JP2014116207A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ＳＥＭを熟知していないユーザーが画質の良否を容易に判断でき、より高い性能で装置を使える技術を提供することにある。
【解決手段】本発明は、荷電粒子源から放出された荷電粒子線を集束して試料に照射し、試料像を形成する荷電粒子線装置である。荷電粒子線装置は、入力された観察条件に基づいて予め用意されている基準画像を処理して、仮想試料像を作成する計算部と、前記観察条件に基づいて前記試料を撮像した実試料像と、前記仮想試料像とを表示する表示部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子線装置に関し、操作者の操作スキルの程度に依らず装置の最高性能を安定して運用できる技術に関する。

荷電粒子線装置の一例として、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）がある。従来のＳＥＭおよびその関連装置では、異なる複数の観察条件で撮像した画像を表示して選択させることで、ユーザーが求める特徴を持つ画像を取得することを補助していた。

特許文献１では、観察条件、例えばスポットサイズ、加速電圧、コントラスト、ブライトネス等の特徴を選択する設定部と、取得したい画像特徴条件を選択する選択部とを備え、ユーザーが選択した画像特徴条件に応じて顕微鏡の条件を設定して画像を取得する電子顕微鏡が開示されている。特許文献１に開示された技術によれば、ユーザーが、走査形電子顕微鏡の知識が乏しい場合でも、所望の特徴ある像を取得する条件を選択できる。

特開２００４−２２０９８７号公報

特許文献１の技術で取得された画像の画質は、フォーカスやスティグマなどの調整の良否、または装置の状態によって大きく変化する。しかしながら、経験が乏しいユーザーは設定された条件に期待される画質を予想できないため、選択条件、調整、あるいは装置状態の良否を判断できない。

現在、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）ユーザーの裾野が広がり、ＳＥＭを熟知していないユーザーがＳＥＭを使用する場合が増えている。ＳＥＭを熟知していないユーザーや初心者は、自身によって設定した観察条件で得られる装置性能の知見が無い。したがって、得られたＳＥＭ像のシャープネスやＳ／Ｎ比などが正常か異常かの区別がつかない。このことは、軸調整や像調整のスキルが不十分であることと合わせて、本来の性能を出しきれない要因となっている。

また別の原因として、ＳＥＭ像のシャープネス、Ｓ／Ｎ比、焦点深度などの性能が互いにトレードオフの関係を持つことが挙げられる。例えば、焦点深度を最適な条件に設定した場合、シャープネスやＳ／Ｎがどの程度劣化するかを、初心者ユーザーは把握できない。この結果、本来得られるはずの「最も良い画像」に改善しようとする意識が生まれにくい。

本発明は、ＳＥＭを熟知していないユーザーが画質の良否を容易に判断でき、より高い性能で装置を使える技術を提供することにある。

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、荷電粒子源から放出された荷電粒子線を集束して試料に照射し、試料像を形成する荷電粒子線装置であって、入力された観察条件に基づいて予め用意されている基準画像を処理して、仮想試料像を作成する計算部と、前記観察条件に基づいて前記試料を撮像した実試料像と、前記仮想試料像とを表示する表示部と、を備える荷電粒子線装置が提供される。

本発明によれば、設定された観察条件における実際の実試料像と、設定された観察条件における仮想試料像とが表示されるため、データが改善できる余地があるかどうかをユーザーが判断できる。したがって、ユーザーの操作スキルの程度にかかわらず、より高い性能で装置を使えるようになる。

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、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係る走査型電子顕微鏡の概略図である。 本発明の実施例に係る計算手段の構成の一例を示す図である。 本発明の実施例における観察画像表示および限界画像表示の処理の流れを説明する図である。 本発明の実施例における観察条件の入力ＧＵＩである。 本発明の実施例において実際の試料観察像と限界画像とを表示した画面の一例である。

