(57)【要約】【課題】本発明の目的は、像ドリフトあるいはステージドリフトの影響を受けないＳ／Ｎ比の良い画像を取得することが可能な荷電粒子線装置を提供することにある。【解決手段】荷電粒子線装置は、試料を搭載する試料ステージと、荷電粒子線を前記試料上に収束する荷電粒子線光学系と、前記試料から発生した二次荷電粒子に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記試料ステージ、前記荷電粒子線光学系、及び前記画像生成部を制御する制御処理部と、を備える。前記荷電粒子線光学系は、前記制御処理部の制御により、前記試料上のある検出領域を、ドリフトの速度よりも速い第１の走査速度の前記荷電粒子線によって複数回走査し、前記制御処理部は、前記画像生成部によって生成された複数の検出領域画像を合成して合成検出領域画像を生成する。【選択図】図２
2015008038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載する試料ステージと、
荷電粒子線を前記試料上に収束する荷電粒子線光学系と、
前記試料から発生した二次荷電粒子に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記試料ステージ、前記荷電粒子線光学系、及び前記画像生成部を制御する制御処理部と、
を備え、
前記荷電粒子線光学系は、前記制御処理部の制御により、前記試料上のある検出領域を、ドリフトの速度よりも速い第１の走査速度の前記荷電粒子線によって複数回走査し、
前記制御処理部は、前記画像生成部によって生成された複数の検出領域画像を合成して合成検出領域画像を生成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、
前記荷電粒子線光学系は、前記制御処理部の制御により、前記検出領域とは別の表示領域を第２の走査速度の前記荷電粒子線によって走査し、
前記制御処理部は、前記画像生成部によって生成された表示領域画像を取得することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、前記合成検出領域画像と前記表示領域画像の複数のセットを取得することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
前記検出領域は、前記表示領域よりも小さい領域である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、
前記複数のセットは、
第１の合成検出領域画像と第１の表示領域画像とからなる第１セットと、
前記第１セットの後に取得された、第２の合成検出領域画像と第２の表示領域画像とからなる第２セットと、を少なくとも含み、
前記制御処理部は、前記第１の合成検出領域画像と、前記第２の合成検出領域画像との間の位置ずれを検出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、前記位置ずれを補正することにより、前記第１の表示領域画像と前記第２の表示領域画像とを合成した合成表示領域画像を生成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、
前記制御処理部は、前記位置ずれの検出処理及び前記合成表示領域画像の生成処理の組み合わせを複数回実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１の走査速度は、前記試料ステージの移動速度よりも速い速度であり、
前記荷電粒子線光学系は、前記制御処理部の制御により、前記試料ステージが移動中に前記検出領域を前記第１の走査速度の前記荷電粒子線によって複数回走査し、
前記制御処理部は、前記画像生成部によって生成された複数の検出領域画像を合成して合成検出領域画像を生成することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、
前記位置ずれの検出によって得られた位置ずれ量からドリフト情報を算出し、
前記ドリフト情報を用いて、前記第１の走査速度、前記検出領域画像のサイズ、及び、前記検出領域画像の取得枚数の少なくとも１つを自動的に調整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、
前記ドリフト情報は、ドリフト周期であり、
前記制御処理部は、指定した数の前記検出領域画像が前記ドリフト周期内に作成できるように前記第１の走査速度を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記ドリフト情報は、ドリフト周期であり、
前記制御処理部は、指定した数の前記検出領域画像が前記ドリフト周期内に作成できるように前記検出領域画像のサイズを調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
前記ドリフト情報は、ドリフト周期であり、
