JP2018163822A - 断面観察装置、及び制御方法 - Google Patents

断面観察装置、及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】物体の断面についてそれぞれ異なる観察条件に基づいて取得された複数の断面像同士を容易に比較させることができる断面観察装置を提供すること。【解決手段】断面観察装置は、物体に荷電粒子ビームを照射して物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の当該断面のうちの少なくとも一部の断面に荷電粒子ビームを照射して当該少なくとも一部の断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した断面像情報のそれぞれが表す当該断面毎の断面像を生成し、生成した断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置であって、第１の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す当該断面の断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、第２の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す当該断面の断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示する。【選択図】図３

Description

この発明は、断面観察装置、及び制御方法に関する。
物体の断面に荷電粒子のビームを照射し、当該断面の断面像を取得する技術の研究や開発が行われている。
これに関し、試料に向けて集束イオンビームを照射し、当該試料の断面を露出させる断面露出工程と、当該断面に電子ビームを照射し、当該断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を当該試料の所定方向に沿って、設定間隔毎に繰り返し行い、当該試料の複数の断面像を得る断面加工観察条件であって、当該断面像取得工程において、当該断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件設定で断面像を取得する断面加工観察条件が知られている（特許文献１参照）。
特開２０１５−５０１２６号公報
しかしながら、従来の断面加工観察条件では、試料のある１つの断面についてそれぞれ異なる条件設定で取得された複数の断面像同士を比較することについて考慮されていなかった。その結果、当該断面加工観察条件では、これらの断面像同士を比較する作業に手間と時間を掛かっていた。
そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、物体の断面についてそれぞれ異なる観察条件に基づいて取得された複数の断面像同士を容易に比較することができる断面観察装置、及び制御方法を提供する。
本発明の一態様は、物体に荷電粒子ビームを照射して前記物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の前記断面のうちの少なくとも一部の前記断面に荷電粒子ビームを照射して前記少なくとも一部の前記断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した当該断面像情報のそれぞれが表す前記断面の断面像を生成し、生成した前記断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置であって、互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、前記観察条件のうちの前記第１の条件と異なる第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示部に表示する、断面観察装置である。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記第１三次元像の姿勢と前記第２三次元像の姿勢とを一致させて前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、ユーザーから受け付けた操作に応じて、前記表示部において前記第１三次元像と前記第２三次元像とを重ねずに、前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、ユーザーから受け付けた操作に応じて、前記表示部において前記第１三次元像の位置及び姿勢と前記第２三次元像の位置及び姿勢とを重ねて、前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記第１三次元像として重ねられた前記第１断面像のうちの１つの前記第１断面像が表す前記断面を示す情報をユーザーから受け付けた場合、受け付けた当該情報が示す前記断面を表す前記第１断面像とともに、前記第２三次元像として重ねられた前記第２断面像のうち当該断面を表す前記第２断面像を前記表示部に表示させる、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記表示部に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けた場合、前記第１三次元像の姿勢と前記第２三次元像の姿勢との両方を当該操作に応じた姿勢に変化させる、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記第１断面像を重ね合わせて前記第１三次元像を生成する第１処理と、前記第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記第２断面像を重ね合わせて第２三次元像を生成する第２処理とを並列に行う、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報と、前記第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報とを対応付けた情報を記憶部に記憶し、前記記憶部から当該情報を取得し、取得した当該情報に基づいて前記第１処理と前記第２処理とを行う、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、断面観察装置において、前記第１三次元像における各点と、前記第２三次元像における各点とは、同一の三次元座標系における位置を表す、構成が用いられてもよい。
また、本発明の他の態様は、物体に荷電粒子ビームを照射して前記物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の前記断面のうちの少なくとも一部の前記断面に荷電粒子ビームを照射して前記少なくとも一部の前記断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した当該断面像情報のそれぞれが表す前記断面の断面像を生成し、生成した前記断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置の制御方法であって、互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、前記観察条件のうちの前記第１の条件と異なる第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示部に表示する、制御方法である。
本発明によれば、物体の断面についてそれぞれ異なる観察条件に基づいて取得された複数の断面像同士を容易に比較することができる断面観察装置、及び制御方法を提供することができる。
実施形態に係る断面観察装置１の構成の一例を示す図である。 制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。 制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。 断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 断面観察装置１が行う三次元像表示処理の流れの一例を示すフローチャートである。 表示制御部３６５がステップＳ２４０において表示制御部３６５が備える表示部に表示させる三次元像表示画面の一例を示す図である。 画面ＳＣ１における回転操作を説明するための図である。 図６及び図７に示した三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれを、ユーザーから受け付けた回転操作に応じた回転軸周りに当該回転操作に応じた回転量だけ表示制御部３６５が回転させた状態の一例を示す図である。 図６に示した画面ＳＣ１において断面変更処理が行われた後の画面ＳＣ１の一例を示す図である。 断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理の流れの他の例を示すフローチャートである。
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜断面観察装置が行う処理の概要＞
まず、実施形態に係る断面観察装置１が行う処理の概要について説明する。
断面観察装置１は、物体の複数の断面それぞれの断面像を生成し、生成した複数の断面像に基づく三次元像を表示してユーザーに観察させる装置である。当該断面像は、この一例において、当該断面を表す二次元画像である。当該三次元像は、それぞれが二次元画像である複数の当該断面像を重ね合わせることによって生成される三次元画像である。
断面観察装置１は、物体に荷電粒子ビームを照射して、当該物体の断面を繰り返し露出させる。荷電粒子ビームは、荷電粒子を集束させたビームである。また、断面観察装置１は、露出させた複数の断面のうちの少なくとも一部の断面に荷電粒子ビームを照射して当該断面において発生する二次粒子を検出することにより、当該少なくとも一部の断面のそれぞれを表す断面像情報を取得する。断面観察装置１は、取得した断面像情報に基づいて、当該断面像情報のそれぞれが表す当該断面の断面像を生成する。断面観察装置１は、生成した断面像を表示する。断面観察装置１が生成した断面像は、当該物体を当該断面において切断した切断面において観察可能な内部構造を表している。すなわち、断面観察装置１は、当該切断面において観察可能な内部構造をユーザーに観察させることができる。当該内部構造とは、例えば、当該切断面の化学組成、当該切断面の結晶構造等のことである。
また、断面観察装置１は、生成した複数の断面像を重ね合わせた三次元像を生成する。そして、断面観察装置１は、生成した三次元像を表示する。これにより、断面観察装置１は、物体の立体的（三次元的）な内部構造をユーザーに観察させることができる。
また、断面観察装置１は、互いに異なる複数の観察条件のそれぞれに基づいて、物体の断面を表す断面像情報を取得することができる。すなわち、断面観察装置１は、観察条件を変える毎に、観察条件に応じた内部構造を表す断面像を生成することができる。複数の観察条件のそれぞれは、この一例において、物体の断面に照射する荷電粒子ビームの種類と、検出する二次粒子等の種類との組み合わせによって互いに区別される。
ここで、断面観察装置１と異なる断面観察装置Ｘ（例えば、従来の断面観察装置）では、複数の観察条件のそれぞれに応じた断面像を生成することができたとしても、それらの断面像同士を比較することについて考慮されていなかった。このため、断面観察装置Ｘでは、ユーザーは、それらの断面像同士を比較する作業に手間と時間を掛けなければならなかった。
そこで、この一例における断面観察装置１は、互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す断面であって試料Ｓの断面の断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、当該観察条件のうちの第１の条件と異なる第２の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す当該断面の断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示部に表示する。これにより、断面観察装置１は、物体の断面についてそれぞれ異なる観察条件に基づいて取得された複数の断面像同士を容易に比較することができる。