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。

荷電粒子線装置は、電子や陽イオンなどの電荷をもつ粒子（荷電粒子）を電界で加速し、試料に照射する装置である。荷電粒子線装置は、試料と荷電粒子との相互作用を利用して、試料の観察、分析、加工などを行う。荷電粒子線装置の例として、電子顕微鏡、電子線描画装置、イオン加工装置、イオン顕微鏡などが挙げられる。本発明は、これらの荷電粒子線装置に適用可能である。以下では、荷電粒子線装置の一例として走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）を説明する。なお、本発明は、荷電粒子線装置だけでなく、可視光を照射して反射光による像を利用する光学顕微鏡においても同様に実施可能である。

＜走査型電子顕微鏡の構成＞
以下、試料の微細形状や物質コントラストを観察する走査型電子顕微鏡における実施例について説明する。図１は本発明の実施例に係る走査型電子顕微鏡の概略図である。走査型電子顕微鏡は、電子源と、電子源から放出された一次電子線を集束して試料に照射する光学系と、試料から放出された電子を検出する検出系と、検出系によって検出された信号から試料像を形成する画像処理系と、を備える。以下にこれらの構成要素について説明する。

走査型電子顕微鏡は、陰極１と、第一陽極２と、第二陰極４と、第一集束レンズ５と、対物レンズ絞り６と、上段偏向コイル１２および下段偏向コイル１３と、対物レンズ１０と、直交電磁界（ＥＸＢ）装置１５と、試料ステージ１８と、を備える。

また、走査型電子顕微鏡は、制御系として、高電圧制御回路３０と、アライナー制御回路３１と、第一集束レンズ制御回路３２と、第二集束レンズ制御回路３３と、偏向制御回路３４と、対物レンズ制御回路３５と、ＣＣＤ信号制御回路３６と、試料微動制御回路３７と、を備える。各種制御回路３０〜３７は、装置全体を制御するコンピュータ４４に接続され、コンピュータ４４を介して制御される。

コンピュータ４４は、表示装置３８と、表示装置３８上に表示される観察画面を画像情報として取得するための画像取得手段３９と、画像処理手段４０と、観察画像に対して種々の計算をするための計算手段４１と、観察画像や計算結果を保存するための記憶手段（内部メモリ及びハードディスクなど）４２と、観察条件などを入力するための入力手段４３と、を備える。ここで、画像処理手段４０は、プロセッサ等の演算装置に対応するものである。なお、計算手段４１は、回路などのハードウェアによって実現してもよいし、計算手段４１の処理をプログラムコードとして記憶手段４２に格納して、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してもよい。

図１の走査型電子顕微鏡においては、陰極１と第一陽極２に印加される電圧Ｖ１によって陰極１から一次電子線３が放出される。陰極１から放出された一次電子線３は、第二陰極４に印加される電圧Ｖａｃｃにより加速されて、後段の電磁レンズ系に進行する。加速電圧Ｖａｃｃおよび電圧Ｖ１は、高電圧制御回路３０によって制御される。

次に、一次電子線３は、第一集束レンズ制御回路３２によって制御された第一集束レンズ５で収束される。そして、一次電子線３は、対物レンズ絞り６で電子線の試料照射電流が制限される。ここで、一次電子線３は、対物レンズ絞り６で電子線の試料照射電流が制限されるが、電子線の中心を対物レンズ絞り６の孔中心へ通過させるために、図示しない電子線中心軸調整用アライナーと、対物レンズ絞り６上で電子線を走査するための電子線中心調整用偏向器が設けられている。

さらに、一次電子線３は、第二集束レンズ制御回路３３によって制御される第二収束レンズ９で再び収束される。一次電子線３は、対物レンズ１０によって試料１１に対して細く絞られ、さらに、一次電子線３は、上段偏向コイル１２および下段偏向コイル１３によって試料１１上を二次元的に走査される。ここで、対物レンズ１０は、対物レンズ制御回路３５によって制御され、上段偏向コイル１２および下段偏向コイル１３は、偏向制御回路３４によって制御される。

ここで、第一集束レンズ５と第二収束レンズ９を制御することにより、一次電子線３の開き角を任意に変更できる。また、他の開き角の変更手段として、対物レンズ絞り６の絞り穴径を変更することも可能である。例えば、対物レンズ絞り６が設けられる板に複数の穴径の絞り穴を作成する。この構成によれば、アクチュエータにより板を移動させ、穴径の位置を変更することにより、開き角の変更が可能となる。

