(57)【要約】  荷電粒子線で試料の同じ領域を、検出部の帯域幅の範囲内の第１の速度と前記帯域幅の上限を超える第２の速度で走査し、第１の速度で走査して得た第１の検出信号を周波数解析して得た第１の振幅スペクトルを異なる撮像条件について取得した第１の振幅スペクトルに重畳し、重畳後の第１の振幅スペクトルと第２の検出信号に対応する第２の振幅スペクトルとを用いて検出部の周波数特性を表す劣化関数を算出し、重畳後の振幅スペクトルが前記振幅条件を満たさない間、撮像条件を変更して第１の処理部の処理に戻る一方、重畳後の振幅スペクトルが振幅条件を満たす場合、既に算出された前記劣化関数の逆関数に基づいて荷電粒子線装置の検出部の補正フィルタを算出して設定する。
2015050157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を出力する荷電粒子源と、
前記荷電粒子線を試料に対して走査する走査部と、
前記荷電粒子線の照射領域から発生する二次信号を検出し、その検出信号の振幅を増幅する検出部と、
ある撮像条件の下、前記試料の同じ領域を、前記検出部の帯域幅の範囲内である第１の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第１の検出信号と前記検出部の帯域幅の上限を超える第２の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第２の検出信号を記憶部に記憶する第１の処理部と、
前記第１の検出信号を周波数解析する第２の処理部と、
前記周波数解析により得られる第１の振幅スペクトルを、前記撮像条件とは異なる撮像条件について取得済の他の前記第１の振幅スペクトルと重畳する第３の処理部と、
重畳後の前記第１の振幅スペクトルと前記第２の検出信号を周波数解析して得られる第２の振幅スペクトルとに基づいて、前記検出部の周波数特性を表す劣化関数を算出する第４の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが第１の振幅条件を満たすか否か判定する第５の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たさない間、前記撮像条件を変更して前記第１の処理部の処理に戻る第６の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たす場合、前記第４の処理部で算出された前記劣化関数の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する第７の処理部と、
算出された前記補正フィルタを、前記第２の速度で取得される前記第２の検出信号の補正用に設定する第８の処理部と
を有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、
前記第１の撮像条件は、視野移動、拡大・縮小、回転、焦点変動、荷電粒子線の傾き及び試料の傾きのいずれか１つ又は任意の複数で与えられる
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、
前記第５の処理部は、前記重畳後の前記第１の振幅スペクトルの全ての周波数について各周波数成分の頻度が閾値を超えているとき、前記第１の振幅条件を満たすと判定する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記第７の処理部は、前記第６の処理部で前記第１の振幅条件が満たされるまでの間に、前記第４の処理部で算出された前記劣化関数の平均値を算出し、算出された前記劣化関数の平均値の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線装置の使用中に、前記第１の速度と前記第２の速度で前記試料の同じ領域を走査する処理が検出された場合、検出された前記第１の検出信号と前記第２の検出信号を記憶部に記憶する第９の処理部と、
前記第１の検出信号を周波数解析する第１０の処理部と、
前記周波数解析により得られる前記第１の振幅スペクトルを、前記第１の撮像条件とは異なる撮像条件について取得済みの他の前記第１の振幅スペクトルと重畳する第１１の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが第２の振幅条件を満たすか否か判定する第１２の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第２の振幅条件を満たさない間、前記第９の処理部の処理に戻る第１３の処理部と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第２の振幅条件を満たす場合、重畳後の前記第１の振幅スペクトルと前記第２の検出信号を周波数解析して得られる第２の振幅スペクトルとに基づいて、前記検出部の周波数特性を表す劣化関数を算出する第１４の処理部と、