以下では、断面観察装置１が断面像情報を取得する断面像情報取得処理と、断面観察装置１が第１三次元像とともに第２三次元像を表示する三次元像表示処理とについて詳しく説明する。なお、以下では、一例として、物体が試料Ｓである場合について説明する。試料Ｓは、例えば、導電性の試料である。なお、試料Ｓは、これに代えて、絶縁性の試料であってもよく、半導電性の試料（半導体試料）であってもよい。また、物体は、試料Ｓに代えて、他の物体であってもよく、例えば、生物を構成する細胞、骨等の生体であってもよい。
＜断面観察装置における複数の観察条件＞
以下、断面観察装置１における複数の観察条件について説明する。複数の観察条件には、例えば、ＳＩＭ（Scanning Ion Microscope）像観察条件と、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像観察条件と、ＢＳＥ（Back Scattering Electron）像観察条件と、ＥＤＳ（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）マップ観察条件と、ＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）マップ観察条件との５つの観察条件が含まれる。すなわち、断面観察装置１は、試料Ｓの断面を表す断面像情報を、これら５つの観察条件のそれぞれに基づいて取得することができる。なお、複数の観察条件には、これら５つの観察条件の一部又は全部に代えて、他の観察条件が含まれる構成であってもよい。また、複数の観察条件の数は、２つ以上であれば如何なる数であってもよい。
ＳＩＭ像観察条件は、荷電粒子ビームとして集束イオンビームを使い、二次粒子の検出として二次電子の検出を行う条件である。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち集束イオンビームによって散乱された散乱電子等のことである。断面観察装置１は、ＳＩＭ像観察条件に基づいて物体の断面の断面像を生成する場合、当該断面像としてＳＩＭ像を生成する。
ＳＥＭ像観察条件は、荷電粒子ビームとして電子ビームを使い、二次粒子の検出として二次電子の検出を行う条件である。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち電子ビームによって散乱された散乱電子等のことである。断面観察装置１は、ＳＥＭ像観察条件によって物体の断面の断面像を生成する場合、当該断面像としてＳＥＭ像を生成する。
ＢＳＥ像観察条件は、荷電粒子ビームとして電子ビームを使い、二次粒子の検出として二次電子の検出を行う条件である。当該二次電子は、電子ビームに含まれる電子のうち試料Ｓによって反射された反射電子等のことである。断面観察装置１は、ＢＳＥ像観察条件によって物体の断面の断面像を生成する場合、当該断面像としてＢＳＥ像を生成する。
ＥＤＳマップ観察条件は、荷電粒子ビームとして電子ビームを使い、二次粒子の検出としてＸ線の検出を行う条件である。断面観察装置１は、ＥＤＳマップ観察条件によって物体の断面の断面像を生成する場合、当該断面像としてＥＤＳマップを生成する。
ＥＢＳＤマップ観察条件は、荷電粒子ビームとして電子ビームを使い、二次粒子の検出として二次電子の強度分布（回折図形）、すなわちＥＢＳＤパターンの検出を行う条件である。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち電子ビームによって散乱された散乱電子等のことである。断面観察装置１は、ＥＢＳＤマップ観察条件によって物体の断面の断面像を生成する場合、当該断面像としてＥＢＳＤマップを生成する。
＜断面観察装置の構成＞
以下、断面観察装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る断面観察装置１の構成の一例を示す図である。
断面観察装置１は、荷電粒子顕微鏡１０と、制御装置３０と、表示装置３５を備える。なお、この一例における断面観察装置１では、荷電粒子顕微鏡１０と、制御装置３０と、表示装置３５とのそれぞれが別体に構成されているが、これに代えて、荷電粒子顕微鏡１０と、制御装置３０と、表示装置３５との一部又は全部が一体に構成されてもよい。
荷電粒子顕微鏡１０は、例えば、集束イオンビーム（ＦＩＢ（Focused Ion Beam））鏡筒１１と、電子ビーム（ＥＢ（Electron Beam））鏡筒１２と、試料室１３を備える。
集束イオンビーム鏡筒１１は、予め決められた種類のイオンを集束させた集束イオンビームＢ１を照射する。集束イオンビーム鏡筒１１は、例えば、イオン源（例えば、イオン銃）と、イオン加速部と、イオン照射部とを備える。イオン源は、イオンを発生させる。イオン加速部は、イオン源が発生させたイオンに対してイオン加速方向に電場を印加し、当該イオンを加速させる。イオン加速方向は、集束イオンビーム鏡筒１１の中心軸に沿った方向であって集束イオンビーム鏡筒１１のイオン源から集束イオンビーム鏡筒１１の集束イオンビームＢ１が出射する出射口に向かう方向である。イオン照射部は、静電レンズを備え、イオン加速部によって加速されたイオンに、当該静電レンズによって電場を印加し、当該イオンを集束させる。そして、イオン照射部は、集束させたイオンを集束イオンビームＢ１として当該出射口から所定の照射領域に照射する。照射領域については、後述する。なお、当該静電レンズは、加速型であってもよく、減速型であってもよい。また、イオン照射部は、磁場レンズを備え、イオン加速部によって加速されたイオンに、当該磁場レンズによって磁場を印加し、当該イオンを集束させる構成であってもよい。
集束イオンビーム鏡筒１１は、試料室１３内に収容されている。試料室１３には、試料Ｓを載置する試料台であるステージ１４と、制御装置３０からの要求に応じてステージ１４の位置及び姿勢を変化させるステージ駆動部が備えられている。ステージ１４の位置は、この一例において、三次元座標系１１Ｃにおける位置であって三次元座標系１４Ｃの原点の位置によって表される。また、ステージ１４の姿勢は、三次元座標系１１Ｃの各座標軸に対する方向であって三次元座標系１４Ｃの各座標軸の方向によって表される。三次元座標系１１Ｃとは、集束イオンビーム鏡筒１１の予め決められた位置に対応付けられた三次元座標系のことである。当該予め決められた位置は、例えば、集束イオンビーム鏡筒１１の重心の位置である。図１では、図が煩雑になるのを防ぐため、三次元座標系１１Ｃの原点の位置が、当該重心の位置からずらされている。なお、当該予め決められた位置は、これに代えて、集束イオンビーム鏡筒１１に対応付けられた他の位置であってもよい。集束イオンビーム鏡筒１１が試料室１３内において固定されて動かないため、三次元座標系１１Ｃの原点の位置、及び三次元座標系１１Ｃの各座標軸の方向は、固定されて動かない。三次元座標系１４Ｃとは、ステージ１４の上面の中心に対応付けられた三次元座標系のことである。このため、三次元座標系１４Ｃは、ステージ１４が動いた場合、ステージ１４とともに動く。図１では、図が煩雑になるのを防ぐため、三次元座標系１４Ｃの原点の位置が、当該中心の位置からずらされている。
ここで、この一例では、三次元座標系１１ＣにおけるＺ軸方向は、集束イオンビーム鏡筒１１の中心軸方向と一致している。また、三次元座標系１１ＣにおけるＸ軸方向は、当該Ｚ軸方向と直交する方向であって集束イオンビーム鏡筒１１から電子ビーム鏡筒１２に向かう方向と一致している。また、三次元座標系１１ＣにおけるＹ軸方向は、当該Ｘ軸方向及び当該Ｚ軸方向と一致している。なお、三次元座標系１１ＣにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれは、これに代えて、他の方向と一致する構成であってもよい。
集束イオンビーム鏡筒１１は、ステージ１４の位置及び姿勢が、予め決められた基準となる位置及び姿勢である基準位置及び基準姿勢と一致している場合において、集束イオンビーム鏡筒１１の中心軸がステージ１４の上面と直交する位置に設置される。以下では、説明を簡略化するため、ユーザーがステージ１４の位置及び姿勢を基準位置及び基準姿勢から変化させない場合について説明する。
ここで、この一例では、三次元座標系１４ＣにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれは、ステージ１４の位置及び姿勢が基準位置及び基準姿勢と一致している場合、三次元座標系１１ＣにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれと一致する。なお、三次元座標系１４ＣにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれは、当該場合において、これに代えて、他の方向と一致する構成であってもよい。
また、集束イオンビーム鏡筒１１は、集束イオンビームＢ１を前述の照射領域に照射可能な位置に設置される。この照射領域は、ステージ１４の位置及び姿勢が基準位置及び基準姿勢と一致している場合におけるステージ１４の上面に沿った平面上に設定される平面領域である。以下では、一例として、照射領域が、当該場合におけるステージ１４の上面の内側に設定される領域である場合について説明する。なお、照射領域は、これに代えて、当該場合におけるステージ１４の上面の一部又は全部を含む範囲に設定される領域であってもよい。また、照射領域は、常に固定されており、ステージ駆動部がステージ１４の位置及び姿勢を変化させた場合であっても、ステージ１４の上面とともに動くわけではない。すなわち、ステージ駆動部は、ステージ１４の位置及び姿勢を変化させることにより、ステージ１４の上面に載置された試料Ｓを照射領域に対して相対的に並進又は傾斜させることができる。
電子ビーム鏡筒１２は、電子を集束させた電子ビームＢ２を照射する。電子ビーム鏡筒１２は、例えば、電子源（例えば、電子銃）と、電子加速部と、電子照射部とを備える。電子源は、電子を発生させる。電子加速部は、電子源が発生させた電子に対して電子加速方向に電場を印加し、当該電子を加速させる。電子加速方向は、電子ビーム鏡筒１２の中心軸に沿った方向であって電子ビーム鏡筒１２の電子源から電子ビーム鏡筒１２の電子ビームＢ２が出射する出射口に向かう方向である。電子照射部は、静電レンズを備え、電子加速部によって加速された電子に、当該静電レンズによって電場を印加し、当該電子を集束させる。そして、電子照射部は、集束させた電子を電子ビームＢ２として当該出射口から照射する。なお、当該静電レンズは、加速型であってもよく、減速型であってもよい。また、電子照射部は、磁場レンズを備え、電子加速部によって加速された電子に、当該磁場レンズによって磁場を印加し、当該電子を集束させる構成であってもよい。
また、電子ビーム鏡筒１２は、図示しない鏡筒内反射電子検出器を備えている。鏡筒ない反射電子検出器は、前述の反射電子を二次電子として検出する。鏡筒内反射電子検出器は、検出した当該二次電子を示す情報を含む信号を制御装置３０に出力する。当該二次電子を示す情報は、当該反射電子の数を示す情報である。
電子ビーム鏡筒１２は、集束イオンビーム鏡筒１１とともに試料室１３内に収容されている。電子ビーム鏡筒１２は、ステージ１４の位置及び姿勢が基準となる基準位置及び基準姿勢と一致している場合において、電子ビーム鏡筒１２の中心軸がステージ１４の上面に対して所定角度傾く位置に設置される。また、電子ビーム鏡筒１２は、電子ビームＢ２を前述の照射領域に照射可能な位置に設置される。なお、電子ビーム鏡筒１２は、電子ビーム鏡筒１２の中心軸に沿った方向であって電子ビーム鏡筒１２の電子源から電子ビーム鏡筒１２の電子ビームＢ２が出射する出射口に向かう方向と、集束イオンビーム鏡筒１１の中心軸に沿った方向であって集束イオンビーム鏡筒１１のイオン源から集束イオンビーム鏡筒１１の集束イオンビームＢ１が出射する出射口に向かう方向とが直交するように配置されることが望ましい。