前記制御処理部は、前記ドリフト周期内に取得できる枚数に前記検出領域画像の取得枚数を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、連続する検出領域画像に前記試料上のある特長点が含まれない場合、前記特長点が連続する検出領域画像に含まれるように前記第１の走査速度を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、連続する検出領域画像に前記試料上のある特長点が含まれない場合、前記特長点が連続する検出領域画像に含まれるように前記検出領域画像のサイズを調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御処理部は、連続する検出領域画像に前記試料上の特長点が含まれるように前記検出領域画像の取得枚数を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、電子源から放出した電子線を細く絞って試料上に二次元走査し、試料から発生した二次電子あるいはその他の信号を用いた画像を表示することにより、試料の微細な構造を観察する装置である。
【０００３】
このような荷電粒子線装置では、高分解能化が進んでおり、視野のドリフトが取得画像に与える影響が深刻である。画像信号を画素ごとに積算して目的画像を取得する方法において、積算中に試料のチャージアップ等に基づくドリフトが発生すると、視野のずれた画素を積算するため、積算後の画像がぼけてしまう。ドリフトの影響を低減するために、積算フレーム数を減らして積算時間を短くすることはできるが、十分なＳ／Ｎ比が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４０６５８４７号
【特許文献２】特開平５−２９０７８７号公報
【特許文献３】特開２００２−１５６９２号公報
【特許文献４】特開昭和６２−４３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来装置において、画像積算をしない画像データではＳ／Ｎ比が悪く、画像間のずれ検出を高精度で行う事が難しい。そのため、画像データのＳ／Ｎ比を良くするために積算フレームを多くしたいが、この間にもドリフトの影響を受けるためＳ／Ｎ比の向上が見込めない。また、積算フレームを多くした場合、電子ビームの照射する時間が長くなり、直接的な帯電の影響や、試料材料に依存した問題が生じる場合もある。
【０００６】
本発明は、像ドリフトあるいはステージドリフトの影響を受けないＳ／Ｎ比の良い画像を取得することが可能な荷電粒子線装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許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、その一例を挙げるならば、試料を搭載する試料ステージと、荷電粒子線を前記試料上に収束する荷電粒子線光学系と、前記試料から発生した二次荷電粒子に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記試料ステージ、前記荷電粒子線光学系、及び前記画像生成部を制御する制御処理部と、を備える荷電粒子線装置が提供される。当該荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線光学系は、前記制御処理部の制御により、前記試料上のある検出領域を、ドリフトの速度よりも速い第１の走査速度の前記荷電粒子線によって複数回走査し、前記制御処理部は、前記画像生成部によって生成された複数の検出領域画像を合成して合成検出領域画像を生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、試料上において検出領域をドリフトの速度よりも速い高速な走査速度で走査することにより、像ドリフトあるいは試料ステージドリフトの影響を受けずに、Ｓ/Ｎ比の良い画像を取得することができる。
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】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の一実施例として示した走査電子顕微鏡の構成図である。
【図１Ｂ】第１実施例における制御処理部の構成図である。
【図２】表示領域と検出領域の走査を示す図である。
【図３】画像取得及び位置ずれ検出の例を示す図である。
【図４】比較例として従来の走査電子顕微鏡での処理フローの一例である。
【図５】第１実施例における走査電子顕微鏡での処理フローの一例である。
【図６】第２実施例における走査電子顕微鏡での処理フローの一例である。
【図７】表示装置に表示される画像データの表示例を示す図である。
【図８Ａ】第３実施例における制御処理部の構成図である。
【図８Ｂ】第３実施例の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。
【図９Ａ】ドリフトの速度が遅い場合のドリフト周期と取得画像との関係を示す図である。
【図９Ｂ】ドリフトの速度が速い場合のドリフト周期と取得画像との関係を示す図である。
【図９Ｃ】自動調整後のドリフト周期と取得画像との関係を示す図である。
【図１０Ａ】第４実施例における制御処理部の構成図である。