前記第１４の処理部で算出された前記劣化関数の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する第１５の処理部と、
算出された前記補正フィルタを、前記第２の速度で取得される前記第２の検出信号の補正用に再設定する第１６の処理部と
を有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、
前記第１２の処理部は、前記重畳後の前記第１の振幅スペクトルの中に上限値を超える頻度を有する周波数成分が存在する場合、前記第２の振幅条件を満たさないと判定する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
前記第１４の処理部は、今回までに算出された前記劣化関数の平均値を算出し、算出された前記劣化関数の平均値の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子線を出力する荷電粒子源と、前記荷電粒子線を試料に対して走査する走査部と、前記荷電粒子線の照射領域から発生する二次信号を検出し、その検出信号の振幅を増幅する検出部とを有する荷電粒子線装置における前記検出部の補正フィルタを設定する方法において、
計算部が、
ある撮像条件の下、前記試料の同じ領域を、前記検出部の帯域幅の範囲内である第１の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第１の検出信号と前記検出部の帯域幅の上限を超える第２の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第２の検出信号を記憶部に記憶する第１の処理と、
前記第１の検出信号を周波数解析する第２の処理と、
前記周波数解析により得られる第１の振幅スペクトルを、前記撮像条件とは異なる撮像条件について取得済の他の前記第１の振幅スペクトルと重畳する第３の処理と、
重畳後の前記第１の振幅スペクトルと前記第２の検出信号を周波数解析して得られる第２の振幅スペクトルとに基づいて、前記検出部の周波数特性を表す劣化関数を算出する第４の処理と、
重畳後の振幅スペクトルが第１の振幅条件を満たすか否か判定する第５の処理と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たさない間、前記撮像条件を変更して前記第１の処理部の処理に戻る第６の処理と、
重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たす場合、前記第４の処理で算出された前記劣化関数の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する第７の処理と、
算出された前記補正フィルタを、前記第２の速度で取得される前記第２の検出信号の補正用に設定する第８の処理と
を実行することを特徴とする荷電粒子線装置の補正フィルタ設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を荷電粒子線で高速走査する場合に、検出部（検出器とその増幅器）の周波数帯域制限により生じる検出信号の劣化を補正する補正フィルタの設定機能を搭載する荷電粒子線装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型荷電粒子線装置（例えば走査電子顕微鏡装置、走査イオン顕微鏡装置、走査透過電子顕微鏡装置）は、荷電粒子線によって試料の表面を２次元的（水平方向及び垂直方向）に走査し、その照射領域から発生する二次信号を検出する。走査型荷電粒子線装置は、検出信号を電気回路により増幅し、積算した後、その振幅値を画像データの濃度値に置換する。走査型荷電粒子線装置は、置換後の濃度値を、荷電粒子線の走査座標に対応付けて２次元画像を生成する。この２次元画像が、試料表面の構造の観察に使用される。【０００３】
荷電粒子線の走査速度は、試料の材質、観察目的、二次信号を検出する検出器等の特性などに応じて決定される。走査速度が速い場合、検出信号の積算時間が少ない分、２次元画像のＳＮ比が悪くなるが、その一方で観察物の時間変化に対する応答性は良くなる。また、走査速度が速い場合には、試料上の１点への荷電粒子線の照射時間が短く済み、荷電粒子線による試料の破壊や汚染、帯電などの影響が少なく済む。【０００４】
一方、走査速度が遅い場合、試料表面の１点から得られる検出信号の積算時間が増えるため２次元画像のＳＮ比が良くなるが、荷電粒子線による試料の破壊や汚染、帯電などの影響が増加する。そこで一般には、試料上の観察視野を探す場合、速い走査速度を使用し、観察位置を決めた後に試料を高画質で観察、記憶する場合、遅い走査速度を使用する。【０００５】