また、荷電粒子顕微鏡１０は、二次電子検出器１６と、ＥＤＳ検出器１７と、ＥＢＳＤ検出器１８を更に備える。
二次電子検出器１６は、集束イオンビームＢ１が試料Ｓに照射された場合に試料Ｓから発生する二次電子を検出する。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち集束イオンビームＢ１によって散乱された散乱電子等のことである。また、二次電子検出器１６は、電子ビームＢ２が試料Ｓに照射された場合に試料Ｓから発生する二次電子を検出する。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち電子ビームＢ２によって散乱された散乱電子等のことである。二次電子検出器１６は、検出した二次電子を示す情報を含む信号を制御装置３０に出力する。当該情報は、当該二次電子の数を示す情報である。
ＥＤＳ検出器１７は、電子ビームＢ２が試料Ｓに照射された場合に試料Ｓから発生するＸ線を検出する。試料Ｓから発生するＸ線は、試料Ｓを構成する物質毎に特有の特性Ｘ線を含む。断面観察装置１は、この特性Ｘ線によって、試料Ｓを構成する物質を特定することができる。ＥＤＳ検出器１７は、検出したＸ線を示す情報を含む信号を制御装置３０に出力する。
ＥＢＳＤ検出器１８は、試料Ｓが結晶性材料であった場合、且つ、電子ビームＢ２が試料Ｓの断面に照射された場合に、当該断面において生じる電子線後方散乱回折により発生する二次電子の強度分布（回折図形）、すなわちＥＢＳＤパターンを検出する。当該二次電子は、試料Ｓに含まれる電子のうち電子ビームによって散乱された散乱電子等のことである。当該断面において発生するＥＢＳＤパターンは、当該断面の結晶構造（すなわち、結晶系、結晶方位等）を表す。断面観察装置１は、このＥＢＳＤパターンによって、当該断面の化学組成を特定することができる。ＥＢＳＤ検出器１８は、検出した当該ＥＢＳＤパターンを示す情報を含む信号を制御装置３０に出力する。
また、荷電粒子顕微鏡１０は、ケーブルによって制御装置３０と通信可能に接続されている。これにより、荷電粒子顕微鏡１０が備える集束イオンビーム鏡筒１１（前述の鏡筒内反射電子検出器を含む）、電子ビーム鏡筒１２、ステージ１４、二次電子検出器１６、ＥＤＳ検出器１７、ＥＢＳＤ検出器１８のそれぞれは、制御装置３０から取得される制御信号に基づく動作を行う。なお、ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の規格によって行われる。また、荷電粒子顕微鏡１０は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によって制御装置３０と接続される構成であってもよい。
なお、荷電粒子顕微鏡１０は、前述の鏡筒内反射電子検出器と、二次電子検出器１６と、ＥＤＳ検出器１７と、ＥＢＳＤ検出器１８のうちのいずれか１つを備えない構成であってもよい。また、荷電粒子顕微鏡１０は、鏡筒内反射電子検出器と、二次電子検出器１６と、ＥＤＳ検出器１７と、ＥＢＳＤ検出器１８とのいずれかに代えて、他の検出器を備える構成であってもよい。また、荷電粒子顕微鏡１０は、鏡筒内反射電子検出器と、二次電子検出器１６と、ＥＤＳ検出器１７と、ＥＢＳＤ検出器１８との全部に代えて、２以上の他の検出器を備える構成であってもよい。
制御装置３０は、例えば、デスクトップＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、ワークステーション等の情報処理装置である。なお、制御装置３０は、これらに代えて、タブレットＰＣや多機能携帯電話（スマートフォン）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）等の他の情報処理装置であってもよい。
制御装置３０は、荷電粒子顕微鏡１０を制御する。制御装置３０は、荷電粒子顕微鏡１０を制御し、試料Ｓに荷電粒子ビームを照射させ、試料Ｓの断面を露出させる。また、制御装置３０は、荷電粒子顕微鏡１０に当該断面へ荷電粒子ビームを照射させる。制御装置３０は、その結果として当該断面から発生した二次粒子を荷電粒子顕微鏡１０に検出させる。制御装置３０は、荷電粒子顕微鏡１０が検出した二次粒子を示す情報を含む信号を、当該断面を表す断面像情報として荷電粒子顕微鏡１０から取得する。制御装置３０は、取得した断面像情報に基づいて、当該断面像情報が表す当該断面の断面像を生成する。
また、制御装置３０は、このような処理を繰り返し行うことにより、試料Ｓの複数の断面それぞれの断面像を生成する。制御装置３０は、生成した複数の断面像を重ね合わせた三次元像を生成する。制御装置３０は、生成した三次元像を表示装置３５に出力して表示させる。
なお、制御装置３０は、荷電粒子顕微鏡１０によって試料Ｓの表面を保護するデポジション膜を当該表面に形成させる処理等の他の処理も行うことができるが、以下では、断面像情報取得処理と、三次元像表示処理とのそれぞれについて説明するために必要な処理以外の制御装置３０が行う処理の説明については、省略する。
表示装置３５は、例えば、前述の表示部として液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネルを備えたディスプレイである。表示装置３５は、制御装置３０から取得した各種の画像を当該表示部に表示する。
＜制御装置による断面像情報取得処理＞
以下、制御装置３０による断面像情報取得処理について説明する。制御装置３０は、前述した通り、複数の観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって荷電粒子顕微鏡１０を制御し、複数の観察条件のそれぞれに応じた断面像情報であって試料Ｓの断面を表す断面像情報を取得する。以下では、一例として、制御装置３０が、複数の観察条件のうちのＳＥＭ像観察条件、ＢＳＥ像観察条件、ＥＤＳ像観察条件の３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって荷電粒子顕微鏡１０を制御し、当該３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報であって試料Ｓの断面を表す断面像情報を取得する場合について説明する。また、以下では、荷電粒子顕微鏡１０が試料Ｓのある断面ＸＳに荷電粒子ビームを照射する場合を例に挙げて、当該３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理について説明する。
なお、制御装置３０は、前述の照射領域を電子ビームＢ２によって走査する際、予め設定された座標系であって照射領域上の位置を示す第１三次元局所座標系（又は第１二次元局所座標系）におけるＸＹ平面上の複数の位置を予め決められた順に第１照射位置として指定し、指定した第１照射位置に電子ビームＢ２を電子ビーム鏡筒１２に照射させる。これにより、制御装置３０は、照射領域を電子ビームＢ２によって走査する。
まず、３つの観察条件のうちのＳＥＭ像観察条件に応じた断面像情報取得処理であるＳＥＭ像情報取得処理について説明する。制御装置３０は、ＳＥＭ像情報取得処理によって電子ビーム鏡筒１２を制御し、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させる。この際、照射領域には、断面ＸＳが露出された試料Ｓが載置されている。このため、試料Ｓの断面ＸＳは、電子ビームＢ２によって走査される。
ここで、制御装置３０は、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させるとともに、第１信号取得処理を行う。ある第１照射位置に電子ビームＢ２を照射させた場合、制御装置３０は、第１信号取得処理において、二次電子検出器１６が検出した二次電子であって当該第１照射位置において発生した二次電子を示す情報を含む信号を二次電子検出器１６から取得する。制御装置３０は、指定した当該第１照射位置を示す第１照射位置情報と、試料Ｓの断面ＸＳを示す断面情報と、取得した当該信号に含まれている当該情報とを対応付けた情報を、制御装置３０に予め記憶されたＳＥＭ像情報テーブルに格納する。制御装置３０は、電子ビームＢ２によって照射領域が走査されている間、当該情報のＳＥＭ像情報テーブルへの格納を繰り返し行う。すなわち、ＳＥＭ像情報とは、このようにしてＳＥＭ像情報テーブルに格納された情報のことである。
次に、３つの観察条件のうちのＢＳＥ像観察条件に応じた断面像情報取得処理であるＢＳＥ像情報取得処理について説明する。制御装置３０は、ＢＳＥ像情報取得処理によって電子ビーム鏡筒１２を制御し、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させる。この際、照射領域には、断面ＸＳが露出された試料Ｓが載置されている。このため、試料Ｓの断面ＸＳは、電子ビームＢ２によって走査される。
ここで、制御装置３０は、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させるとともに、第２信号取得処理を行う。ある第１照射位置に電子ビームＢ２を照射させた場合、制御装置３０は、第２信号取得処理において、前述の鏡筒内反射電子検出器が検出した二次電子であって当該第１照射位置において発生した二次電子を示す情報を含む信号を鏡筒内反射電子検出器から取得する。制御装置３０は、指定した当該第１照射位置を示す第１照射位置情報と、試料Ｓの断面ＸＳを示す断面情報と、取得した当該信号に含まれている当該情報とを対応付けた情報を、制御装置３０に予め記憶されたＢＳＥ像情報テーブルに格納する。制御装置３０は、電子ビームＢ２によって照射領域が走査されている間、当該情報のＢＳＥ像情報テーブルへの格納を繰り返し行う。すなわち、ＢＳＥ像情報とは、このようにしてＢＳＥ像情報テーブルに格納された情報のことである。
次に、３つの観察条件のうちのＥＤＳマップ観察条件に応じた断面像情報取得処理であるＥＤＳマップ情報取得処理について説明する。制御装置３０は、ＥＤＳマップ情報取得処理によって電子ビーム鏡筒１２を制御し、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させる。この際、照射領域には、断面ＸＳが露出された試料Ｓが載置されている。このため、試料Ｓの断面ＸＳは、電子ビームＢ２によって走査される。
ここで、制御装置３０は、電子ビーム鏡筒１２に照射領域を電子ビームＢ２によって走査させるとともに、第３信号取得処理を行う。ある第１照射位置に電子ビームＢ２を照射させた場合、制御装置３０は、第３信号取得処理において、ＥＤＳ検出器１７が検出したＸ線を示す情報を含む信号をＥＤＳ検出器１７から取得する。制御装置３０は、指定した当該第１照射位置を示す第１照射位置情報と、試料Ｓの断面ＸＳを示す断面情報と、取得した当該信号に含まれている当該情報とを対応付けた情報を、制御装置３０に予め記憶されたＥＤＳマップ情報テーブルに格納する。制御装置３０は、電子ビームＢ２によって照射領域が走査されている間、当該情報のＥＤＳマップ情報テーブルへの格納を繰り返し行う。すなわち、ＥＤＳマップ像情報とは、このようにしてＥＤＳマップ情報テーブルに格納された情報のことである。
＜制御装置によるエッチング処理＞
制御装置３０は、集束イオンビーム鏡筒１１に照射領域を集束イオンビームＢ１によって走査させる際、予め設定された座標系であって照射領域上の位置を示す第２三次元局所座標系（又は第２二次元局所座標系）におけるＸＹ平面上の複数の位置を予め決められた順に第２照射位置として指定し、指定した第２照射位置に集束イオンビームＢ１を集束イオンビーム鏡筒１１に照射させる。これにより、制御装置３０は、集束イオンビーム鏡筒１１に照射領域を集束イオンビームＢ１によって走査させる。この際、照射領域には、断面ＸＳが露出された試料Ｓが載置されている。このため、試料Ｓの断面ＸＳは、集束イオンビームＢ１によって走査される。