【図１０Ｂ】第４実施例の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。
【図１１Ａ】画像取得サイズを調整する前の検出領域と特長点との関係を示す図である。
【図１１Ｂ】画像取得サイズを調整した後の検出領域と特長点との関係を示す図である。
【図１２Ａ】走査速度を調整する前の検出領域と特長点との関係を示す図である。
【図１２Ｂ】走査速度を調整した後の検出領域と特長点との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
試料観察装置としては、荷電粒子線（例えば、電子）を試料表面で走査して、二次的に発生する電子を用いる荷電粒子線装置がある。本発明は、荷電粒子線装置全般に適用可能である。荷電粒子線装置の代表的な例として、電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）がある。
【００１２】
［第１実施例］
図１Ａは、本発明の一実施例として示した走査電子顕微鏡の構成図である。走査電子顕微鏡のカラム１の内部は排気装置１８によって真空排気されている。電子線光学系（荷電粒子線光学系）は、このカラム１の内部に設置されている。電子線光学系は、電子源２、引出し電極３、コンデンサレンズ４、偏向電極５、及び、対物レンズ６から構成されている。
【００１３】
電子線光学系の下方には、試料９を搭載する試料ステージ１０が設置されている。試料ステージ１０は、指定された画像取得位置に応じて試料９を移動させる。電子線光学系で収束された電子線８は試料ステージ１０に保持された試料９に照射される。このとき試料９から発生した荷電粒子である二次電子を二次電子検出器７にて検出する。なお、走査電子顕微鏡のカラム１は、これ以外に他のレンズや電極、検出器を含んでもよいし、一部が上記と異なっていてもよく、電子光学系の構成はこれに限られない。
【００１４】
電子線光学系の上述の各構成要素には、更に電子源制御部１１、レンズ制御部１２、及び偏向制御部１３が接続されており、それぞれに対応する構成要素の制御を行う。また、試料９の試料ステージ１０は、試料ステージ駆動機構制御部１４で制御されることにより駆動する。電子源制御部１１、レンズ制御部１２、偏向制御部１３、試料ステージ駆動機構制御部１４、及び、排気装置１８は、電子顕微鏡全体を制御する制御処理部１７によって制御される。なお、制御処理部１７は、以下で説明する画像生成部１５などの他の構成要素の制御も行う。
【００１５】
引出し電極３の電圧は電子源制御部１１によって調整され、コンデンサレンズ４及び対物レンズ６に印加する電圧はレンズ制御部１２によって調整される。これにより、電子源２から発生した電子線８は細く絞られる。偏向アンプ２０は、偏向電極５を駆動し、電子線走査のための偏向信号は偏向制御部１３によって制御される。これにより、試料９に電子線８が照射され、試料９の表面が走査される。
【００１６】
二次電子検出器７から出力される検出信号は、プリアンプ１９において輝度電圧信号２１に変換され、輝度電圧信号２１は画像生成部１５に取込まれる。この試料９の表面画像情報は、制御処理部１７を経由して表示装置１６に転送され、表示装置１６にはＳＥＭ像として表示される。また、画像生成部１５から直接、表示装置１６に試料９の表面画像情報を転送することにより映像として表示することもできる。
【００１７】
なお、上述した制御処理部１７及び画像生成部１５は、汎用のコンピュータを用いて実現されてもよく、コンピュータ上で実行されるプログラムの機能として実現されてもよい。すなわち、以下で説明する制御処理部１７及び画像生成部１５の処理は、プログラムコードとしてメモリなどの記憶部に格納し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが各プログラムコードを実行することによって実現されてもよい。なお、制御処理部１７及び画像生成部１５は、専用の回路基板などのハードウェアによって構成されてもよい。
【００１８】
図１Ｂは、本実施例における制御処理部１７の構成である。制御処理部１７は、上述したように電子顕微鏡全体を制御するものであるが、図１Ｂでは、以下で説明する処理に関係する構成要素のみを示している。
【００１９】
制御処理部１７は、画像処理部１７１と位置ずれ検出部１７２とを備える。画像処理部１７１は、画像生成部１５によって生成された複数の画像を積算することにより合成画像を生成する。位置ずれ検出部１７２は、複数の画像から画像間の位置ずれを検出し、位置ずれ量を算出するものである。なお、この例では、制御処理部１７が画像処理部１７１と位置ずれ検出部１７２とを備えているが、これに限定されない。例えば、画像処理部１７１と位置ずれ検出部１７２は画像生成部１５に組み込まれていてもよい。
【００２０】
図２は、試料９を示したものである。例えば、図２の試料９中の１００の部分を表示領域とする。偏向制御部１３は、偏向アンプ２０を介して偏向電極５を駆動することにより、表示領域１００を走査する。この走査により試料９から発生した二次電子は、二次電子検出器７で検出され、プリアンプ１９にて輝度電圧信号２１に変換され、輝度電圧信号２１が画像生成部１５に格納される。画像生成部１５からの画像データは表示装置１６において表示される。このとき、表示領域１００を走査する速度は通常走査１０２とする。