また、荷電粒子線の照射により試料が破壊され、汚染され、帯電され易い材質の場合、荷電粒子線の走査速度を速くすることで前記の影響を緩和させることもある。なお、それ以外にも、荷電粒子線の加速電圧を低い電圧に設定する、荷電粒子線のプローブ径を細く絞って試料上に照射される荷電粒子線の電流量を少なくする等の手法もある。【０００６】
前記の他、荷電粒子線の走査速度を決定する要因に検出器の特性がある。検出器の特性は、二次信号の検出から電気信号への変換までの応答速度と、前記検出信号を増幅する増幅回路の応答速度により決まる。なお、増幅回路には、そのゲインを高くするほど応答速度が遅くなる特性がある。以下、本発明では、検出器とその増幅回路をまとめて検出部ということもある。【０００７】
検出器の応答速度と増幅回路の応答速度が共に遅い場合に、荷電粒子線を高速走査すると、検出信号は検出器と増幅回路を通過する課程で帯域制限される。このため、細かい構造を有する試料表面が荷電粒子線で高速走査され、高周波数成分を多く含む検出信号が検出器に入力されると、検出器の出力はインパルス応答となり、インパルス応答が収束する時間ｔ内の検出信号と前述のインパルス応答とが重畳された形状の出力信号が得られる。【０００８】
その結果、前述の２次元画像は、荷電粒子線の走査方向に像が流れてブレたような像となる。このため、取得された２次元画像による試料構造の判別や観察は困難である。従って、応答速度の遅い検出器を用いつつ高ゲインで試料を観察したい用途では、高速走査による２次元画像の取得の選択は不可能である。【０００９】
なお、検出器の選定は、検出する二次信号の種類、試料室内の雰囲気、検出感度等の条件により決定する。このため、観察条件によっては、応答速度の遅い検出器に合わせて、荷電粒子線の走査速度を遅くすることがある。しかし、この場合には、視野探しや試料ダメージの低減のために走査速度を速くすることができないという問題がある。【００１０】
前記の問題を解決する手法が、特許文献１（特開２０１１−１６５４５０号公報）に提案されている。特許文献１には、(1)検出器及びその増幅回路の帯域幅の範囲内の速度で荷電粒子線を走査して記憶した検出信号と、前記帯域幅の上限を超える速度で荷電粒子線を走査して記憶した検出信号とを記憶し、(2)これら２つの検出信号をフーリエ変換した結果を除算することで劣化関数を算出し、(3)その後、算出された劣化関数の逆関数をフーリエ逆変換し、(4)その信号波形のうちインパルス応答が収束する時間ｔに相当する信号の振幅を、検出器及びその増幅回路による画像の劣化を補正する１次元フィルタの重み係数とする手法が開示される。【００１１】
なお、特許文献１は、このような手法で生成した１次元フィルタを、検出器及びその増幅回路の帯域幅の上限を超える走査速度で記憶した検出信号又は該検出信号に基づく２次元画像に適用することにより、入力信号のスループットを落とさずに前記検出信号又は該検出信号から本来の２次元画像を復元する手法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−１６５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１が１次元フィルタを生成する際に使用するインパルス応答が収束する時間ｔに相当する信号の振幅は、本来の意味でのインパルス入力ではない。すなわち、荷電粒子線の走査により生じる信号には試料構造に依存した周波数成分しか含まず、理想的なインパルス波形でない。このため、特許文献１に記載の手法では、荷電粒子線装置に搭載された検出器及びその増幅回路に相当する正確な１次元フィルタを必ず算出できるとは限らない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本明細書は、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、荷電粒子線を出力する荷電粒子源と、前記荷電粒子線を試料に対して走査する走査部と、前記荷電粒子線の照射領域から発生する二次信号を検出し、その検出信号の振幅を増幅する検出部と、ある撮像条件の下、前記試料の同じ領域を、前記検出部の帯域幅の範囲内である第１の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第１の検出信号と前記検出部の帯域幅の上限を超える第２の速度で前記荷電粒子線を走査して検出した第２の検出信号を記憶部に記憶する第１の処理部と、前記第１の検出信号を周波数解析する第２の処理部と、前記周波数解析により得られる第１の振幅スペクトルを、前記撮像条件とは異なる撮像条件について取得済の他の前記第１の振幅スペクトルと重畳する第３の処理部と、重畳後の前記第１の振幅スペクトルと前記第２の検出信号を周波数解析して得られる