された位置情報及び撮像条件に基づいて撮像情報画像生成手段６６で生成されて拡大像が表示されるレイヤーに重ねられたレイヤーに表示され、図形等を表示することなく拡大像だけを表示させることができる。
【００４４】
次に自動撮像処理について詳細に説明する。まず、傾斜角度を設けない、即ち現在視野画像と同一の傾斜角度である場合について説明する。このように現在視野画像に基づいて撮像個所を指定して、指定個所に移動を行う際、視野移動の精度により、指定した位置と、実際の移動位置とにずれが発生することがある。そのため本例では、指定領域で取得した指定倍率の画像を選択範囲に相当する倍率へ変更し、変更前、変更後の倍率の比により画像を縮小し、パターンマッチングを行い選択範囲の位置合わせを行い撮像する。
【００４５】
図９は撮像の位置合わせ手順を示すフローチャート、図１０は撮像の位置合わせの状態を示す模式図である。まずオペレータは表示部６９に表示された現在視野画像を観察しつつ、入力部６８から撮像領域と撮像倍率を指定する（ステップＳＢ１）。この例では、現在視野画像はＸ１倍で撮像されており、「ＰｏｉｎｔＡ」をＸ２倍で撮像するものとする。この操作により図１０（ａ）に示すように、現在視野画像中から「ＰｏｉｎｔＡ」の領域が指定される。次いで、この指定に基づいて試料台が駆動され撮像がされる（ステップＳＢ２）。これにより図１０（ｂ）に示す画像が得られる。この画像は、試料台の移動精度等の関係により、指定された領域からずれていることがある（図１０（ｂ））。このため、撮像した画像の倍率を変更して、基準画像と比較する。まず取得画像を縮小して、基準画像の倍率と一致させる。この例では、取得画像を倍率（Ｘ１／Ｘ２）に変更する（ステップＳＢ３）。ここで、倍率の変更は公知の手法によるが、以下の式に基づいて行うことが好適である。  ここで、Ｍは行列であり、Ｉ‘＝ＭＩを演算すると（ＩにＭをかける）と、画像Ｉは横方向にｍｘ倍され、縦方向にｍｙ倍され、画像Ｉ’が得られる。この演算は自動撮像装置６０を構成するコンピュータで数値的に実行される。
【００４６】
【数１】
2011129458.tif 000003
【００４７】
次いでこの倍率変更を行った取得画像と基準画像とを比較するテンプレートマッチングを行う（ステップＳＢ４）。テンプレートマッチングは、前記倍率を変更した画像（図１０（ｄ））と、前記現在視野画像の撮像領域近傍である基準画像（図１０（ｃ））と比較することにより行う。テンプレートマッチングは、例えば以下の式で表される正規化相関などで類似度を評価し、類似度の高い位置を同一点とみなすことにより行う。例えば画像サイズＮｘＭの画像において、ｆ［ｘ，ｙ］を原画像、ｓ［ｘ，ｙ］をテンプレート画像とした場合、次式の値Ｒが最も大きくなる位置が、類似度が高い位置として、元画像とテンプレート画像の同一地点とみなす。なお、類似度の評価には前記式の他前記式を利用したものなど公知の方法を使用することができる。
【００４８】
【数２】
2011129458.tif 000004
【００４９】
これにより、撮像領域の位置ずれ量を算出し（ステップＳＢ５）、この位置ずれ量が所定値以下であるかを判定する（ステップＳＢ６）。基準値以下である場合には当該領域で指定された撮像条件で最終撮像を行い、位置ずれ量が基準値を超える場合には、前記位置ずれ量に基づいて試料台４０を駆動して試料の位置合わせを行い（ステップＳＢ７）、再度倍率Ｘ２で撮像を行う（ステップＳＢ８）。
【００５０】
そして、取得画像の縮小（ステップＳＢ９）、この縮小された画像を基準画像とテンプレートマッチングして（ステップＳＢ１０）、更に位置ずれ量の算出（ステップＳＢ１１）、位置ずれ量の判定（ステップＳＢ１２）を行う。この判定で位置ずれ量が基準値以下である場合には当該領域で指定された撮像条件で最終撮像を行う（ステップＳＢ１３）。位置ずれ量が基準値を超える場合、位置ずれ量が基準値以下になるまで前記ステップＳＢ９〜ステップＳＢ１２の操作を繰り返し、位置ずれ量が基準値以下になった状態で最終撮像を行う（ステップＳＢ１３）。
【００５１】
なお、前記例では、位置ずれ量が所定の基準値以下になるまで、操作を繰り返したが、簡易的には１回のテンプレートマッチングで位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて位置合わせを行うだけで最終撮像を行うようにすることができる。
【００５２】
なお、この実施例の変形例として位置合わせ時には、最終撮像倍率（例えばＸ２）と現在視野画像の倍率（Ｘ１）の中間倍率（Ｘ３：Ｘ１＜Ｘ３＜Ｘ２）でパターンマッチングすることにより位置合わせ精度を高めることができる。この場合は以下の手順による。図１１は撮像の位置合わせの変形例の手順を示すフローチャートである。この例では、取得した画像を中間倍率（例えばＸ２）で撮像し（ステップＳＣ１）、前記テンプレートマッチングを行い（ステップＳＣ２）、これを所定回数（例えばｍ回）繰り返した後、所望の倍率（Ｘ２）に変更して（ステップＳＣ３）テンプレートマッチングを行う（ステップＳＣ４）。
【００５３】