制御装置３０は、このような集束イオンビームＢ１による第２照射領域の走査によって、ステージ１４の上面に設置された試料Ｓの表面を集束イオンビーム鏡筒１１にエッチングさせるエッチング処理を行う。
また、エッチング処理を行う場合、制御装置３０は、集束イオンビーム鏡筒１１に照射させる集束イオンビームＢ１のエネルギーを、試料Ｓの表面をエッチング可能なエネルギー以上のエネルギーに設定する。このエッチングにより、制御装置３０は、試料Ｓの断面を露出させることができる。
＜制御装置のハードウェア構成＞
以下、図２を参照し、制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図２は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。
制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、記憶部３２と、入力受付部３３と、通信部３４を備える。これらの構成要素は、バスＢｕｓを介して相互に通信可能に接続されている。また、制御装置３０は、通信部３４を介して荷電粒子顕微鏡１０、表示装置３５のそれぞれと通信を行う。
ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory）、ＲＯＭ（Read−Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。なお、記憶部３２は、制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部３２は、制御装置３０が処理する各種情報や画像、各種のプログラムを格納する。
入力受付部３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等の入力装置である。なお、入力受付部３３は、制御装置３０が表示装置３５と一体に構成されている場合、表示装置３５が備える表示部と一体に構成されたタッチパネル等の他の入力装置であってもよい。
通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。
＜制御装置の機能構成＞
以下、図３を参照し、制御装置３０の機能構成について説明する。図３は、制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。
制御装置３０は、記憶部３２と、入力受付部３３と、制御部３６を備える。
制御部３６は、制御装置３０の全体を制御する。制御部３６は、荷電粒子顕微鏡制御部３６１と、像生成部３６４と、表示制御部３６５を備える。制御部３６が備えるこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
荷電粒子顕微鏡制御部３６１は、荷電粒子顕微鏡１０の全体を制御する。荷電粒子顕微鏡制御部３６１は、例えば、エッチング処理部３６２と、断面像情報取得処理部３６３を備える。
エッチング処理部３６２は、荷電粒子顕微鏡１０を制御し、前述のエッチング処理を行う。
断面像情報取得処理部３６３は、荷電粒子顕微鏡１０を制御し、複数の観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理を行う。
像生成部３６４は、記憶部３２に記憶された断面像情報に基づいて、試料Ｓの断面の断面像を生成する。例えば、像生成部３６４は、記憶部３２に記憶されたＳＥＭ像情報テーブルに格納されたＳＥＭ像情報に基づいて、試料Ｓの断面のＳＥＭ像を生成する。像生成部３６４は、生成した当該断面のＳＥＭ像に基づいて、三次元ＳＥＭ像を生成する。また、像生成部３６４は、記憶部３２に記憶されたＢＳＥ像情報テーブルに格納されたＢＳＥ像情報に基づいて、試料Ｓの断面のＢＳＥ像を生成する。像生成部３６４は、生成した当該断面のＢＳＥ像に基づいて、三次元ＢＳＥ像を生成する。また、像生成部３６４は、記憶部３２に記憶されたＥＤＳマップ情報テーブルに格納されたＥＤＳマップ情報に基づいて、試料Ｓの断面のＥＤＳマップを生成する。像生成部３６４は、生成した当該断面のＥＤＳマップに基づいて、三次元ＥＤＳマップを生成する。
表示制御部３６５は、表示装置３５が備える表示部に表示させる各種の画面を生成する。表示制御部３６５は、生成した画面を表示装置３５に出力し、当該表示部に表示させる。また、表示制御部３６５は、例えば、ユーザーから受け付けた操作に応じて、像生成部３６４が生成した三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのうちの一部又は全部を当該表示部に表示させる。
＜断面観察装置が試料の断面毎の断面像情報を取得する処理＞
以下、図４を参照し、断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理について説明する。図４は、断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
エッチング処理部３６２は、ステップＳ１２０においてエッチング処理が行われた回数であるエッチング回数を格納する変数を記憶部３２に生成する。そして、エッチング処理部３６２は、記憶部３２に生成した当該変数をゼロに初期化する（ステップＳ１１０）。すなわち、エッチング処理部３６２は、エッチング回数をゼロに初期化する。なお、エッチング処理部３６２は、当該変数をゼロと異なる他の数値に初期化する構成であってもよい。また、エッチング処理部３６２は、当該変数としてエッチング回数を表す文字列、記号等を格納する変数を記憶部３２に生成する構成であってもよい。
次に、エッチング処理部３６２は、集束イオンビーム鏡筒１１を制御し、前述したエッチング処理を行うことにより、試料Ｓの表面をエッチングする（ステップＳ１２０）。そして、エッチング処理部３６２は、記憶部３２に記憶されたエッチング回数を格納する変数に格納された値を１増加させる。
次に、断面像情報取得処理部３６３は、電子ビーム鏡筒１２を制御し、３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理を行い、３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報を取得する（ステップＳ１３０）。具体的には、断面像情報取得処理部３６３は、まず、ＳＥＭ像観察条件に応じたＳＥＭ像情報取得処理を行うことにより、ＳＥＭ像情報テーブルにＳＥＭ像情報を格納する。また、断面像情報取得処理部３６３は、当該ＳＥＭ像情報取得処理が行われている間において、又は、当該ＳＥＭ像情報取得処理が終了した後において、ＢＳＥ像観察条件に応じたＢＳＥ像情報取得処理と、ＥＤＳマップ観察条件に応じたＥＤＳマップ情報取得処理とを並列に行う。これら３つの断面像情報取得処理を並列に行う場合、断面像情報取得処理部３６３は、照射領域に対する電子ビームＢ２による１回の走査によって、ＳＥＭ像情報と、ＢＳＥ像情報と、ＥＤＳマップ情報とのそれぞれを並列に取得する。なお、断面像情報取得処理部３６３は、複数回実行されたステップＳ１２０の処理のうちの少なくとも一部のステップＳ１２０において、ＳＥＭ像情報取得処理を行う構成であってもよい。この場合、像生成部３６４は、試料Ｓの複数の断面であってステップＳ１２０の処理によって繰り返し露出された複数の断面のうちの少なくとも一部の断面のそれぞれを表すＳＥＭ像を生成する。また、断面像情報取得処理部３６３は、複数回実行されたステップＳ１２０の処理のうちの少なくとも一部のステップＳ１２０において、ＢＳＥ像情報取得処理を行う構成であってもよい。この場合、像生成部３６４は、試料Ｓの複数の断面であってステップＳ１２０の処理によって繰り返し露出された複数の断面のうちの少なくとも一部の断面のそれぞれを表すＢＳＥ像を生成する。また、断面像情報取得処理部３６３は、複数回実行されたステップＳ１２０の処理のうちの少なくとも一部のステップＳ１２０において、ＥＤＳマップ情報取得処理を行う構成であってもよい。この場合、像生成部３６４は、試料Ｓの複数の断面であってステップＳ１２０の処理によって繰り返し露出された複数の断面のうちの少なくとも一部の断面のそれぞれを表すＥＤＳマップを生成する。以下では、一例として、断面像情報取得処理部３６３が、ステップＳ１２０の処理が実行される毎に、ＳＥＭ像情報取得処理と、ＢＳＥ像情報取得処理と、ＥＤＳマップ情報取得処理とを行う場合について説明する。
ここで、ステップＳ１３０において取得されたＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれには、ステップＳ１２０におけるエッチング処理によって露出させた断面を示す断面情報が含まれている。断面像情報取得処理部３６３は、当該断面情報として、記憶部３２に記憶されたエッチング回数を格納する変数に格納されたエッチング回数を示す情報を用いる。すなわち、ステップＳ１３０において取得されたＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれには、当該断面情報として、当該エッチング回数を示す情報が含まれている。なお、断面像情報取得処理部３６３は、当該断面情報として、他の情報を用いる構成であってもよい。
また、断面像情報取得処理部３６３は、記憶部３２に記憶されたＳＥＭ像情報テーブル、ＢＳＥ像情報テーブル、ＥＤＳマップ情報テーブルに含まれるＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれを、断面情報毎に対応付けて記憶部３２に記憶させる。すなわち、断面像情報取得処理部３６３は、ＳＥＭ像情報テーブル、ＢＳＥ像情報テーブル、ＥＤＳマップ情報テーブルのそれぞれを、断面情報毎に分類して記憶部３２に記憶させる。これにより、断面観察装置１は、後述する三次元像表示処理に要する時間を短縮することができる。なお、断面像情報取得処理部３６３は、これに代えて、当該ＳＥＭ像情報、当該ＢＳＥ像情報、当該ＥＤＳマップ情報のそれぞれを、断面情報毎に対応付けずに記憶部３２に記憶させる構成であってもよい。
次に、エッチング処理部３６２は、記憶部３２に記憶されたエッチング回数を格納する変数に格納されたエッチング回数が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。当該エッチング回数が所定値未満であると判定した場合（ステップＳ１４０−ＮＯ）、エッチング処理部３６２は、ステップＳ１２０に遷移し、再びエッチング処理を行うことにより、試料Ｓの表面をエッチングする。一方、当該エッチング回数が所定値以上であるとエッチング処理部３６２が判定した場合（ステップＳ１４０−ＹＥＳ）、荷電粒子顕微鏡制御部３６１は、処理を終了する。ここで、所定値は、試料Ｓの断面をユーザーがエッチングしたい所望の回数によって決められる値である。なお、所定値は、ユーザーにより予めエッチング処理部３６２に入力される。
このように、ステップＳ１１０〜ステップＳ１４０の処理を繰り返すことにより、断面観察装置１は、集束イオンビームＢ１によって露出された試料Ｓの断面のＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれを記憶部３２に記憶することができる。
＜断面観察装置が行う三次元像表示処理＞
以下、図５を参照し、断面観察装置１が行う三次元像表示処理について説明する。図５は、断面観察装置１が行う三次元像表示処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、一例として、図４に示したフローチャートの処理が終了した後に図５に示したフローチャートが開始された場合について説明する。なお、図５に示したフローチャートの処理は、図４に示したフローチャートの処理が行われている最中に開始されてもよい。この場合、図５に示したフローチャートにおいて用いられるＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれは、図５に示したフローチャートの処理が開始されたタイミングにおいてＳＥＭ像情報テーブルに格納されているＳＥＭ像情報、当該タイミングにおいてＢＳＥ像情報テーブルに格納されているＢＳＥ像情報、当該タイミングにおいてＥＤＳマップ情報テーブルに格納されているＥＤＳマップ情報のそれぞれである。