第２の振幅スペクトルとに基づいて、前記検出部の周波数特性を表す劣化関数を算出する第４の処理部と、重畳後の振幅スペクトルが第１の振幅条件を満たすか否か判定する第５の処理部と、重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たさない間、前記撮像条件を変更して前記第１の処理部の処理に戻る第６の処理部と、重畳後の振幅スペクトルが前記第１の振幅条件を満たす場合、前記第４の処理部で算出された前記劣化関数の逆関数に基づいて前記検出部の補正フィルタを算出する第７の処理部と、算出された前記補正フィルタを、前記第２の速度で取得される前記第２の検出信号の補正用に設定する第８の処理部とを有する荷電粒子線装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、応答速度が遅く、かつ、増幅ゲインが高い検出器を荷電粒子線装置に用いる場合でも、従来方式に比して精度の高い補正フィルタを算出することができ、荷電粒子線の走査を通じて取得される画像の画質を改善することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る電子顕微鏡装置の構成を示す図。
【図２】実施例１における劣化関数及び補正１次元フィルタの作成手順を説明するフローチャート。
【図３】遅い走査速度について取得された振幅スペクトルの周波数別の頻度としきい値の関係を示す図。
【図４】実施例２における劣化関数及び補正１次元フィルタの作成手順を説明するフローチャート。
【図５】遅い走査速度について取得された振幅スペクトルの周波数別の頻度と上限値の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。
【００１８】
［採用する信号処理の概要］
実施の形態に係る荷電粒子線装置においても、応答速度が遅く、かつ、増幅ゲインが高い検出器（その増幅回路を含む。以下同じ。）を用いる場合に、検出器による劣化を補正する補正フィルタを基本的に以下の手順で作成する。
【００１９】
（１）検出器の帯域幅の範囲内である第１の速度で荷電粒子線（例えば電子線）を走査して検出した第１の検出信号と、当該第１の検出信号が取得された同じ領域を前記検出器の帯域幅の上限を超える第２の速度で荷電粒子線を走査して検出した第２の検出信号を記憶部（例えばメモリ）に記憶し、（２）第１の検出信号を周波数解析（例えばフーリエ変換）して得られる第１の振幅スペクトルを、第２の検出信号を周波数解析（例えばフーリエ変換）して得られる第２の振幅スペクトルで除算して劣化関数を算出し、（３）算出された劣化関数の逆関数をフーリエ逆変換して補正フィルタを算出し、（４）算出された補正フィルタを記憶部に記憶する。
【００２０】
ただし、以上の手順だけでは、正確な補正フィルタを算出することができない。そこで、実施の形態に係る荷電粒子線装置は、さらに以下の処理を実行する。
【００２１】
（１）新たに取得された第１の振幅スペクトルに、インパルス入力に対して十分な周波数成分が含まれているか否かを判断し、（２）インパルス入力に対して第１の振幅スペクトルの周波数成分が不足する場合、視野移動、拡大・縮小、回転、焦点変動、荷電粒子線の傾き、試料の傾きなどを変更し（すなわち、撮像条件を変更し）、（３）撮像条件の変更後、検出器の帯域幅の範囲内である第１の速度で荷電粒子線を走査して取得した第１の検出信号を記憶部に記憶すると共に、同じ領域について検出器の帯域幅の上限を超える第２の速度で荷電粒子線を走査して取得した第２の検出信号を記憶部に記憶し、（４）第１の検出信号を周波数解析（例えばフーリエ変換）して得られる第１の振幅スペクトルを、異なる撮像条件について取得済みの第１の振幅スペクトルに重畳し、（５）重畳後の第１の振幅スペクトルを、第２の検出信号を周波数解析（例えばフーリエ変換）して得られる第２の振幅スペクトルで除算して劣化関数を算出し、（６）重畳後の第１の振幅スペクトルがインパルス入力に対して、十分な周波数成分を含むか否かを判定し、（７）周波数成分が不十分である場合、さらに異なる撮像条件について第１及び第２の検出信号を取得し、その第１の検出信号を周波数解析して得られる第１の振幅スペクトルを異なる撮像条件について取得済みの他の第１の振幅スペクトルと重畳し、重畳後の第１の振幅スペクトルがインパルス入力と比較して十分な周波数成分を含むと判断されるまで撮像条件の変更以降の処理を繰り返し、（８）周波数成分が十分である場合、記憶した全ての劣化関数を平均化し（平均化は検出を繰り返している間に逐次行っても良い）、（９）平均化された劣化関数の逆関数をフーリエ逆変換することにより、インパルス応答が収束する時間ｔに相当する信号の振幅を補正フィルタ（１次元フィルタ）の重み付け係数として算出する。
【００２２】