【００２１】
本実施例の特徴として、表示領域１００の走査に続いて、検出領域１０１を走査する。ここで、検出領域１０１とは、試料９上の一部の領域であり、表示領域１００とは異なる領域である。検出領域１０１は、表示領域１００よりも小さい領域である方が好ましい。理由については後述する。
【００２２】
電子線光学系は、制御処理部１７の制御により、試料９上の検出領域１０１を電子線８により複数回走査する。偏向制御部１３は、偏向アンプ２０を介して偏向電極５を駆動することにより、検出領域１０１を走査する。この走査により試料９から放射される二次電子は、二次電子検出器７で検出され、プリアンプ１９にて輝度電圧信号２１に変換され、輝度電圧信号２１が画像生成部１５に格納される。なお、画像生成部１５からの画像データは、表示装置１６において表示されてもよいし、されなくてもよい。
【００２３】
このとき、検出領域１０１を走査する速度は、高速走査１０３とする。ここで、高速走査１０３とは、通常走査１０２よりも速い速度であり、かつ、ドリフトの速度よりも速い速度である。一例として、高速走査１０３は、通常走査１０２の１０倍、２０倍などの速さである。高速走査１０３は、この数値に限定されず、それ以上でも良い。
【００２４】
本実施例では、検出領域１０１を、複数回繰り返し走査することにより、検出領域１０１の複数の画像データを取得する。画像生成部１５は、複数の検出領域１０１の画像データを制御処理部１７に出力する。制御処理部１７の画像処理部１７１は、複数枚の検出領域画像データを用いて画像合成することにより、Ｓ／Ｎ比の良い合成画像を生成することができる。
【００２５】
このときドリフトの速度を１０４とすると、
ドリフト速度１０４  ≪  高速走査１０３
の関係であるため、検出領域１０１を走査して得られる検出領域画像データはドリフト速度１０４の影響を受けない。
【００２６】
高速走査１０３を更に高速とすることや、検出領域１０１を小さい範囲とすることで、ドリフト周期の間に取得できる検出領域画像データの数を増やすことができ、よりＳ／Ｎ比を向上できる。また、ドリフトの周期を避けながら画像データを取得することも可能であり、この場合でもドリフト速度１０４の影響を受けずにＳ／Ｎ比の良い画像を生成できる。
【００２７】
図３は、図２の処理を用いた画像取得及び位置ずれ検出の実施例を示す。なお、図３の処理の主体は、制御処理部１７である。
【００２８】
まず、電子線光学系は、制御処理部１７の制御により、試料９上の図２における表示領域１００を電子線８により走査する。図２における表示領域１００を通常走査１０２で走査することにより、画像生成部１５を介して表示領域画像２００（１）が得られる。この表示領域画像２００（１）は、１枚または、少ないフレーム数を取得するため、Ｓ／Ｎ比が悪い。
【００２９】
続いて、検出領域１０１を高速走査１０３で走査することにより、画像生成部１５を介して検出領域画像２０１（１）が得られる。検出領域画像２０１（１）は連続して複数枚取得する。高速走査１０３は、ドリフト速度１０４よりも十分速いため、ドリフトの影響を受けない検出領域画像２０１（１）が複数枚取得でき、この複数枚の検出領域画像２０１（１）間でのずれは発生しない。制御処理部１７の画像処理部１７１は、複数枚取得した検出領域画像２０１（１）を積算して、Ｓ／Ｎ比の良い合成検出領域画像２０２（１）を生成する。
【００３０】
本実施例では、表示領域１００の表示領域画像２００（１）と検出領域１０１の合成検出領域画像２０２（１）を１つのセットとする。そして、以下のように、表示領域画像２００と合成検出領域画像２０２の複数のセットを取得する。
【００３１】
さらに、表示領域１００を通常走査１０２で走査し、２回目の表示領域画像２００（２）を取得する。続いて、検出領域１０１を高速走査１０３で走査し、２回目の検出領域画像２０１（２）を連続して複数枚取得する。制御処理部１７の画像処理部１７１は、複数枚取得した２回目の検出領域画像２０１（２）を積算して、Ｓ／Ｎ比の良い合成検出領域画像２０２（２）を生成する。
【００３２】
１回目の合成検出領域画像２０２（１）と２回目の合成検出領域画像２０２（２）はともにドリフトの影響を受けていないためＳ／Ｎ比が良く、比較抽出することで高精度な位置ずれ検出が可能となる。制御処理部１７の位置ずれ検出部１７２は、１回目の合成検出領域画像２０２（１）と２回目の合成検出領域画像２０２（２）との間の位置ずれを検出し、位置ずれ量を算出する。制御処理部１７の画像処理部１７１は、その位置ずれ量を補正し、１回目の表示領域画像２００（１）と２回目の表示領域画像２００（２）を積算することで、表示領域１００の合成画像（合成表示領域画像）２０３を生成する。
【００３３】
さらに、表示領域１００を通常走査１０２で走査し、３回目の表示領域画像２００（３）を取得する。続いて、検出領域１０１を高速走査１０３で走査し、３回目の検出領域画像２０１（３）を連続して複数枚取得する。制御処理部１７の画像処理部１７１は、複数枚取得した３回目の検出領域画像２０１（３）を積算して、Ｓ／Ｎ比の良い合成検出領域画像２０２（３）を生成する。