像生成部３６４は、ユーザーから三次元像表示処理を開始する操作を受け付けるまで待機する（ステップＳ２１０）。例えば、像生成部３６４は、表示装置３５が備える表示部に表示制御部３６５が予め表示させた操作画面を介してユーザーから三次元像表示処理を開始する操作を受け付ける。
次に、像生成部３６４は、断面観察装置１が表示可能な三次元像のうち、ユーザーが表示させたい１以上の三次元像それぞれの種類を受け付ける（ステップＳ２１５）。断面観察装置１が表示可能な三次元像の種類は、この一例において、三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップの３種類である。像生成部３６４は、表示装置３５が備える表示部に表示制御部３６５が予め表示させた種類選択画面を介してユーザーから１以上の三次元像の種類を受け付ける。以下では、一例として、像生成部３６４がステップＳ２１５において、ユーザーから三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップの３種類を受け付けた場合について説明する。
次に、像生成部３６４は、ステップＳ２１５において受け付けた種類の三次元像を生成するために必要な断面像情報を記憶部３２から読み出す（ステップＳ２２０）。具体的には、像生成部３６４は、ステップＳ２１５において受け付けた種類に三次元ＳＥＭ像が含まれていた場合、記憶部３２に記憶されたＳＥＭ像情報テーブルに格納されたＳＥＭ像情報を読み出す。また、像生成部３６４は、ステップＳ２１５において受け付けた種類に三次元ＢＳＥ像が含まれていた場合、記憶部３２に記憶されたＢＳＥ像情報テーブルに格納されたＢＳＥ像情報を読み出す。また、像生成部３６４は、ステップＳ２１５において受け付けた種類に三次元ＥＤＳマップが含まれていた場合、記憶部３２に記憶されたＥＤＳマップ情報テーブルに格納されたＥＤＳマップ情報を読み出す。この一例では、像生成部３６４は、ステップＳ２１５において三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれが選択されているため、当該ＳＥＭ像情報テーブルに格納されたＳＥＭ像情報と、当該ＢＳＥ像情報テーブルに格納されたＢＳＥ像情報と、当該ＥＤＳマップ情報テーブルに格納されたＥＤＳマップ情報とのそれぞれを読み出す。
次に、像生成部３６４は、ステップＳ２２０において読み出した断面像情報に基づいて、三次元像を生成する（ステップＳ２３０）。ここで、ステップＳ２３０の処理について説明する。
像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＳＥＭ像情報をＳＥＭ像情報テーブルから読み出した場合、読み出したＳＥＭ像情報のそれぞれに基づいて、それぞれのＳＥＭ像情報に基づくＳＥＭ像を生成する。具体的には、像生成部３６４は、当該ＳＥＭ像情報のそれぞれに含まれる断面情報に基づいて、互いに一致する当該断面情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。そして、像生成部３６４は、特定した情報であって当該断面情報のそれぞれが示す断面の当該情報及び当該第１照射位置情報に基づいて、当該断面のＳＥＭ像を生成する。当該断面毎の当該情報及び当該第１照射位置情報に基づく当該断面のＳＥＭ像の生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
例えば、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＳＥＭ像情報テーブルから読み出したＳＥＭ像情報のうち、試料Ｓのある断面ＸＳを示す断面情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。また、像生成部３６４は、記憶部３２の記憶領域に前述の照射領域を表す画像を生成する。当該画像の各点は、照射領域内の位置であって前述の第１三次元局所座標系におけるＸＹ平面上の位置を表す。また、当該画像には、当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さが対応付けられている。当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さは、この一例において、エッチング回数が１の場合、基準となる高さであり、例えば、０である。すなわち、当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さは、試料Ｓの上面から試料Ｓの下面に向かって高くなる高さである。また、当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さは、この一例において、エッチング回数がｎ（ｎは、２以上の整数）の場合、予め決められた厚さであって１回のエッチング処理において試料Ｓの表面が削られる厚さであるスライス幅にｎを乗じた高さである。従って、当該画像の各点は、三次元位置を表す。像生成部３６４は、特定した当該第１照射位置情報の中から、生成した当該画像の各点について、点が表す位置を示す情報を含む第１照射位置情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報を対応付けるとともに、当該画素の画素値を当該情報に応じた画素値（例えば、色相値、明度値、輝度値等）に設定する。このようにして、像生成部３６４は、当該画像を断面ＸＳのＳＥＭ像として生成する。像生成部３６４は、このようなＳＥＭ像の生成を、ＳＥＭ像情報テーブルから読み出したＳＥＭ像情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎に行うことにより、当該断面毎のＳＥＭ像を生成する。
また、像生成部３６４は、生成したＳＥＭ像を重ね合わせた三次元ＳＥＭ像を生成する。具体的には、像生成部３６４は、ＳＥＭ像に対応付けられた高さが低いものから高いものに向かって順に、ＳＥＭ像情報テーブルから読み出したＳＥＭ像情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎のＳＥＭ像を重ね合わせることにより、三次元ＳＥＭ像を生成する。三次元ＳＥＭ像の生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
また、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＢＳＥ像情報をＢＳＥ像情報テーブルから読み出した場合、読み出したＢＳＥ像情報のそれぞれに基づいて、それぞれのＢＳＥ像情報に基づくＢＳＥ像を生成する。具体的には、像生成部３６４は、当該ＢＳＥ像情報に含まれる断面情報に基づいて、互いに一致する当該断面情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。そして、像生成部３６４は、特定した情報であって当該断面情報のそれぞれが示す断面の当該情報及び当該第１照射位置情報に基づいて、当該断面のＢＳＥ像を生成する。当該情報及び当該第１照射位置情報に基づくＢＳＥ像の生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
例えば、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＢＳＥ像情報テーブルから読み出したＢＳＥ像情報のうち、試料Ｓのある断面ＸＳを示す断面情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。また、像生成部３６４は、記憶部３２の記憶領域に照射領域を表す画像を生成する。当該画像の各点は、照射領域内の位置であって第１三次元局所座標系におけるＸＹ平面上の位置を表す。また、当該画像には、当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さが対応付けられている。従って、当該画像の各点は、三次元位置を表す。像生成部３６４は、特定した当該第１照射位置情報の中から、生成した当該画像の各点について、点が表す位置を示す情報を含む第１照射位置情報に対応付けられた情報であって二次電子を示す情報を対応付けるとともに、当該画素の画素値を当該情報に応じた画素値（例えば、色相値、明度値、輝度値等）に設定する。このようにして、像生成部３６４は、当該画像を断面ＸＳのＢＳＥ像として生成する。像生成部３６４は、このようなＢＳＥ像の生成を、ＢＳＥ像情報テーブルから読み出したＢＳＥ像情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎に行うことにより、当該断面毎のＢＳＥ像を生成する。
また、像生成部３６４は、生成したＢＳＥ像であって試料Ｓの断面毎のＢＳＥ像を重ね合わせた三次元ＢＳＥ像を生成する。具体的には、像生成部３６４は、ＢＳＥ像に対応付けられた高さが低いものから高いものに向かって順に、当該断面毎のＢＳＥ像を重ね合わせることにより、三次元ＢＳＥ像を生成する。三次元ＢＳＥ像の生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
また、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＥＤＳマップ情報をＥＤＳマップ情報テーブルから読み出した場合、読み出したＥＤＳマップ情報のそれぞれに基づいて、それぞれのＥＤＳマップ情報に基づくＥＤＳマップを生成する。具体的には、像生成部３６４は、当該ＥＤＳマップ情報に含まれる断面情報に基づいて、互いに一致する当該断面情報に対応付けられた情報であってＸ線を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。そして、像生成部３６４は、特定した情報であって当該断面情報のそれぞれが示す断面の当該情報及び当該第１照射位置情報に基づいて、当該断面のＥＤＳマップを生成する。当該断面毎の当該情報及び当該第１照射位置情報に基づくＥＤＳマップの生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
例えば、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＥＤＳマップ情報テーブルから読み出したＥＤＳマップ情報のうち、試料Ｓのある断面ＸＳを示す断面情報に対応付けられた情報であってＸ線を示す情報及び第１照射位置情報を特定する。また、像生成部３６４は、記憶部３２の記憶領域に前述の照射領域を表す画像を生成する。当該画像の各点は、照射領域内の位置であって第１三次元局所座標系におけるＸＹ平面上の位置を表す。また、当該画像には、当該断面情報が示すエッチング回数に応じた高さが対応付けられている。像生成部３６４は、特定した当該第１照射位置情報の中から、生成した当該画像の各点について、点が表す位置を示す情報を含む第１照射位置情報に対応付けられた情報であってＸ線を示す情報を対応付けるとともに、当該画素の画素値を当該情報に応じた画素値（例えば、色相値、明度値、輝度値等）に設定する。像生成部３６４は、このようなＥＤＳマップの生成を、ＥＤＳマップ情報テーブルから読み出したＥＤＳマップ情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎に行うことにより、当該断面毎のＥＤＳマップを生成する。
また、像生成部３６４は、生成したＥＤＳマップを重ね合わせた三次元ＥＤＳマップを生成する。具体的には、像生成部３６４は、ＥＤＳマップに対応付けられた高さが低いものから高いものに向かって順に、ＥＤＳマップ情報テーブルから読み出したＥＤＳマップ情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎のＥＤＳマップを重ね合わせることにより、三次元ＥＤＳマップを生成する。三次元ＥＤＳマップの生成方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