つまり、異なる撮像条件について逐次取得される複数の第１の振幅スペクトルを重畳することにより、十分な周波数成分を含む重畳振幅スペクトルを作成し、更にその重畳振幅スペクトルについて劣化関数を作成し、作成された劣化関数の逆関数をフーリエ変換することにより、インパルス応答が収束する時間ｔに相当する信号の振幅を補正フィルタ（１次元フィルタ）の重み付け係数として算出することである。
【００２３】
［実施例１］
図１に、実施例１に係る電子顕微鏡装置の構成例を示す。電子銃１から発生した電子線２は、収束レンズ３により収束される。その後、電子線２は、対物レンズ４を通過し、試料５の表面上で最小径に収束される。偏向コイル６は、収束レンズ３と対物レンズ４の間に配置され、偏向制御回路７から供給される偏向電流の時間変化に応じて磁界強度を変化させる。当該磁界強度の変化により、電子線２は、試料５の表面上を２次元的（水平方向及び垂直方向）に走査する。
【００２４】
電子線２の走査速度は、偏向制御回路７から供給する偏向電流の変化周期を変えることにより多段階に変更することができる。操作者は、制御入力装置８を通じて任意の走査速度をＣＰＵ９に入力することができる。ＣＰＵ９は、偏向制御回路７に対して走査速度を設定し、電子線２の走査速度を変更する。試料５を支持する試料台１０は、手動又はモータ駆動により試料５の座標を移動させる。試料５の座標の移動により、試料５の表面上に照射される電子線２の照射範囲（観察視野）を移動することができる。
【００２５】
電子線２が照射する試料５の領域からは二次信号１１が発生し、検出器１２は当該二次信号１１を検出する。検出器１２は、検出した二次信号を電気信号に変換し、検出信号として出力する。検出信号は、増幅器１３において充分な振幅の信号に増幅される。検出信号の振幅が微小である場合に備え、電子顕微鏡装置には、増幅率がそれぞれ異なる複数の増幅器を設ける構成、又は、増幅率を任意に可変できる可変増幅器を１つ設ける構成を採用する。検出器１２としては、二次電子を検出する二次電子検出器の他、反射電子を検出する反射電子検出器などを採用してもよい。また、EBIC(Electron Beam Induced Current)や吸収電流など、電子線２が照射する試料５に流れる電流を検出する検出器を採用してもよい。
【００２６】
図１に示す電子顕微鏡装置の場合、増幅率が最小の増幅器１３、増幅率が中間の増幅器１４、増幅率が最大の増幅器１５を設けた構成を採用し、切替機１６により増幅率を切り替える。増幅器の数は、必要とする増幅率の範囲に応じて決定すればよい。操作者は、制御入力装置８により増幅率をＣＰＵ９に入力し、ＣＰＵ９は入力された増幅率の増幅器が接続されるように切替機１６を切替制御する。検出器１２と増幅器１３、１４、１５を合わせて増幅部ともいう。
【００２７】
いずれかの増幅器において増幅された検出信号はアナログデジタル変換器１７に入力され、検出信号の強度がグレースケール画像の濃度値に対応するようにデジタル信号に変換される。デジタル化された検出信号は、電子線２の水平方向及び垂直方向の走査座標と２次元画像データの水平方向及び垂直方向の座標が対応するようにフレームメモリ１８に保存される。スイッチ２０が閉じられている場合、フレームメモリ１８から読み出された２次元画像データが画像表示装置１９に出力される。この結果、画像表示装置１９の画面上には、電子線２が照射された試料５の表面構造がグレースケールの２次元画像として観察可能に表示される。
【００２８】
本実施例に係る電子顕微鏡装置は、更に、検出部の帯域幅を超える速度で電子線２を走査した場合の画像の劣化関数及び補正１次元フィルタを算出する画像処理装置２１を備える。画像処理装置２１はフレームメモリ１８に接続され、検出部の帯域幅の範囲内となる遅い走査速度で記憶した画像と、検出部の帯域幅を超える速い走査速度で記憶した画像をフレームメモリ１８から読み出す。遅い走査速度の画像と速い走査速度の画像は、同じ視野（領域）について取得する。また、遅い走査速度の画像と速い走査速度の画像は、同じ増幅率で取得する。すなわち、視野領域と走査速度以外の撮像条件は同じ状態で、同一の領域について走査速度の異なる２枚の画像を取得する。
【００２９】
算出された補正１次元フィルタはフィルタリング部２２に設定される。フィルタリング部２２は、フレームメモリ１８に接続されており、検出器１２及びその増幅回路の帯域幅を超える走査速度で記憶した画像を補正し、フレームメモリ２３に出力する。フレームメモリ２３はスイッチ２４を通じて画像表示装置１９に接続され、スイッチ２４が閉じられている場合、フレームメモリ２３から読み出された画像が画像表示装置１９に表示される。
【００３０】
図２に、実施例１に係る電子顕微鏡装置に搭載する画像処理装置２１によって実行される補正１次元フィルタの設定動作を説明する。図２に示す処理手順は、主に、電子顕微鏡装置の使用開始前に実行される場合を想定している。もっとも、電子顕微鏡装置の使用開始後のメンテナンス時等に実行しても良い。