【００３４】
２回目の合成検出領域画像２０２（２）と３回目の合成検出領域画像２０２（３）はともにドリフトの影響を受けていないためＳ／Ｎ比が良く、比較抽出することで高精度な位置ずれ検出が可能となる。制御処理部１７の位置ずれ検出部１７２は、２回目の合成検出領域画像２０２（２）と３回目の合成検出領域画像２０２（３）との間の位置ずれを検出する。制御処理部１７の画像処理部１７１は、その位置ずれを補正し、１回目の表示領域画像２００（１）と２回目の表示領域画像２００（２）を積算したものに、さらに３回目の表示領域画像２００（３）を積算することにより、表示領域１００の合成画像２０３を生成する。このように、検出領域画像２０１を用いた位置ずれ検出処理と表示領域画像２００の合成処理の組み合わせを任意の回数ｎ回まで繰り返すことで、表示領域１００の合成画像２０３のＳ／Ｎ比も向上できる。
【００３５】
なお、画像間の位置ずれの検出方法や、位置ずれの補正方法に関しては、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献４に記載された処理を用いることができる。
【００３６】
図４は、比較例として従来の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。まず、ステップＳ１００１において、試料ステージ駆動機構制御部１４の制御によって、試料ステージ１０の移動を開始する。
【００３７】
次に、ステップＳ１００２において、試料ステージ駆動機構制御部１４の制御によって、試料９上の画像を取得したい位置まで、試料ステージ１０を移動する。
【００３８】
次に、ステップＳ１００３において、試料ステージ駆動機構制御部１４の制御によって、試料ステージ１０の移動を停止する。ここで、試料ステージ１０が機械的に完全に停止するまで時間がかかり、振動が安定するか、あるいは最小になるまで次のステップを待つ。
【００３９】
次に、ステップＳ１００４において、振動が安定するか、あるいは最小になったら、電子線光学系などを制御して、試料９の画像データを取得する。次に、Ｓ１００５において、ステップＳ１００４で取得した画像データを基に、測定や分類などのデータ解析を行う。
【００４０】
図４のフローでは、ステップＳ１００３でステージ振動が安定するのを待つための待ち時間処理が入るため、画像取得までのスループット向上を妨げる要因となっている。
【００４１】
図５は、第１実施例の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。なお、図４で説明したステップの内容については説明を省略する。
【００４２】
図４で示した従来の処理フローに対し、本実施例では、ステップＳ１００３及びＳ１００４を行うことなく、ステップＳ１００６のみを実行する。ステップ１００６では、図２及び図３で説明した処理が実行される。表示領域１００と検出領域１０１とにおいて交互に画像を取得する。検出領域１０１ではドリフトの速度１０４よりも速い高速走査１０３により複数枚の画像を取得し、積算画像を生成する。例えば、１回目の検出領域１０１における合成検出領域画像２０２（１）と２回目の検出領域１０１における合成検出領域画像２０２（２）との間の位置ずれを検出し、その位置ずれを補正して１回目の表示領域１００における画像２００（１）と２回目の表示領域１００における画像２００（２）とを積算して合成画像２０３を生成する。
【００４３】
このように、図２及び図３の処理では、ドリフト速度１０４よりも速い高速走査１０３を行うことによりＳ／Ｎ比の良い画像を取得し、これにより高精度に位置ずれを補正することができる。これにより、表示領域１００の合成画像２０３を取得することができる。
【００４４】
従来より、荷電粒子線装置の分野では、試料ステージ移動、画像データ取得、画像データ解析における一連の処理のなかで、試料ステージの移動開始から振動待ちまでにかかる時間が大部分を占めており、スループット向上を妨げる要因となっていた。本実施例では、ステージ振動に依存せず、図４の処理フローのステップＳ１００３にかかる時間を省略または短縮することができる。これによりスループットの向上が図れる。
【００４５】
［第２実施例］
図６は、第２実施例の走査電子顕微鏡での処理フローを示す。なお、ステップＳ１００１〜Ｓ１００６の内容については上述したものと同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
本実施例では、図２及び図３で示した高速走査１０３の速さを、試料ステージ１０の移動速度よりも速い速度に設定する。これにより、ステップＳ１００１の後にステップＳ１００６を実行し、その後、ステップＳ１００５を実行することが可能となる。
【００４７】