この一例では、像生成部３６４は、ステップＳ２２０においてＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のそれぞれを記憶部３２から読み出しており、試料Ｓの断面毎のＳＥＭ像、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップのそれぞれを生成する。そして、像生成部３６４は、ＳＥＭ像情報テーブルから読み出したＳＥＭ像情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎のＳＥＭ像に基づいて三次元ＳＥＭ像を生成し、ＢＳＥ像情報テーブルから読み出したＢＳＥ像情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎のＢＳＥ像に基づいて三次元ＢＳＥ像を生成し、ＥＤＳマップ情報テーブルから読み出したＥＤＳマップ情報のそれぞれに含まれる断面情報が示す断面毎のＥＤＳマップに基づいて三次元ＥＤＳマップを生成する。
次に、表示制御部３６５は、ステップＳ２３０において生成した三次元像を表示装置３５が備える表示部に表示する（ステップＳ２４０）。具体的には、表示制御部３６５は、当該三次元像を表示させる三次元像表示画面を生成する。そして、表示制御部３６５は、生成した三次元像表示画面上における所定位置に当該三次元像を配置する。表示制御部３６５は、当該三次元像が配置された当該三次元像表示画面を当該表示部に表示させる。ここで、この一例において、像生成部３６４がステップＳ２３０において三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれを生成しているため、表示制御部３６５は、当該三次元ＳＥＭ像、当該三次元ＢＳＥ像、当該三次元ＥＤＳマップのそれぞれを当該三次元像表示画面に配置する。
図６は、表示制御部３６５がステップＳ２４０において表示制御部３６５が備える表示部に表示させる三次元像表示画面の一例を示す図である。図６に示した画面ＳＣ１は、表示制御部３６５がステップＳ２４０において当該表示部に表示させた三次元像表示画面の一例である。表示制御部３６５は、三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれを互いに重ねずに画面ＳＣ１に表示させる。このため、画面ＳＣ１には、三次元ＳＥＭ像を表示させる領域Ｒ１と、三次元ＢＳＥ像を表示させる領域Ｒ２と、三次元ＥＤＳマップを表示させる領域Ｒ３とが含まれている。
図６に示した例では、領域Ｒ１には、ステップＳ２３０において生成された三次元ＳＥＭ像の一例が表示されている。また、領域Ｒ２には、ステップＳ２３０において生成された三次元ＢＳＥ像の一例が表示されている。また、領域Ｒ３には、ステップＳ２３０において生成された三次元ＥＤＳマップの一例が表示されている。
ここで、領域Ｒ１には、領域Ｒ１内の位置を示す三次元座標系Ｒ１Ｃが対応付けられている。また、領域Ｒ１に表示された三次元ＳＥＭ像における各点は、前述した通り、第１三次元局所座標系における三次元位置を表す。すなわち、三次元ＳＥＭ像には、第１三次元局所座標系が仮想的に対応付けられている。また、三次元ＳＥＭ像の位置は、三次元座標系Ｒ１Ｃにおける位置であって三次元ＳＥＭ像に仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点の位置によって表される。また、三次元ＳＥＭ像の姿勢は、三次元座標系Ｒ１Ｃにおける方向であって第１三次元局所座標系の各座標軸の方向によって表される。
また、領域Ｒ２には、領域Ｒ２内の位置を示す三次元座標系Ｒ２Ｃが対応付けられている。また、領域Ｒ２に表示された三次元ＢＳＥ像における各点は、前述した通り、第１三次元局所座標系における三次元位置を表す。すなわち、三次元ＢＳＥ像には、第１三次元局所座標系が仮想的に対応付けられている。また、三次元ＢＳＥ像の位置は、三次元座標系Ｒ２Ｃにおける位置であって三次元ＢＳＥ像に仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点の位置によって表される。また、三次元ＢＳＥ像の姿勢は、三次元座標系Ｒ２Ｃにおける方向であって第１三次元局所座標系の各座標軸の方向によって表される。
また、領域Ｒ３には、領域Ｒ３内の位置を示す三次元座標系Ｒ３Ｃが対応付けられている。また、領域Ｒ３に表示された三次元ＥＤＳマップにおける各点は、前述した通り、第１三次元局所座標系における三次元位置を表す。すなわち、三次元ＥＤＳマップには、第１三次元局所座標系が仮想的に対応付けられている。また、三次元ＥＤＳマップの位置は、三次元座標系Ｒ３Ｃにおける位置であって三次元ＥＤＳマップに仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点の位置によって表される。また、三次元ＥＤＳマップの姿勢は、三次元座標系Ｒ３Ｃにおける方向であって第１三次元局所座標系の各座標軸の方向によって表される。
また、領域Ｒ１〜領域Ｒ３のそれぞれには、三次元像を表示する基準となる基準表示位置が設定されている。表示制御部３６５は、領域Ｒ１の基準表示位置と、三次元ＳＥＭ像に仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点とを一致させる。当該基準表示位置は、例えば、領域Ｒ１の中心の位置である。なお、当該基準表示位置は、これに代えて、領域Ｒ１内の他の位置であってもよい。また、表示制御部３６５は、領域Ｒ２の基準表示位置と、三次元ＢＳＥ像に仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点とを一致させる。当該基準表示位置は、例えば、領域Ｒ２の中心の位置である。なお、当該基準表示位置は、これに代えて、領域Ｒ２内の他の位置であってもよい。また、表示制御部３６５は、領域Ｒ３の基準表示位置と、三次元ＥＤＳマップに仮想的に対応付けられた第１三次元局所座標系の原点とを一致させる。当該基準表示位置は、例えば、領域Ｒ３の中心の位置である。なお、当該基準表示位置は、これに代えて、領域Ｒ３内の他の位置であってもよい。
また、表示制御部３６５は、領域Ｒ１に三次元ＳＥＭ像を最初に表示させる際、三次元ＳＥＭ像の姿勢を基準となる基準姿勢と一致させる。また、表示制御部３６５は、領域Ｒ２に三次元ＢＳＥ像を最初に表示させる際、三次元ＢＳＥ像の姿勢を当該基準姿勢と一致させる。また、表示制御部３６５は、領域Ｒ３に三次元ＥＤＳマップを最初に表示させる際、三次元ＥＤＳマップの姿勢を当該基準姿勢と一致させる。すなわち、表示制御部３６５は、画面ＳＣ１に三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれを最初に表示させる際、三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれの姿勢を互いに同じ基準姿勢と一致させて表示させる。これにより、表示制御部３６５は、互いに異なる観察条件に基づいて取得された断面像情報のそれぞれが表す断面の断面像同士を、三次元像表示画面において仮想的に同じ方向から比べさせることができる。
ステップＳ２４０の処理が行われた後、表示制御部３６５は、ユーザーから操作を受け付けるまで待機する（ステップＳ２５０）。表示装置３５は、ユーザーから操作を受け付けた場合（ステップＳ２５０−ＹＥＳ）、受け付けた操作が三次元像の表示を終了させる操作であったか否かを判定する（ステップＳ２６０）。受け付けた操作が三次元像の表示を終了させる操作であると判定した場合（ステップＳ２６０−ＹＥＳ）、表示制御部３６５は、処理を終了する。一方、受け付けた操作が三次元像の表示を終了させる操作ではないと判定した場合（ステップＳ２６０−ＮＯ）、表示制御部３６５は、当該操作に応じた表示処理を行い（ステップＳ２７０）、その後、ステップＳ２５０に遷移し、再びユーザーから操作を受け付けるまで待機する。
ここで、ステップＳ２７０の処理の具体例について説明する。表示制御部３６５は、ステップＳ２５０において、画面ＳＣ１を介してユーザーから画面ＳＣ１に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けた場合、領域Ｒ１内に表示された三次元ＳＥＭ像、領域Ｒ２内に表示された三次元ＢＳＥ像、領域Ｒ３内に表示された三次元ＥＤＳマップのそれぞれの姿勢を、当該操作に応じた姿勢に変化させる。
例えば、表示制御部３６５は、画面ＳＣ１を介してユーザーから画面ＳＣ１に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けた場合、領域Ｒ１内に表示された三次元ＳＥＭ像、領域Ｒ２内に表示された三次元ＢＳＥ像、領域Ｒ３内に表示された三次元ＥＤＳマップのそれぞれの姿勢を、当該操作に応じた回転軸周りに当該操作に応じた回転量だけ回転させることにより、当該姿勢を当該操作に応じた姿勢に変化させる。当該操作は、例えば、図７に示したように、画面ＳＣ１における第１位置ＣＰ１から第１位置ＣＰ１と異なる第２位置ＣＰ２まで、マウスが備える１以上のボタンのうちの所定のボタンを押下した状態を保ったままマウスカーソルを移動させる操作である。マウスカーソルは、表示装置３５が備えた表示部上の位置のうちマウスが指し示す位置を表す画像であって当該表示部に表示された画像である。なお、回転操作は、表示装置３５の表示部がタッチパネルであった場合、指、スタイラスペン等によるスワイプ操作等のタッチ操作であってもよい。
図７は、画面ＳＣ１における回転操作を説明するための図である。例えば、図７に示したように、画面ＳＣ１における第１位置ＣＰ１から第１位置ＣＰ１と異なる第２位置ＣＰ２まで、マウスが備えるボタンを押下した状態を保ったままマウスカーソルを矢印Ａ１に沿って移動させた場合、表示制御部３６５は、ステップＳ２６０又はステップＳ２７０においてユーザーから画面ＳＣ１に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けたと判定する。当該操作に応じた回転軸と、当該回転操作に応じた回転量を算出する方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。図８は、図６及び図７に示した三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれを、ユーザーから受け付けた当該操作に応じた回転軸周りに当該回転操作に応じた回転量だけ表示制御部３６５が回転させた状態の一例を示す図である。図８に示したように、領域Ｒ１内に表示された三次元ＳＥＭ像、領域Ｒ２内に表示された三次元ＢＳＥ像、領域Ｒ３内に表示された三次元ＥＤＳマップのそれぞれの姿勢は、当該操作に応じた姿勢に変化している。これにより、表示制御部３６５は、領域Ｒ１内に表示された三次元ＳＥＭ像、領域Ｒ２内に表示された三次元ＢＳＥ像、領域Ｒ３内に表示された三次元ＥＤＳマップのそれぞれの姿勢をユーザーから受け付けた当該操作に応じて変化させた場合であっても、当該姿勢を互いに同じ姿勢にすることができる。
また、表示制御部３６５は、ステップＳ２５０において、ユーザーから試料Ｓの断面の高さ（当該断面を示す断面情報の一例）を選択する操作を受け付けた場合、現在の三次元像表示画面に表示されている三次元像を、受け付けた高さが示す断面において切断した切断面を有する三次元像に変更する断面変更処理を行う。ここで、ある三次元像Ｚ１が現在の三次元像表示画面において表示されている場合を例に挙げて、断面変更処理について説明する。表示制御部３６５は、当該場合、三次元像Ｚ１における複数の断面像のうち当該断面を表す断面像を対象断面像として特定する。三次元像Ｚ１における複数の断面像は、三次元像Ｚ１として重ね合わせた複数の断面像のことである。表示制御部３６５は、三次元像Ｚ１における複数の断面像のうち所定条件を満たす複数の断面像を特定する。所定条件を満たす複数の断面像とは、表示制御部３６５が特定した対象断面像に対応付けられた高さ以上であり、一番下の断面像に対応付けられた高さ以下の高さが対応付けられた断面像のことである。表示制御部３６５は、特定した所定条件を満たす複数の断面像に基づいて新たな三次元像Ｚ２を生成する。一番下の断面像とは、この一例において、複数の断面像のうち最も高い高さが対応付けられた断面像のことである。三次元像Ｚ２は、三次元像Ｚ１を対象断面像が表す断面、すなわちユーザーから受け付けた高さが示す断面において切断した切断面を有する三次元像である。表示制御部３６５は、現在の三次元像表示画面に表示されている三次元像Ｚ１を、生成した三次元像Ｚ２に変更する。このようにして、表示制御部３６５は、当該高さに基づいて、当該現在の三次元像表示画面に表示されている三次元像を、当該高さが示す断面において当該三次元像を切断した切断面を有する三次元像に変更する断面変更処理を行う。