【００３１】
（ステップＳ１０）
画像処理装置２１は、劣化のない画像として、検出器１２及びその増幅器の帯域幅の範囲内の遅い走査速度で電子線２を走査したときの画像ｆ（ｘ、ｙ）をフレームメモリ１８から取得する。
【００３２】
（ステップＳ２０）
画像処理装置２１は、画像ｆ（ｘ、ｙ）と同じ視野について、劣化が発生する速い走査速度で電子線２を走査したときの画像ｇ（ｘ、ｙ）をフレームメモリ１８から取得する。
【００３３】
なお、ステップＳ１０とステップＳ２０は順不同であり、どちらを先に行っても良い。
【００３４】
（ステップＳ３０）
画像処理装置２１は、画像ｆ（ｘ、ｙ）及び画像ｇ（ｘ、ｙ）に窓関数を施し、画像ｆ′（ｘ、ｙ）及び画像ｇ′（ｘ、ｙ）を求める。窓関数は、次ステップにおいてフーリエ変換を施す過程で信号の起点と終点の急峻な変化に影響されて現れるエラー成分（アーティファクト）を抑えるために用いられる一般的な処理関数である。本実施例では、窓関数としてハニング窓を使用し、起点と終点の信号を０まで抑える。これにより、フィルタ適用後の補正画像において、縦方向のエラー成分（アーティファクト）を少なくすることができるが、ハニング窓以外の他の窓関数を用いても良い。
【００３５】
なお、２次元的な電子線２の走査においては、一般に、まず水平方向（Ｘ方向）に走査し、次に垂直方向（Ｙ方向）に１ライン分移動し、次のラインについて水平方向（Ｘ方向）に走査する。この走査の特徴より、電子線２を高速走査する場合の劣化は、移動速度の速い水平方向（Ｘ方向）について発生する。このため、劣化関数の算出は、水平方向（Ｘ方向）に延びるライン単位についてのみ実行すれば良い。すなわち、ステップＳ３０の窓関数処理は、画像に対して２次元的に行う必要はなく、水平方向（Ｘ方向）のデータの起点と終点に対して施せば良い。
【００３６】
（ステップＳ４０）
画像処理装置２１は、画像ｆ′（ｘ、ｙ）を、水平方向（Ｘ方向）の１ライン分の画像ｆ′（ｔ）毎にフーリエ変換し、Ｆ（ｓ）を得る。
【００３７】
（ステップＳ４１）
画像処理装置２１は、前ステップＳ４０で取得したＦ（ｓ）から振幅スペクトルを得、前ループのステップＳ６３で記憶した振幅スペクトルに重畳する。なお、前ループのステップＳ６３で記憶した振幅スペクトルが無い場合（初回実行時）は、Ｆ（ｓ）から振幅スペクトルを得る。
【００３８】
（ステップＳ５０）
画像処理装置２１は、速い走査速度に対応するｇ（ｘ、ｙ）に窓関数を施して得た画像ｇ′（ｘ、ｙ）の水平方向（Ｘ方向）の１ライン分の画像ｇ′（ｔ）毎にフーリエ変換し、Ｇ（ｓ）を得る。
【００３９】
（ステップＳ６０）
画像処理装置２１は、劣化関数Ｈ-1（ｓ）を下記の式１により求める。
［数１］
Ｈ-1（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／Ｇ（ｓ）      …（式１）
【００４０】
（ステップＳ６１）
画像処理装置２１は、現ループのステップＳ６０で取得した劣化関数Ｈ-1（ｓ）を前ループのステップＳ６４で記憶した劣化関数ΣＨ-1（ｓ）／（ｎ−１）に加算して平均化し、下記の式２で与えられる新たな劣化関数を求める。
［数２］
ΣＨ-1（ｓ）／ｎ      …（式２）
【００４１】
ここで、ΣＨ-1（ｓ）は現在及び過去のステップＳ６０で求めた全ての劣化関数の加算値を表し、ｎは劣化関数を加算した回数（ループの数）を示す。なお、前ループのステップＳ６４で記憶した劣化関数が無い場合（初回実行時）は、この平均化処理は特に必要ない。なお、平均化により過去の全ての算出結果を反映した劣化関数を得ることができる。
【００４２】
（ステップＳ６２）
画像処理装置２１は、現ループのステップＳ４１で求めた重畳後の振幅スペクトルの周波数特性が不十分な場合（頻度がインパルス入力に対して不十分な場合、又は、全ての周波数について各周波数の頻度がしきい値に達してしない場合）、ステップＳ６３に進む。
【００４３】
図３に、ステップＳ４１で求めた重複後の振幅スペクトルの周波数成分別の頻度としきい値の関係を示す。本実施例の場合、具体的には、画像処理装置２１は、遅い走査速度について取得された振幅スペクトル（重畳後）の頻度が全ての周波数（frequency）についてしきい値を超えたか否かを判定する。なお、しきい値は、図３に示すように全ての周波数について同じ値である必要は無く、周波数によってしきい値を変えてもよい。いずれにしても、全ての周波数について各周波数の頻度が各々のしきい値を超えないとき、ステップＳ６３に進む。
【００４４】
（ステップＳ６３）
画像処理装置２１は、ステップＳ４１で得た重畳後の振幅スペクトルを記憶部（例えばハードディスク装置や半導体メモリ）に記憶する。
【００４５】
（ステップＳ６４）