また、試料ステージ１８は試料１１を保持したまま３次元に移動可能であり、上下方向への移動によりワーキングディスタンスの変更が可能である。なお、試料ステージ１８の制御は、試料微動制御回路３７によって制御される。

試料１１における一次電子線３の照射点からは、０ｅＶより大きく、一次電子のエネルギー以下のエネルギーを持つ信号電子１４が放出される。信号電子１４は、対物レンズ１０の上部に配置された直交電磁界（ＥＸＢ）装置１５によって一次電子線３に軸ずれを起こすことなく引き上げられる。信号電子１４は、検出器１６によって検出され、検出された信号は、図示しない増幅器で増幅される。検出器１６はＣＣＤ信号制御回路３６によって制御される。

増幅器によって増幅された電子の信号は、コンピュータ４４を介して表示装置３８の画面に試料の拡大像として表示される。

なお、図１には示されていないが、一次電子線３が試料１１で反射した信号電子１４を検出器１６とは別の検出器を使って検出してもよい。また、対物レンズ１０の近辺に電極を設置し、検出器１６では検出されない電子をその電極によって収集して、別の検出器を使って検出してもよい。

コンピュータ４４は、入力手段４３を介してユーザーから入力された観察条件に応じて各種制御回路３０〜３７を制御する。コンピュータ４４は、画像取得手段３９を制御することにより、入力された観察条件において検出器１６によって検出された信号を処理して、試料１１の観察画像を画像情報として取得する。その後、コンピュータ４４は、表示装置３８上に試料１１の観察画像を表示する。ここでの観察条件として、加速電圧、ワークディスタンス（ＷＤ）、倍率、一次電子線３のプローブ電流、開き角、フォーカス、画像のピクセルサイズのいずれかの条件、あるいはそれらの組み合わせを設定できる。なお、設定できる観察条件は、これらに限定されず、各種制御回路３０〜３７で制御できる種々のパラメータを採用することができる。また、別の例として、観察条件は、「焦点深度優先」、「分解能優先」など複数のモードを備えており、ユーザーが複数のモードから選択するようにしてもよい。

図２は、本実施例における計算手段４１の構成を示す。計算手段４１は、限界画像作成部５１と、シャープネス計算部５２と、比較部５３とを備える。本実施例の特徴として、コンピュータ４４は、画像処理手段４０、計算手段４１の限界画像作成部５１、および記憶手段４２を制御して、ユーザーによって入力された観察条件で期待される限界画像を作成する。ここで、「限界画像」とは、ユーザーによって入力された観察条件において標準試料を撮像した際の仮想試料像であり、入力された観察条件において標準試料を撮像した際の最適画像である。例えば、限界画像は、フォーカスやスティグマなどの調整が適切であり、装置の状態が正常である場合にその観察条件で得られる最適な画像を想定している。

「標準試料」とは、実際に観察する実試料（試料１１）とは別の試料であり、限界画像を作成するために予め用意されている、基準となる試料である。なお、標準試料と実試料とが同一の試料である必要はない。以下で詳述するが、本実施例では、標準試料を当該荷電粒子線装置で撮像した画像を基準画像とする。限界画像は、後述するボケ量をもとに基準画像を処理して作成される仮想試料像である。なお、標準試料に対して取得した基準画像は、コンピュータ４４の記憶手段４２に予め格納されていてもよいし、限界画像作成時にコンピュータ４４に入力されてもよい。

本実施例では、コンピュータ４４は、入力された観察条件における実際の試料観察像（実試料像）と、入力された観察条件での限界画像（仮想試料像）とを表示画面３８上に表示する。これにより、ユーザーは、実際の試料観察像と限界画像とを表示装置３８上で同時に見て比較することができ、画像の良否を判断できる。したがって、ユーザーは、フォーカスやスティグマなどの調整や、装置の状態の再調整を行うことで、装置の最高性能を利用できるようになる。ここで、「装置の状態」とは、観察条件以外で画像が不鮮明になる要因を意味し、電子源の劣化やカラムの汚染、電気系統の異常などの様々な要因を意味する。すなわち、ユーザーは、装置の異常等も判断することが可能となる。