例えば、図６に示した領域Ｒ１内に表示されている三次元ＳＥＭ像における複数のＳＥＭ像のうち一番上のＳＥＭ像は、ＳＥＭ像Ｓ１１である。一番上のＳＥＭ像とは、この一例において、当該三次元ＳＥＭ像における複数のＳＥＭ像のうち最も低い高さが対応付けられたＳＥＭ像のことである。また、図６に示した領域Ｒ２内に表示されている三次元ＢＳＥ像における複数のＢＳＥ像のうち一番上のＢＳＥ像は、ＢＳＥ像Ｓ２１である。一番上のＢＳＥ像とは、この一例において、当該三次元ＢＳＥ像における複数のＢＳＥ像のうち最も低い高さが対応付けられたＢＳＥ像のことである。また、図６に示した領域Ｒ３内に表示されている三次元ＥＤＳマップにおける複数のＥＤＳマップのうち一番上のＥＤＳマップは、ＥＤＳマップＳ３１である。一番上のＥＤＳマップとは、この一例において、当該三次元ＥＤＳマップにおける複数のＥＤＳマップのうち最も低い高さが対応付けられたＢＳＥ像のことである。
図６に示した例において、表示制御部３６５は、断面の高さを示す情報をユーザーから受け付けた場合、受け付けた情報が示す高さに対応付けられたＳＥＭ像を対象ＳＥＭ像として特定する。また、表示制御部３６５は、当該場合、当該高さに対応付けられたＢＳＥ像を対象ＢＳＥ像として特定する。また、表示制御部３６５は、当該場合、当該高さに対応付けられたＥＤＳマップを対象ＥＤＳマップとして特定する。以下では、一例として、対象ＳＥＭ像がＳＥＭ像Ｓ１２であり、対象ＢＳＥ像がＢＳＥ像Ｓ２２であり、対象ＥＤＳマップがＥＤＳマップＳ３２である場合について説明する。
表示制御部３６５は、図６に示した領域Ｒ１内に表示されている三次元ＳＥＭ像における複数のＳＥＭ像のうち第１所定条件を満たす複数のＳＥＭ像を特定する。第１所定条件を満たす複数のＳＥＭ像とは、表示制御部３６５が対象ＳＥＭ像として特定したＳＥＭ像Ｓ１２に対応付けられた高さ以上であり、一番下のＳＥＭ像に対応付けられた高さ以下の高さが対応付けられたＳＥＭ像のことである。表示制御部３６５は、第１所定条件を満たす複数のＳＥＭ像に基づいて新たな三次元ＳＥＭ像を生成する。また、表示制御部３６５は、図６に示した領域Ｒ２に表示されている三次元ＢＳＥ像における複数のＢＳＥ像のうち第２所定条件を満たす複数のＢＳＥ像を特定する。第２所定条件を満たす複数のＢＳＥ像とは、表示制御部３６５が対象ＢＳＥ像として特定したＢＳＥ像Ｓ２２に対応付けられた高さ以上であり、一番下のＢＳＥ像に対応付けられた高さ以下の高さが対応付けられたＢＳＥ像のことである。表示制御部３６５は、特定した第２所定条件を満たす複数のＢＳＥ像に基づいて新たな三次元ＢＳＥ像を生成する。また、表示制御部３６５は、図６に示した領域Ｒ３に表示されている三次元ＥＤＳマップにおける複数のＥＤＳマップのうち第３所定条件を満たす複数のＥＤＳマップを特定する。第３所定条件を満たす複数のＥＤＳマップとは、表示制御部３６５が対象ＥＤＳマップとして特定したＥＤＳマップＳ３２に対応付けられた高さ以上であり、一番下のＥＤＳマップに対応付けられた高さ以下の高さが対応付けられたＥＤＳマップのことである。表示制御部３６５は、特定した第３所定条件を満たす複数のＥＤＳマップに基づいて新たな三次元ＥＤＳマップを生成する。表示制御部３６５は、図９に示したように、図６に示した三次元ＳＥＭ像を新たに生成した三次元ＳＥＭ像に変更する。また、表示制御部３６５は、図６に示した三次元ＢＳＥ像を新たに生成した三次元ＢＳＥ像に変更する。また、表示制御部３６５は、図６に示した三次元ＥＤＳマップを新たに生成した三次元ＥＤＳマップに変更する。なお、図９は、図６に示した画面ＳＣ１において断面変更処理が行われた後の画面ＳＣ１の一例を示す図である。
このようにして表示された新たな三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのそれぞれの一番上の断面像に対応付けられた高さは、互いに同じ高さである。すなわち、ユーザーは、三次元像表示画面において高さを示す情報を制御装置３０に入力することにより、入力した高さに対応付けられた断面像を有する互いに異なる複数の三次元像を表示装置３５に表示させることができる。これにより、断面観察装置１は、一番上の断面像が入力された高さに対応付けられた断面像である互いに異なる複数の三次元像を容易に比較させることができる。
ここで、画面ＳＣ１には、ボタンＢＴ１と、ボタンＢＴ２とが更に含まれている。
ボタンＢＴ１は、画面ＳＣ１において表示されている三次元像の一番上の断面像に対応付けられた高さよりも１段階（１つ分のスライス幅）高い高さをユーザーが選択するボタンである。例えば、ボタンＢＴ１が押下（クリック、タップ等）された場合、表示制御部３６５は、当該高さを受け付ける。そして、表示制御部３６５は、受け付けた当該高さに基づいて断面変更処理を行う。なお、表示制御部３６５は、画面ＳＣ１において表示されている三次元像の一番上の断面像に対応付けられた高さよりも１段階高い高さに対応付けられた断面像が存在しない場合、ボタンＢＴ１が押下されても何もしない。
ボタンＢＴ２は、画面ＳＣ１において表示されている三次元像の一番上の断面像に対応付けられた高さよりも１段階低い高さをユーザーが選択するボタンである。例えば、ボタンＢＴ２が押下（クリック、タップ等）された場合、表示制御部３６５は、当該高さを受け付ける。そして、表示制御部３６５は、受け付けた当該高さに基づいて断面変更処理を行う。なお、表示制御部３６５は、画面ＳＣ１において表示されている三次元像の一番上の断面像に対応付けられた高さよりも１段階低い高さに対応付けられた断面像が存在しない場合、ボタンＢＴ２が押下されても何もしない。
なお、画面ＳＣ１には、領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３、ボタンＢＴ１、ボタンＢＴ２に加えて、他のＧＵＩ（Graphical User Interface）が含まれる構成であってもよい。また、画面ＳＣ１には、ボタンＢＴ１とボタンＢＴ２とのいずれか一方又は両方が含まれない構成であってもよく、ボタンＢＴ１とボタンＢＴ２とのいずれか一方又は両方に代えて、他のＧＵＩが含まれる構成であってもよい。
また、表示制御部３６５は、ステップＳ２５０において三次元像表示画面を介してユーザーから受け付けた操作に基づいて、ステップＳ２７０において、複数の三次元像それぞれの姿勢を互いに一致させるとともに、当該三次元像それぞれの位置を三次元像表示画面において一致させる構成であってもよい。この場合、表示制御部３６５は、三次元像表示画面において当該三次元像を重ねて表示させる。例えば、表示制御部３６５は、三次元ＳＥＭ像と、三次元ＢＳＥ像と、三次元ＥＤＳマップとのうち当該操作に応じた２以上の組み合わせを特定する。以下では、一例として、三次元ＳＥＭ像と、三次元ＥＤＳマップとの組み合わせを表示制御部３６５が特定した場合について説明する。表示制御部３６５は、特定した三次元ＳＥＭ像及び三次元ＥＤＳマップそれぞれの姿勢を互いに一致させる。そして、表示制御部３６５は、当該三次元ＳＥＭ像及び当該三次元ＥＤＳマップそれぞれの位置を、三次元像表示画面において一致させる。これにより、表示制御部３６５は、当該三次元ＳＥＭ像と、当該三次元ＥＤＳマップとを三次元像表示画面において重ねて表示させる。この際、表示制御部３６５は、ユーザーから受け付けた操作に応じて、三次元像表示画面において重ねて表示された当該三次元ＳＥＭ像及び当該三次元ＥＤＳマップのいずれか一方又は両方の透明度、色相、明度、輝度等の少なくとも一部を変化させることができる。これにより、表示制御部３６５は、互いに異なる観察条件によって得られた複数の断面像を重ねた状態で比較させることができる。
また、表示制御部３６５は、ステップＳ２５０において三次元像表示画面を介してユーザーから受け付けた操作に基づいて、三次元像表示画面に表示された三次元像を拡大又は縮小させる構成であってもよい。この場合、表示制御部３６５は、三次元像表示画面に表示された複数の三次元像のそれぞれを、互いに同じ拡大率によって拡大する、又は互いに同じ縮小率によって縮小する。
また、表示制御部３６５は、ステップＳ２５０において三次元像表示画面を介してユーザーから受け付けた操作に基づいて、試料Ｓの形状及び大きさと同じ形状及び大きさの他の試料Ｋについて断面観察装置１が生成した三次元像（例えば、三次元ＳＥＭ像）と、試料Ｓについて断面観察装置１が生成した三次元像（例えば、三次元ＳＥＭ像）とを三次元像表示画面において重ねて表示させる構成であってもよい。この場合、断面観察装置１は、例えば、集束イオンビームＢ１によるエッチングにより、試料Ｓの断面と、試料Ｋの断面とのそれぞれに所定の目印を形成する。この目印に基づいて、表示制御部３６５は、パターンマッチング、座標変換等の方法によってこれら２つの三次元像の位置及び姿勢を三次元像表示画面において互いに一致させて表示させる。また、当該場合、表示制御部３６５は、これら２つの三次元像それぞれのエッジを検出し、検出したエッジに基づいてこれら２つの三次元像の位置及び姿勢を三次元像表示画面において互いに一致させて表示させる。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる試料について得られた三次元像同士を容易に比較させることができる。
＜実施形態の変形例＞
以下、図１０を参照し、実施形態の変形例について説明する。実施形態の変形例では、制御装置３０は、断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面毎の断面像情報を取得する処理において、ＳＥＭ像観察条件に応じたＳＥＭ像情報取得処理と、ＢＳＥ像観察情報に応じたＢＳＥ像情報取得処理と、ＥＤＳマップ観察条件に応じたＥＤＳマップ情報取得処理とを順番に行う。
図１０は、断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理の流れの他の例を示すフローチャートである。なお、図４に示したステップＳ１１０の処理と、ステップＳ１２０の処理と、ステップＳ１４０の処理とのそれぞれは、図１０に示したステップＳ１１０の処理と、ステップＳ１２０の処理と、ステップＳ１４０の処理とのそれぞれと同じ処理であるため説明を省略する。
図１０に示したステップＳ１２０の処理が行われた後、断面観察装置１は、３つの観察条件毎に、ステップＳ３２０の処理を繰り返し行う（ステップＳ３１０）。ここで、１回目のステップＳ３１０において、断面観察装置１は、３つの観察条件の中からＳＥＭ像観察条件を選択する。当該１回目のステップＳ３１０は、図１０に示したステップＳ１２０〜ステップＳ１４０の処理が実行される毎の１回目のステップＳ３１０の処理である。
ステップＳ３１０において３つの観察条件のうちの１つの観察条件が選択された後、断面観察装置１は、選択された観察条件に応じた断面像情報取得処理を行い、断面像情報を取得する（ステップＳ３２０）。