画像処理装置２１は、ステップＳ６１で求めた平均化後の劣化関数ΣＨ-1（ｓ）／ｎを記憶する。
【００４６】
（ステップＳ６５）
画像処理装置２１は、電子顕微鏡装置において視野移動、拡大・縮小、回転、焦点変動、荷電粒子線の傾き、試料の傾きなどの画像取得条件を変更する。以上が１回のループである。この後、画像処理装置２１は、ステップＳ１０に戻り、次回のループに入る。ステップＳ６２において、ステップＳ４１で求めた重畳後の振幅スペクトルにおける頻度がインパルス入力に対して十分か、又は、しきい値として決めた頻度に達するまで前述の処理で構成されるループを繰り返す。ステップＳ４１で求めた重畳後の振幅スペクトルにおける頻度がインパルス入力に対して十分か、又は、しきい値として決めた頻度に達したらステップＳ７０に進む。
【００４７】
（ステップＳ７０）
画像処理装置２１は、ΣＨ-1（ｓ）／ｎをフーリエ逆変換し、ｈ-1（ｔ）を得る。ここで、ｈ-1（ｔ）は、実画像空間上での劣化画像に対する修復関数であり、ｈ-1（ｔ）を劣化画像データｇ（ｔ）に乗じることで劣化を修復することができる。
【００４８】
（ステップＳ８０）
画像処理装置２１は、ｈ-1（ｔ）の振幅が０に収束するまでの値を、補正１次元フィルタの重み係数として設定し、補正１次元フィルタを作成する。
【００４９】
（まとめ）
以上のように本実施例によれば、応答速度が遅く、かつ、増幅ゲインが高い検出部（検出器１２及び増幅器１３、１４、１５）を用いる場合でも、その周波数特性を正確に補正できる補正１次元フィルタを算出することができる。このため、当該補正１次元フィルタをフィルタリング部２２に適用すれば、電子線２を高速走査する場合に取得される画像の画質を改善することができる。
【００５０】
［実施例２］
続いて、実施例２に係る電子顕微鏡装置による補正１次元フィルタの作成方法について説明する。実施例２は、長期的な運用による劣化関数の変化（検出器１２及び増幅器１３等の特性変化）と補正１次元フィルタとのズレを運用中に自動的に修正し、フィルタリング部２２に適用する機能を搭載する電子顕微鏡装置について説明する。なお、本実施例に係る電子顕微鏡装置の装置構成は実施例１と同じである。
【００５１】
図４に、実施例２に係る電子顕微鏡装置に搭載する画像処理装置２１で実行される処理動作を説明する。なお、電子顕微鏡装置の画像処理装置２１には、実施例１の手法で生成された重畳済みの振幅スペクトルと劣化関数が保存されており、フィルタリング部２２には予め１次元補正フィルタが設定されている。
【００５２】
（ステップＳ１１０）
操作者は、通常使用時、電子線２を高速走査させた際に画像表示装置１９に表示される補正一次元フィルタ適用後の画像を見ながら観察対象部を探索する。操作者は、探索の際、制御入力装置８を通じて、視野移動、拡大・縮小、回転、焦点変動、荷電粒子線の傾き、試料の傾きなどの画像取得条件を変更する。
【００５３】
画像処理装置２１は、ＣＰＵ９を通じて、操作者による操作内容及び電子顕微鏡装置の実行動作を監視しており、同じ領域の画像が遅い走査速度と速い走査速度の両方について取得されたか否かを判定する。ここで、遅い走査速度は、検出器１２及び増幅器１３等の帯域幅の範囲内の速度を意味し、速い走査速度は、検出器１２及び増幅器１３等の帯域幅の上限を超える速度を意味する。画像処理装置２１は、ステップＳ１１０で肯定結果が得られた場合、ステップＳ１２０に進み、否定結果が得られている間は、上記の判定処理を繰り返す。
【００５４】
（ステップＳ１２０）
画像処理装置２１は、遅い走査速度で取得された画像ｆ（ｘ、ｙ）と速い走査速度で取得された画像ｇ（ｘ、ｙ）に窓関数を施し、画像ｆ′（ｘ、ｙ）及び画像ｇ′（ｘ、ｙ）を求める。
【００５５】
（ステップＳ１３０）
画像処理装置２１は、画像ｆ′（ｘ、ｙ）の水平方向（Ｘ方向）の１ライン分の画像ｆ′（ｔ）毎にフーリエ変換し、Ｆ（ｓ）を得る。
【００５６】
（ステップＳ１４０）
画像処理装置２１は、その記憶部に記憶されている振幅スペクトルの頻度の平均値（図５の３００）とスペクトル頻度の上限値（図５の３０1）を算出する。上限値は、平均値より大きな値に設定する。上限値は、例えば平均値に事前に設定した固定値を加算した値、平均値を（１＋α）倍した値（ただし、α＞０）、平均値を（１＋σ）倍した値（ただし、σは標準偏差値）に設定する。
【００５７】
（ステップＳ１５０）
画像処理装置２１は、ステップＳ１３０で取得したＦ（ｓ）の振幅スペクトルを、内蔵メモリに記憶されている振幅スペクトルに重畳する。
【００５８】
（ステップＳ１６０）
画像処理装置２１は、ステップＳ１５０で求めた重畳後の振幅スペクトルの中に上限値（図５の３０１）を超える閾値を有する周波数があるか否かを判定する。もし、上限値を超える頻度を有する周波数が無ければ、画像処理装置２１は、ステップＳ１５０で取得された重畳後の振幅スペクトルをそのまま記憶する。一方、上限値（図５の３０１）を超える頻度を有する周波数（図５の３０２）が存在する場合、画像処理装置２１は、重畳後の振幅スペクトルは記憶せずにステップＳ１１０に戻る。