なお、表示画面３８上に表示される２つの画像は、入力された観察条件における実試料（試料１１）の実際の試料観察像と、入力された観察条件における標準試料の限界画像の組み合わせであるが、この組み合わせに限定されない。例えば、装置の状態を判断するという意味では、入力された観察条件における標準試料での実際の試料観察像と、入力された観察条件における標準試料での限界画像の組み合わせでもよい。

＜観察画像および限界画像の表示処理＞
図３は、本実施例における観察画像表示および限界画像表示の処理の流れを説明する図である。図３（ａ）は、観察条件を入力した後に限界画像を生成する例である。

図３（ａ）に示すように、最初に、ステップ６１において、入力手段４３を介して観察条件が入力される。ここでは、ユーザーは、表示装置３８上のＧＵＩを見ながら入力手段４３を使用して観察条件を入力する。

次に、ステップ６２において、入力された観察条件のもとに試料撮像が実行される。ここで、コンピュータ４４は、入力された観察条件に応じて各種制御回路３０〜３７を制御して、試料１１の撮像を実行する。コンピュータ４４は、画像取得手段３９を制御することにより、入力された観察条件における試料１１の観察画像を画像情報として取得する。なお、コンピュータ４４は、ステップ６２で取得された実際の試料観察像を記憶手段４２へ格納する。

一方で、ステップ６３において、入力された観察条件に基づいて、限界画像の生成が実行される。ここでは、コンピュータ４４は、画像処理手段４０、計算手段４１の限界画像作成部５１、および記憶手段４２を制御して、入力された観察条件で期待される限界画像を作成する。このとき、計算手段４１の限界画像作成部５１は、ステップ６１で入力された観察条件における画像ぼけ量を計算する。「ぼけ量」とは、電子光学に基づく軌道計算により求められるぼけ量であり、当該技術分野で知られている既存の手法で求めることができる。ここで、計算手段４１の限界画像作成部５１は、予め用意された基準となる標準試料を撮像して取得した理想的な画像（基準画像）を使用する。計算手段４１の限界画像作成部５１は、ぼけ量をもとに、基準画像をぼかし処理して、入力された観察条件で期待される限界画像を生成する。ぼかし処理はコンボリューション処理などを用いる。なお、コンピュータ４４は、ステップ６３で生成された限界画像を記憶手段４２へ格納する。

次に、ステップ６５において、コンピュータ４４は、ステップ６２で取得された実際の試料観察像と、ステップ６３で生成された限界画像とを記憶手段４２から取得し、実際の試料観察像と限界画像とを表示装置３８上に同時に表示する。これらの画像は、予め指定されたタイミングで表示する。この表示のタイミングは、装置で実際の試料観察像を取得した直後でもよい。また、限界画像に関しては、実際の試料観察像を取得する前に表示されてもよい。

ここでは、ステップ６１で入力された観察条件に対して、ステップ６２及びステップ６３を並行に実行し、ステップ６２で取得された実際の試料観察像と、ステップ６３で生成された限界画像とを同時に実施する例を示しているが、これに限定されない。ステップ６２とステップ６３を別のタイミングで実施した後に、実際の試料観察像と限界画像とを同時に表示してもよい。したがって、コンピュータ４４は、実際の試料観察像と限界画像とを表示するタイミングを任意に設定するための設定手段を備えていてもよい。これにより、ユーザーの希望に合わせて表示タイミングを適宜変更することが可能となる。

また、ステップ６２とステップ６３を別のタイミングで実施する場合には、観察条件の入力ステップは、それぞれに別のＧＵＩ等の入力手段を用いてもよいし、同一の入力手段を用いてもよい。