このように、断面観察装置１は、断面観察装置１が３つの観察条件のそれぞれに応じた断面像情報取得処理によって試料Ｓの断面の断面像情報を取得する処理において、ＳＥＭ像観察条件に応じたＳＥＭ像情報取得処理と、ＢＳＥ像観察条件に応じたＢＳＥ像情報取得処理と、ＥＤＳマップ観察条件に応じたＥＤＳマップ情報取得処理とを順番に行った場合であっても、電子ビームＢ２により照射する第１照射位置を、１つの三次元座標系である第１三次元局所座標系において指定するため、上記において説明した実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、上記の実施形態に係る断面観察装置１は、物体（この一例において、試料Ｓ）に荷電粒子ビーム（この一例において、集束イオンビームＢ１、電子ビームＢ２）を照射して物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の当該断面のうちの少なくとも一部の当該断面に荷電粒子ビームを照射して当該少なくとも一部の当該断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した当該断面像情報のそれぞれが表す当該断面の断面像を生成し、生成した断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置であって、互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件（この一例において、ＳＥＭ像観察条件、ＢＳＥ像観察条件、ＥＤＳマップ観察条件のいずれか）に基づいて取得した断面像情報（この一例において、ＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像、ＥＤＳマップ情報のいずれか）のそれぞれが表す当該断面の断面像である第１断面像（この一例において、ＳＥＭ像、ＢＳＥ像、ＥＤＳマップのいずれか）を重ね合わせた三次元像である第１三次元像（この一例において、三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのいずれか）とともに、当該観察条件のうちの第１の条件と異なる第２の条件（この一例において、ＳＥＭ像観察条件、ＢＳＥ像観察条件、ＥＤＳマップ観察条件のいずれかのうち第１の方法と異なる方法）に基づいて取得した断面像情報（この一例において、ＳＥＭ像情報、ＢＳＥ像情報、ＥＤＳマップ情報のいずれかであって第１の方法に基づいて取得した断面像情報と異なる断面像情報）のそれぞれが表す当該断面の断面像である第２断面像（この一例において、ＳＥＭ像、ＢＳＥ像、ＥＤＳマップのいずれかであって第１断面像と異なる断面像）を重ね合わせた三次元像である第２三次元像（この一例において、三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのいずれかであって第１三次元像と異なる三次元像）を表示部（この一例において、表示装置３５が備える表示部）に表示する。
また、断面観察装置１は、第１三次元像の姿勢と第２三次元像の姿勢とを一致させて第１三次元像とともに第２三次元像を表示部に表示させる。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる観察条件によって得られた断面像同士を、三次元像表示画面において仮想的に同じ方向から比べさせることができる。
また、断面観察装置１は、ユーザーから受け付けた操作に応じて、表示部において第１三次元像と第２三次元像とを重ねずに、第１三次元像とともに第２三次元像を表示部に表示させる。これにより、表示部において重ねられていない互いに異なる２つの三次元像を容易に比べさせることができる。
また、断面観察装置１は、ユーザーから受け付けた操作に応じて、表示部において第１三次元像の位置及び姿勢と第２三次元像の位置及び姿勢とを重ねて、第１三次元像とともに第２三次元像を表示部に表示させる。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる観察条件によって得られた複数の三次元像を重ねた状態で比較させることができる。
また、断面観察装置１は、第１三次元像として重ねられた第１断面像のうちの１つの第１断面像が表す断面であって物体の断面を示す情報（この一例において、断面に対応付けられた高さ）をユーザーから受け付けた場合、受け付けた当該情報が示す当該断面を表す第１断面像とともに、第２三次元像として重ねられた第２断面像のうち当該断面を表す第２断面像を表示部に表示させる。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる観察条件によって得られた複数の断面像のうちユーザーが所望する断面像をユーザーに容易に比較させることができる。
また、断面観察装置１は、表示部に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けた場合、第１三次元像の姿勢と第２三次元像の姿勢との両方を当該操作に応じた姿勢に変化させる。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる観察条件によって得られた複数の断面像のそれぞれを、仮想的に所望の方向からユーザーに容易に比較させることができる。
また、断面観察装置１は、第１の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す断面であって物体の断面の第１断面像を重ね合わせて第１三次元像を生成する第１処理（この一例において、ステップＳ２２０〜ステップＳ２４０において三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのいずれかを生成する処理）と、第２の条件に基づいて取得した断面像情報のそれぞれが表す当該断面の第２断面像を重ね合わせて第２三次元像を生成する第２処理（この一例において、ステップＳ２２０〜ステップＳ２４０において三次元ＳＥＭ像、三次元ＢＳＥ像、三次元ＥＤＳマップのいずれかを生成する処理であって第１処理と異なる処理）とを並列に行う。これにより、断面観察装置１は、互いに異なる観察条件のそれぞれに応じた断面像情報の取得に要する時間を短縮することができる。
また、断面観察装置１は、第１の条件に基づいて取得した断面像情報と、第２の条件に基づいて取得した断面像情報とを対応付けた情報（この一例において、断面情報毎に分類されて互いに対応付けられたＳＥＭ像情報テーブル、ＢＳＥ像情報テーブル、ＥＤＳマップ情報テーブル）を記憶部（この一例において、記憶部３２）に記憶し、記憶部から当該情報を取得し、取得した当該情報に基づいて第１処理と第２処理とを行う。
また、断面観察装置１は、第１三次元像における各点と、第２三次元像における各点とは、同一の三次元座標系（この一例において、第１三次元局所座標系）における位置を表す。これにより、断面観察装置１は、同一の三次元座標系によって表された三次元位置に基づいて、物体について互いに異なる方法によって得られた断面像同士の比較を容易に行わせることができる。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
また、以上に説明した装置（例えば、制御装置３０）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
１…断面観察装置、１０…荷電粒子顕微鏡、１１…集束イオンビーム鏡筒、１２…電子ビーム鏡筒、１３…試料室、１６…二次電子検出器、１７…ＥＤＳ検出器、１８…ＥＢＳＤ検出器、３０…制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…入力受付部、３４…通信部、３５…表示装置、３６…制御部、３６１…荷電粒子顕微鏡制御部、３６２…エッチング処理部、３６３…断面像情報取得処理部、３６４…像生成部、３６５…表示制御部

Claims (10)

  1. 物体に荷電粒子ビームを照射して前記物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の前記断面のうちの少なくとも一部の前記断面に荷電粒子ビームを照射して前記少なくとも一部の前記断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した当該断面像情報のそれぞれが表す前記断面の断面像を生成し、生成した前記断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置であって、
    互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、前記観察条件のうちの前記第１の条件と異なる第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示部に表示する、
    断面観察装置。
  2. 前記第１三次元像の姿勢と前記第２三次元像の姿勢とを一致させて前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、
    請求項１に記載の断面観察装置。
  3. ユーザーから受け付けた操作に応じて、前記表示部において前記第１三次元像と前記第２三次元像とを重ねずに、前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、
    請求項１又は２に記載の断面観察装置。
  4. ユーザーから受け付けた操作に応じて、前記表示部において前記第１三次元像の位置及び姿勢と前記第２三次元像の位置及び姿勢とを重ねて、前記第１三次元像とともに前記第２三次元像を前記表示部に表示させる、
    請求項１から３のうちいずれか一項に記載の断面観察装置。
  5. 前記第１三次元像として重ねられた前記第１断面像のうちの１つの前記第１断面像が表す前記断面を示す情報をユーザーから受け付けた場合、受け付けた当該情報が示す前記断面を表す前記第１断面像とともに、前記第２三次元像として重ねられた前記第２断面像のうち当該断面を表す前記第２断面像を前記表示部に表示させる、
    請求項１から４のうちいずれか一項に記載の断面観察装置。
  6. 前記表示部に表示された三次元像の姿勢を変化させる操作を受け付けた場合、前記第１三次元像の姿勢と前記第２三次元像の姿勢との両方を当該操作に応じた姿勢に変化させる、
    請求項１から５のうちいずれか一項に記載の断面観察装置。
  7. 前記第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記第１断面像を重ね合わせて前記第１三次元像を生成する第１処理と、前記第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記第２断面像を重ね合わせて第２三次元像を生成する第２処理とを並列に行う、
    請求項１から６のうちいずれか一項に記載の断面観察装置。
  8. 前記第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報と、前記第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報とを対応付けた情報を記憶部に記憶し、前記記憶部から当該情報を取得し、取得した当該情報に基づいて前記第１処理と前記第２処理とを行う、
    請求項７に記載の断面観察装置。
  9. 前記第１三次元像における各点と、前記第２三次元像における各点とは、同一の三次元座標系における位置を表す、
    請求項１から８のうちいずれか一項に記載の断面観察装置。
  10. 物体に荷電粒子ビームを照射して前記物体の断面を繰り返し露出させるとともに、露出させた複数の前記断面のうちの少なくとも一部の前記断面に荷電粒子ビームを照射して前記少なくとも一部の前記断面のそれぞれを表す断面像情報を取得し、取得した当該断面像情報のそれぞれが表す前記断面の断面像を生成し、生成した前記断面像のそれぞれを重ね合わせた三次元像を生成する断面観察装置の制御方法であって、
    互いに異なる複数の観察条件のうちの第１の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第１断面像を重ね合わせた三次元像である第１三次元像とともに、前記観察条件のうちの前記第１の条件と異なる第２の条件に基づいて取得した前記断面像情報のそれぞれが表す前記断面の前記断面像である第２断面像を重ね合わせた三次元像である第２三次元像を表示部に表示する、
    制御方法。
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