なお、試料台の移動精度が高くない場合や、移動範囲の限界により指定された撮像領域での撮像が行ない場合には、撮像領域を表示する枠の位置を実際の撮像位置になるよう調整することができる。また、パターンマッチング前後ではフォーカス調整やヒストグラム調整など画像調整を必要に応じて自動で実施する。そして、本例では、撮像領域の変更は、自動的に次の撮像領域に移動する態様と、ユーザが撮像された画像を見て次の撮像領域へ移動させる態様とが設定できるものとする。自動的に移動する態様だけとすると設定された撮像領域及び撮像条件で得られた画像がユーザの想定と異なった場合、全ての処理をやり直す必要があり、処理に手間がかかることになる。本例は、このような事態を防止するためユーザ判断後、次の撮像点へ移動させる態様を設けた。
【００５４】
次に現在視野画像と指定した撮像領域とで撮像時における傾斜角度が異なる場合について説明する。図１２は撮像の傾斜角度合わせの手順を示すフローチャート、図１３は撮像の傾斜角度合わせの手順を示す模式図である。
【００５５】
このように、現在視野画像と撮像位置の傾斜角度が異なる設定とした場合には、現在視野画像と撮像場所のパターンマッチングを実行できない。一度に指定角度に傾斜させると、取得される画像に傾斜による歪みが大きいためである。
【００５６】
そこで、本例では、前記基準画像と同一倍率で取得した指定領域の画像を位置合わせした後、少しずつ傾斜させ、元画像とパターンマッチングを行う。このとき１回の傾斜はパターンマッチングできる程度の角度とし、複数回度傾斜させ、その都度１つ前の傾斜角度で得られた画像とパターンマッチングをすることにより位置合わせを行う。これを指定傾斜角度になるまで繰り返すのである。
【００５７】
以下その手順について説明する。本例では、試料に対する電子線の傾斜角度をθ、１回に傾斜させる角度はθ／ｔ（tは１以上の整数）とする。まず、オペレータは、表示部６９に表示されている現在視野画像中の撮像領域と傾斜角度θとｔの値を入力部６８から指定する（ステップＳＤ１）。例えば、図１３（ａ）に示すように、現在視野画像中のＰｏｉｎｔＢを傾斜角度θで撮像する設定を行う。次いで画像を取得する位置に移動して当該領域を現在視野画像と同じ倍率傾斜０°で撮像して「位置合わせ前画像（０°）」を取得する（ステップＳＤ２、図１３（ｂ）参照）。
【００５８】
次にこの「位置合せ前画像（０°）」を前記現在視野画像とテンプレートマッチングして第１回の位置修正を行う（ステップＳＤ３）。そして前記修正に基づいて移動を行った後、撮像を行い「位置合せ後画像（０°）」を取得する（ステップＳＤ４）。次いで試料に対して電子線を（θ／ｔ）傾斜させ「位置合せ前画像（θ／ｔ）」を取得する（ステップＳＤ５）。
【００５９】
更に、「位置合せ前画像（θ／ｔ）」と「位置合せ後画像（０°）」とをテンプレートマッチングし、次の位置修正を行う（ステップＳＤ６）。そして、前記ステップＳＤ５、ステップＳＤ６をｔ回繰り返し（ステップＳＤ７，ステップＳＤ８）撮像領域の位置を修正しつつ傾斜角度を変更し、傾斜角度がθになった段階で前記図９に示した撮像領域に関する位置合わせ処理を行い最終的に指定された撮像領域の指定された傾斜角度の画像を取得する。
【００６０】
以上の処理を必要に応じて指定された各画像領域について行い、上述したように、画像格納手段６５には、現在視野画像と各撮像画像が格納される。
【符号の説明】
【００６１】
１０  走査型電子顕微鏡
１１  鏡筒
１２  電子線源
１３  電子線
１４  コンデンサレンズ
１５  偏向コイル
１６  対物レンズ
１７  試料室
１８  試料
１９  荷電粒子
２０  検出器
３０  電子光学系
４０  試料台
５０  駆動制御部
５１  入力部
５２  表示部
６０  自動撮像装置
６１  撮像指定手段
６２  記憶手段
６３  重畳表示手段
６４  位置修正手段
６５  画像格納手段
６６  撮像情報画像生成手段
６７  撮像制御手段
６８  入力部
６９  表示部
１１０  基板
１２０  パターン
１２１  枠
１３０  パターン
１３１  枠
１３２  図形
１３３  文字列１２２,
２１０  基板像
２２０  パターン像
２２１  枠
２２２  文字列
２３０  パターン像
２３１  枠
２３２  図形
２３３  文字列
２４０  拡大画像
２４１  パターン像
２４２  枠
２４３  文字列
２５０  拡大画像
２５１  パターン像
２５２  枠
２５３  文字列
【図１】
2011129458.tif 000005
【図２】
2011129458.tif 000006
【図３】
2011129458.tif 000007
【図４】
2011129458.tif 000008
【図５】
2011129458.tif 000009
【図６】
2011129458.tif 000010
【図７】
2011129458.tif 000011
【図８】
2011129458.tif 000012
【図９】
2011129458.tif 000013
【図１０】
2011129458.tif 000014
【図１１】
2011129458.tif 000015
【図１２】
2011129458.tif 000016
【図１３】
2011129458.tif 000017