【００５９】
（ステップＳ１７０）
ステップＳ１６０で肯定結果が得られた場合、画像処理装置２１は、速い走査速度に対応するｇ（ｘ、ｙ）に窓関数を施して得た画像ｇ′（ｘ、ｙ）の水平方向（Ｘ方向）の１ライン分の画像ｇ′（ｔ）毎にフーリエ変換し、Ｇ（ｓ）を得る。
【００６０】
（ステップＳ１８０）
画像処理装置２１は、劣化関数Ｈ-1（ｓ）を下記の式３により求める。
［数３］
Ｈ-1（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／Ｇ（ｓ）      …（式３）
【００６１】
（ステップＳ１９０）
画像処理装置２１は、前ループのステップＳ１９０で求めた振幅スペクトルの劣化関数と現ループのステップＳ１８０で求めた劣化関数を平均化した劣化関数ΣＨ-1（ｓ）／ｎを求めて記憶する。ここで、ΣＨ-1（ｓ）は前ループ及び現ループで求めた全ての劣化関数の加算値を表し、ｎは劣化関数を加算した回数（ループの数）を示す。なお、平均化により過去の全ての算出結果を反映した劣化関数を得ることができる。
【００６２】
（ステップＳ２００）
画像処理装置２１は、ΣＨ-1（ｓ）／ｎをフーリエ逆変換し、ｈ-1（ｔ）を得る。ここで、ｈ-1（ｔ）は、実画像空間上での劣化画像に対する修復関数であり、ｈ-1（ｔ）を劣化画像データｇ（ｔ）に乗じることで劣化を修復することができる。
【００６３】
（ステップＳ２１０）
画像処理装置２１は、ｈ-1（ｔ）の振幅が０に収束するまでの値を、補正１次元フィルタの重み係数として設定し、補正１次元フィルタを作成する。
【００６４】
(ステップＳ２２０)
画像処理装置２１は、ステップＳ２１０で作成された補正１次元フィルタを再設定する。以上の処理手順を繰り返すことにより、操作者が観察を行う一連の過程の間に補正１次元フィルタの生成と再設定処理を組み込むことができ、装置の状況が変化したとしても常に適正な補正１次元フィルタを提供することが可能となる。
【００６５】
（まとめ）
以上のように本実施例によれば、実施例１の技術効果に加え、装置の使用中における補正１次元フィルタの自動更新を実現することができる。これにより、電子顕微鏡装置を長期に使用する場合にも常に最適な補正１次元フィルタを適用し続けることができる。
【００６６】
［他の実施例］
本発明は、上述した実施例の構成に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。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、一部の実施例について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必要は無い。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、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、各実施例の構成に他の構成を追加し、又は、各実施例の一部構成を他の構成で置換し、又は各実施例の一部構成を削除することも可能である。
【００６７】
また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、それぞれの機能を実現するプログラムをプロセッサが解釈して実行することにより実現しても良い。すなわち、各構成等をソフトウェアにより実現しても良い。この場合、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、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。
【００６８】
また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【００６９】
１…電子銃、２…電子線、３…収束レンズ、４…対物レンズ、５…試料、６…偏向コイル、７…偏向制御回路、８…制御入力装置、９…ＣＰＵ、１０…試料台、１１…二次信号、１２…検出器、１３、１４、１５…増幅器、１６…切替機、１７…アナログデジタル変換器、１８、２３…フレームメモリ、１９…画像表示装置、２０、２４…スイッチ、２１…画像処理装置、２２…フィルタリング部。
【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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【国際調査報告】
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