なお、ステップ６３において計算される画像ぼけ量は、種々の観察条件とぼけ量との関係が格納されているぼけ量テーブルからロードするようにしてもよい。ぼけ量テーブルは、予め種々の観察条件で撮像した試料像を評価し、且つ種々の観察条件とぼけ量との関係を調べることにより作成することができる。この場合、作成されたぼけ量テーブルは、記憶手段４２に格納されている。この構成によれば、予めぼけ量が計算されているため、限界画像作成時にコンピュータ４４での計算量を減らすことが可能である。

図３（ｂ）は、予め限界画像が記憶されている例である。図３（ｂ）において、図３（ａ）と同じステップについては同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。この例では、コンピュータ４４が、計算手段４１によって作成された複数の仮想試料像を観察条件と対応させて格納する所定の記憶手段（限界画像メモリ）を更に備える。

図３（ｂ）の例では、図３（ａ）のステップ６３の代わりに、ステップ６４を実行する。ステップ６４の前提として、予め種々の観察条件で撮像した標準試料を評価し、種々の観察条件とぼけ量との関係を求めておく。そして、標準試料から得られた画像を様々なぼけ量でぼかし処理をしておき、種々の観察条件とそれに対応する限界画像とが限界画像メモリに保存されている。ステップ６４においては、計算手段４１が、入力された観察条件に対応する限界画像を限界画像メモリから取得する。ステップ６５では、コンピュータ４４が、ステップ６２で取得された実際の試料観察像と、ステップ６４で取得された限界画像とを表示装置３８上に同時に表示する。この構成によれば、予め限界画像が用意されているため、コンピュータ４４での計算量を減らすことが可能である。

なお、上述の例では、標準試料の実際のＳＥＭ像を基準画像とし、この基準画像を使用して限界画像が作成される。しかしながら、限界画像の作成手法は、これに限定されない。例えば、実際のＳＥＭ像を用いずに、既存の画像描画ソフトなどでシャープな理想画像を基準画像として作成し、この理想画像をぼけ量をもとにぼかし処理をして限界画像を作成してもよい。また、別の例として、このときの理想画像は、標準試料の実際のＳＥＭ像をデジタル処理して二値化したものでもよい。このような基準画像は、試料の構造や状態などの要因を排除して、装置の状態のみを調べる場合に適している。

＜観察条件の入力画面＞
図４は、観察条件の入力ＧＵＩの実施例を示す。観察条件の入力ＧＵＩは、観察条件の項目を選択するための複数のラジオボタン７３と、観察条件の条件を入力するための複数の条件入力欄７１と、観察条件の条件を設定するための設定つまみ７２とを備える。

例えば、ユーザーが、条件入力欄７１に直接数値を入力することにより、観察条件を設定することができる。数値の入力が終了すると、入力された観察条件に基づいた試料像が撮像されると同時に、限界画像が生成される。その後、実際の試料観察像と限界画像の両方の画像が、ＬＥＤディスプレイなどの表示装置３８に表示される。

また、ユーザーは、設定つまみ７２を左右に動かすことによって、観察条件を連続的に変化させることができる。このとき、ラジオボタン７３を押下した条件について、設定つまみ７２の操作によって数値を設定できる。例えば、ラジオボタン７３を「フォーカス」に設定した上で、設定つまみ７２を左右にスライドさせると、設定つまみ７２のスライドに応じてフォーカスの数値が変化する。フォーカスの設定が終了すると、設定されたフォーカス条件による実際の試料観察像が表示装置３８に表示され、さらに、設定されたフォーカスにおける限界画像が表示装置３８に表示される。

＜実際の試料観察像と限界画像の画面表示＞
図５は、実際の試料観察像と限界画像とを表示した画面である。表示画面８１は、ＳＥＭ画像表示ウィンドウ８２と、理想画像表示ウィンドウ８４と、現在ＳＥＭ画像シャープネス値表示欄８６と、理想画像シャープネス値表示欄８７とを備える。

ＳＥＭ画像表示ウィンドウ８２には、設定された観察条件における実際のＳＥＭ画像８３が表示される。一方で、理想画像表示ウィンドウ８４には、設定された観察条件における理想ＳＥＭ画像（限界画像）８５が表示される。ユーザーは、現在のＳＥＭ画像８３と理想ＳＥＭ画像８５を同時に見ながら、画像の優劣を比較することができる。