本実施例では、ステージ移動よりも速い高速走査１０３を検出領域１０１に対して行うことによりＳ／Ｎ比の良い複数枚の画像を取得し、積算画像（合成検出領域画像）を生成する。その後、合成検出領域画像の間の位置ずれを検出し、その位置ずれ量を高精度に補正することにより、表示領域１００の合成画像データを取得することができる。したがって、ステージ移動中においてもずれのない画像を取得することが可能となり、ステージ移動、ステージ振動に依存せず、処理フローのステップＳ１００２とステップＳ１００３にかかる時間を省略または短縮することができる。これにより、スループットの向上が図れる。
【００４８】
図７は、第１及び第２実施例の処理フローを実施した場合の表示装置に表示される画像データの表示例を示す。試料ステージ１０の移動中は、表示装置１６には試料ステージ１０の移動方向に流れるような試料ステージ移動中の画像データ３００が表示される。この表示画像はＳ／Ｎ比の悪い非常に粗い画像となる。
【００４９】
図５または図６の処理フローを実施した場合、表示装置１６には、試料ステージ移動中の積算された画像データ３０１が表示される。図５または図６の処理フローでは、高速走査１０３を用いた位置ずれ補正及び画像取得が行われるため、この表示画像はＳ／Ｎ比の良い画像となる。したがって、撮像位置を探す際に画質の向上と、スループットの向上が図れる。
【００５０】
第１及び第２実施例によれば、ドリフトやステージドリフトの影響を受けないＳ／Ｎ比の良い画像を高速で取得することができる。詳細には、検出領域１０１をドリフトの速度よりも速い高速な走査速度で走査し、得られる複数枚の画像を合成することで、像ドリフトや試料ステージドリフトの影響を受けずに、Ｓ／Ｎ比の良い画像を取得することができる。また、このＳ／Ｎ比の良い複数の画像を使用することにより、高速で高精度な位置ずれ補正が実現できる。
【００５１】
また、通常走査よりも速い高速走査で試料９を走査するため、試料９に与える帯電の影響を低減できる。さらに、高速走査するため、画像取得にかかる時間が従来よりも短縮され、スループット向上が図れる。また、試料ステージ移動中や試料ステージ振動中においてもＳ／Ｎ比の良い画像が取得できるため、更なるスループット向上にもつながる。
【００５２】
［第３実施例］
図８Ａは、第３実施例における制御処理部の構成図である。制御処理部１７は、図１Ｂの構成に加えて、ドリフト情報算出部１７３と自動調整部１７４とをさらに備える。ドリフト情報算出部１７３は、位置ずれ検出部１７２によって検出された位置ずれ量などを元に、ドリフト量あるいはドリフトの周期（ドリフト情報）を算出する。自動調整部１７４は、算出されたドリフト情報を用いて、走査速度、検出領域画像のサイズ、検出領域画像の取得枚数の少なくとも１つを自動的に調整する。
【００５３】
図８Ｂは、第３実施例の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。本実施例では、ドリフト量算出と、高速走査１０３における自動調整処理の構成について説明する。画像生成部１５で生成された検出領域画像２０１をもとに、制御処理部１７では以下の処理を行う。
【００５４】
ステップＳ２００１において、位置ずれ検出部１７２は、前後の検出領域１０１の合成検出領域画像２０２から、位置ずれ量を検出する。画像間の位置ずれの検出方法や、位置ずれの補正方法に関しては、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献４に記載された処理を用いることができる。
【００５５】
次に、ステップＳ２００２において、ドリフト情報算出部１７３は、検出した位置ずれ量と走査速度などを元に、ドリフト量あるいはドリフトの周期を算出する。
【００５６】
次に、ステップＳ２００３において、自動調整部１７４は、ステップＳ２００２で算出したドリフト量あるいはドリフト周期に関して、最適な走査速度、取得画像サイズ、取得画像枚数を算出する。最適値に関しては、ユーザーが指定することも可能である。
【００５７】
次に、ステップＳ２００４において、自動調整部１７４は、ステップＳ２００３で算出した、走査速度、画像取得サイズ、画像取得枚数などを設定し直す。変更になった設定情報が偏向制御部１３などに送られ、その値に従い再び走査制御を行う。
【００５８】
図９Ａ〜図９Ｃは、自動調整の具体例を示す。例えば、取得枚数の最適値を８枚と指定した場合について説明する。図９Ａ〜図９Ｃでは、上側にドリフトの周期を示し、下側に、各画像の取得時間幅を対応させて描いている。
【００５９】
図９Ａに示すように、ドリフトの速度が遅く、ドリフト周期が長い場合、ドリフトの１周期内で検出領域１０１の８枚の画像を取得できる。一方、図９Ｂに示すように、ドリフトの速度が速く、ドリフト周期が短い場合、ドリフトの１周期内で検出領域１０１の８枚の画像を取得できない。
【００６０】
この場合、図９Ｃに示すように、例えば、（１）指定した数の検出領域画像がドリフト周期内に取得できるように高速走査１０３の速度を速くする、（２）指定した数の検出領域画像がドリフト周期内に取得できるように検出領域１０１の取得画像サイズを小さくする、の少なくとも１つを自動的に実行する。これにより、１枚当たりの画像取得時間が短くなり、ドリフトの１周期内で検出領域１０１の８枚の画像を取得することができる。なお、別の方法として、ドリフト周期内に取得できる枚数に検出領域画像の取得枚数を変更してもよい。
【００６１】