ユーザーが画像の優劣を比較するのを容易にするために、表示画面８１には、画像の鮮明さを示す数値（シャープネス）が表示されてもよい。図２に示すように、計算手段４１は、画像のシャープネスを数値として算出するシャープネス計算部５２を備える。シャープネス計算部５２は、記憶手段４２に保存されている現在のＳＥＭ画像８３と理想ＳＥＭ画像８５を用いてシャープネスを演算し、算出されたシャープネス値を表示装置３８上の表示画面８１に表示する。画像のシャープネスを数値化する上では、画像をフーリエ変換して得られる空間周波数をもとにしたシャープネス値を用いても良いし、画像中のパターンの明暗の勾配からシャープネス値を算出しても良い。

図５において、現在ＳＥＭ画像シャープネス値表示欄８６には、現在のＳＥＭ画像８３のシャープネス値が表示され、理想画像シャープネス値表示欄８７には、理想ＳＥＭ画像（限界画像）８５のシャープネス値が表示される。この構成によれば、ユーザがシャープネスという数値によって画像の優劣を判断することが可能になる。

また、図２に示すように、計算手段４１は、現在のＳＥＭ画像８３の画像の鮮明さを示すシャープネスと、理想ＳＥＭ画像８５の画像の鮮明さを示すシャープネスとを比較する比較部５３を備えてもよい。例えば、比較部５３は、２つのシャープネスの比較結果を出力してもよい。比較部５３は、２つのシャープネスの差が所定の閾値未満であれば、理想に近い状態で現在のＳＥＭ画像８３が得られていることを表示画面８１に表示し、そうでない場合は、理想から離れた状態で現在のＳＥＭ画像８３が得られていることを表示画面８１に表示する。したがって、入力された観察条件において最適に近い画像が得られているかを自動的に判定して、ユーザーに提示することが可能となる。

図５では、現在のＳＥＭ画像８３と理想ＳＥＭ画像８５とが同時に表示される画面のみを示しているが、表示画面８１からサポート機能にリンクするように構成してもよい。ここで、サポート機能とは、フォーカスやスティグマなどの調整や、装置の状態の再調整など、ユーザーが行うべき調整の候補を提示するような機能である。これにより、ユーザーが画質の改善の方法を知りたいと思ったときに、サポート機能を用いて調整の候補を知ることができる。

本実施例では、ＳＥＭの観察条件（加速電圧、ＷＤ、撮影倍率または画素サイズなど）に対応して、その装置で得られる限界画像を表示する。画像性能がプローブ電流にも大きく依存する場合は、プローブ電流も考慮する。画面には、実際の試料観察像と限界画像とが同時に表示されるため、ユーザーは、実際の試料観察像と、設定された観察条件における最適な画像とを容易に比較することができる。このとき、実際の試料観察像と、設定された観察条件における最適な画像とを比較できるため、データが改善できる余地があるかどうかをユーザーが判断できる。このことは、ユーザーにデータを改善したいと思わせるきっかけを与えることができる。

したがって、ユーザーは、フォーカスやスティグマなどの調整や、装置の状態の再調整を行うことで、装置の最高性能を利用できるようになる。すなわち、本実施例によれば、走査型電子顕微鏡の操作スキルの程度にかかわらず、より高い性能で装置を使えるようになる。

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。

例えば、実際の試料観察像と仮想試料像とを比較可能にするという点においては、本実施例の計算手段４１は、少なくとも限界画像作成部５１を備えていればよい。本実施例では、計算手段４１が、シャープネス計算部５２および比較部５３も備えているが、これはより好ましい形態であり、図２の一部（すなわち、シャープネス計算部５２および比較部５３）を削除して本発明を構成することが可能である。