本実施例では、例えば、ドリフトの速度が速くなり、現状の走査条件では指定した枚数の画像が取得できないとき、走査速度を速くしたり、取得画像サイズを小さくしたりして、指定枚数を取得することが可能となる。このような処理をすることで、ドリフト量が変動する場合にも、柔軟に対応でき、Ｓ／Ｎ比の良い検出領域１０１の画像を取得することができる。
【００６２】
また、走査条件に関して最適値を設定しておいてもよい。最適値を設けることで、試料９に対していたずらに電子線８を照射することを低減できる。これらの制御は、ドリフトの速度よりも速い速度で高速走査１０３して画像を取得することで可能となる。
【００６３】
本実施例によれば、算出されたドリフト量に応じて走査速度、取得画像サイズ、あるいは取得画像枚数を調整することにより、ドリフト量の変動に応じてリアルタイムに適切な検出領域の走査条件を設定することができる。
【００６４】
［第４実施例］
図１０Ａは、第４実施例における制御処理部の構成図である。制御処理部１７は、図１Ｂの構成に加えて、移動情報算出部１７５と自動調整部１７４とをさらに備える。移動情報算出部１７５は、位置ずれ検出部１７２によって検出された位置ずれ量などを元に、試料ステージ１０の移動方向や移動速度（移動情報）などを算出する。自動調整部１７４は、算出された移動情報を用いて、走査速度、検出領域画像のサイズ、検出領域画像の取得枚数の少なくとも１つを自動的に調整する。
【００６５】
図１０Ｂは、第４実施例の走査電子顕微鏡での処理フローの一例を示す。本実施例では、試料ステージ１０の移動情報取得と、高速走査１０３における自動調整処理の構成について説明する。画像生成部１５で生成された検出領域画像２０１をもとに、制御処理部１７では以下の処理を行う。
【００６６】
ステップＳ３００１において、位置ずれ検出部１７２は、前後の検出領域１０１の合成検出領域画像２０２から、位置ずれ量を検出する。画像間の位置ずれの検出方法や、位置ずれの補正方法に関しては、特許文献１、特許文献２、及び、特許文献４に記載された処理を用いることができる。
【００６７】
次に、ステップＳ３００２において、移動情報算出部１７５は、検出した位置ずれ量と走査速度とを元に、試料ステージ１０の移動方向や移動速度などを算出する。
【００６８】
次に、ステップＳ３００３において、自動調整部１７４は、ステップＳ３００２で算出した、移動方向や移動速度に対し、最適な走査速度、取得画像サイズ、取得画像枚数などを算出する。最適値に関しては、ユーザーが指定することも可能である。
【００６９】
次に、ステップＳ３００４において、自動調整部１７４は、ステップＳ３００３で算出した、走査速度、画像取得サイズ、画像取得枚数などを設定し直す。変更になった設定情報が偏向制御部１３などに送られ、その値に従い再び走査制御を行う。
【００７０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、移動量算出及び自動調整の第１の具体例を示す。試料ステージ１０を移動中に検出領域１０１の画像を複数枚取得する場合、検出領域が重なるように画像を取得することが重要である。
【００７１】
図１１Ａでは、１番目の検出領域４００と２番目の検出領域４０１があるが、ステージ移動量４０２に対してそれぞれの検出領域が小さいため、特長点４０３が２番目の検出領域４０１には含まれず、２つの検出領域４００、４０１を合成した合成検出領域画像から位置ずれ量が算出できない。したがって、特長点４０３が含まれていないために位置ずれ量が算出できない場合、検出領域が小さいと判定する。この場合、検出領域の画像取得サイズを大きくするように自動調整する。
【００７２】
図１１Ｂは、自動調整後の検出領域の画像取得を示す。自動調整により、画像取得サイズを大きくした３番目の検出領域４０５と、同じく４番目の検出領域４０６とがあり、ステージ移動量４０２に対し、それぞれの検出領域のサイズが十分となる。調整された画像取得サイズによって、次の特長点４０４が２つの検出領域４０５、４０６の画像に含まれることになり、位置ずれ量の算出が可能となる。
【００７３】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、移動量算出及び自動調整の第２の具体例を示す。図１２Ａでは、１番目の検出領域４００と２番目の検出領域４０１があるが、ステージ移動量４０２に対してそれぞれの走査速度が遅いため、特長点４０３が２番目の検出領域４０１には含まれず、２つの検出領域４００、４０１を合成した合成検出領域画像から位置ずれ量が算出できない。このときの２つの検出領域４００、４０１の間には取得間隔（変更前）４０７がある。特長点４０３が含まれないために位置ずれ量が算出できない場合、走査速度が遅いと判定する。この場合、走査速度を速くするように自動調整する。
【００７４】
図１２Ｂは、自動調整後の検出領域の画像取得を示す。自動調整により、３番目の検出領域４０５と、４番目の検出領域４０６の間の取得間隔（変更後）４０８は短くなる。今度はステージ移動量４０２に対して、それぞれの検出領域の走査速度が十分となる。調整された高速走査の速度により、次の特長点４０４が２つの検出領域４０５、４０６の画像に含まれることになり、位置ずれ量の算出が可能となる。
【００７５】
なお、例えば、複数の検出領域４０５、４０６の重なり具合が大きく、検出領域の取得枚数を増やしても特長点４０４が含まれる場合は、特徴点が含まれる範囲で検出領域の取得枚数を増やしてもよい。例えば、より取得枚数を増やすことにより、よりＳ／Ｎ比の良い合成検出領域画像を得ることができる。
【００７６】
本実施例によれば、算出された試料ステージ１０の移動情報に応じて走査速度、検出領域の取得画像サイズ、検出領域の取得枚数の少なくとも１つを調整することにより、試料ステージ１０の移動に応じてリアルタイムに適切な検出領域の走査条件を設定することができる。
【００７７】
なお、本発明は上述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。例えば、上述した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があり、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可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７８】
上述した実施例では、表示領域１００と検出領域１０１とをセットにして表示領域の合成画像を生成しているが、これに限定されない。像ドリフト及び試料ステージドリフトの影響を受けずに、Ｓ／Ｎ比の良い画像を取得するという点においては、試料上の検出領域を、ドリフトの速度よりも速い速度の電子線８によって複数回走査することにより複数の検出領域画像を取得し、複数の検出領域画像を合成して検出領域合成画像を生成する構成を少なくとも備えていればよい。
【００７９】
また、上述したように、制御処理部１７は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードで実現してもよい。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体を情報処理装置に提供し、その情報処理装置（またはＣＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、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。また、制御処理部１７は、それらの一部や全部を、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。
【００８０】
また、図面における制御線や情報線は、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】
【００８１】
１    ：カラム
２    ：電子源
３    ：引出し電極
４    ：コンデンサレンズ
５    ：偏向電極
６    ：対物レンズ
７    ：検出器
８    ：電子線
９    ：試料
１０  ：試料ステージ
１１  ：電子源制御部
１２  ：レンズ制御部
１３  ：偏向制御部
１４  ：試料ステージ駆動機構制御部
１５  ：画像生成部
１６  ：表示装置
１７  ：制御処理部
１８  ：排気装置
１９  ：プリアンプ
２０  ：偏向アンプ
２１  ：輝度電圧信号
１００：表示領域
１０１：検出領域
１０２：通常走査
１０３：高速走査
１０４：ドリフト速度
１７１：画像処理部
１７２：位置ずれ検出部
１７３：ドリフト情報算出部
１７４：自動調整部
１７５：移動情報算出部
２００：表示領域画像
２０１：検出領域画像
２０２：検出領域の合成画像
２０３：表示領域の合成画像
３００：試料ステージ移動中の画像データ
３０１：試料ステージ移動中の積算画像データ
４００：１番目の検出領域
４０１：２番目の検出領域
４０２：ステージ移動量
４０３：特長点
４０４：次の特長点
４０５：３番目の検出領域
４０６：４番目の検出領域
４０７：取得間隔（変更前）
４０８：取得間隔（変更後）
【図１Ａ】
2015008038.tif 000003
【図１Ｂ】
2015008038.tif 000004
【図２】
2015008038.tif 000005
【図３】
2015008038.tif 000006
【図４】
2015008038.tif 000007
【図５】
2015008038.tif 000008
【図６】
2015008038.tif 000009
【図７】
2015008038.tif 000010
【図８Ａ】
2015008038.tif 000011
【図８Ｂ】
2015008038.tif 000012
【図９Ａ】
2015008038.tif 000013
【図９Ｂ】
2015008038.tif 000014
【図９Ｃ】
2015008038.tif 000015
【図１０Ａ】
2015008038.tif 000016
【図１０Ｂ】
2015008038.tif 000017
【図１１Ａ】
2015008038.tif 000018
【図１１Ｂ】
2015008038.tif 000019
【図１２Ａ】
2015008038.tif 000020
【図１２Ｂ】
2015008038.tif 000021