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。

１ 陰極
２ 第一陽極
３ 一次電子線
４ 第二陰極
５ 第一集束レンズ
６ 対物レンズ絞り
７ 電子線中心軸調整用アライナー
８ 電子線中心調整用偏向器
９ 第二収束レンズ
１０ 対物レンズ
１１ 試料
１２ 上段偏向コイル
１３ 下段偏向コイル
１４ 信号電子
１５ 直交電磁界（ＥＸＢ）装置
１６ 検出器
１７ 増幅器
１８ 試料ステージ
３０ 高電圧制御回路
３１ アライナー制御回路
３２ 第一集束レンズ制御回路
３３ 第二集束レンズ制御回路
３４ 偏向制御回路
３５ 対物レンズ制御回路
３６ ＣＣＤ信号制御回路
３７ 試料微動制御回路
３８ 表示装置（画面）
３９ 画像取得手段
４０ 画像処理手段
４１ 計算手段
４２ 記憶手段
４３ 入力手段
４４ コンピュータ
５１ 限界画像作成部
５２ シャープネス計算部
５３ 比較部
６１ 観察条件入力ステップ
６２ 試料撮像ステップ
６３ 限界画像生成ステップ
６４ 限界画像メモリから取得するステップ
６５ 画面表示ステップ
７１ 条件入力欄
７２ 設定つまみ
７３ ラジオボタン
８１ 表示画面
８２ ＳＥＭ画像表示ウィンドウ
８３ 現在のＳＥＭ画像
８４ 理想画像表示ウィンドウ
８５ 理想ＳＥＭ画像
８６ 現在ＳＥＭ画像シャープネス値表示欄
８７ 理想ＳＥＭ画像シャープネス値表示欄

Claims (12)

1. 荷電粒子源から放出された荷電粒子線を集束して試料に照射し、試料像を形成する荷電粒子線装置であって、
   入力された観察条件に基づいて予め用意されている基準画像を処理して、仮想試料像を作成する計算部と、
   前記観察条件に基づいて前記試料を撮像した実試料像と、前記仮想試料像とを表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記基準画像は、前記試料とは別の標準試料を当該荷電粒子線装置で撮像した画像であり、
   前記仮想試料像は、前記観察条件において前記標準試料を撮像した際の最適画像であることを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記計算部は、前記観察条件に基づいてぼけ量を計算し、前記基準画像に対して前記ぼけ量に基づくぼかし処理を実行することにより前記仮想試料像を作成することを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   複数のぼけ量を観察条件と対応させて格納するテーブルを記憶する記憶部を更に備え、
   前記計算部は、ユーザーによって入力された観察条件に対応するぼけ量を前記記憶部から取得し、前記基準画像に対して前記ぼけ量に基づくぼかし処理を実行することにより前記仮想試料像を作成することを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記基準画像は、前記標準試料を当該荷電粒子線装置で撮像した画像を二値化処理した画像であることを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記基準画像は、当該荷電粒子線装置を用いずに予め作成された画像であることを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記計算部によって作成された複数の仮想試料像を観察条件と対応させて格納する記憶部を更に備え、
   前記計算部は、ユーザーによって入力された観察条件に対応する仮想試料像を前記記憶部から取得し、前記表示部は、前記実試料像と、前記記憶部から取得した前記仮想試料像とを表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記観察条件は、加速電圧、ワークディスタンス（ＷＤ）、倍率、プローブ電流、開き角、フォーカス、画像のピクセルサイズのいずれかの条件、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする荷電粒子線装置。
9. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記計算部は、前記実試料像の画像の鮮明さを示す第１の数値と、前記仮想試料像の画像の鮮明さを示す第２の数値とを計算し、
   前記表示部は、前記実試料像及び前記仮想試料像のそれぞれに対応させて、前記第１の数値及び第２の数値を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
10. 請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
    前記計算部は、前記第１の数値と前記第２の数値とを比較し、比較結果を前記表示部に出力することを特徴とする荷電粒子線装置。
11. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    前記観察条件を連続的に変化させながら入力する入力手段を更に備え、
    前記表示部は、前記入力手段によって入力された前記観察条件に応じて、前記実試料像と前記仮想試料像とを表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
12. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    前記実試料像と前記仮想試料像とを前記表示部に表示するタイミングを設定するための設定部を更に備えることを特徴とする荷電粒子線装置。

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