JP6377849B2 - 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の制御方法に関する。

高倍率の画像が得られる走査型電子顕微鏡 （Scanning Electron Microscope：SEM）などの荷電粒子線装置は、集束させた電子線で試料を走査し、それによって試料から出てきた２次電子を検出する。

検出された２次電子は、映像信号として、電子線の２次元走査に同期したディスプレイなどに供給される。従来の荷電粒子線装置を用いれば、高い倍率で試料の表面構造の状態を観察できるため、広い産業分野で使用されている。

荷電粒子線装置で像を観察する場合、最初にユーザは、パーソナルコンピュータなどの端末から装置本体に対して、装置本体を動作させるためのコマンドを送信する。荷電粒子線装置の装置本体は、端末からのコマンドを受け取る。装置本体は、受領したコマンドの内容に従って、試料の載ったステージを移動させたり、ステージの姿勢を変化させたり、電子線源から荷電粒子線を照射するスキャンモードを切り換えたりしながら、試料の像（拡大像）を検出する。

装置本体は、試料の拡大像を映像信号等の画像データに変換し、その画像データを装置本体からユーザの端末に向けて通信ネットワーク回線を介して転送する。ユーザは、端末画面に像を表示して観察する。

装置本体とユーザの端末とを接続する通信ネットワーク回線としては、いわゆるイーサネット（登録商標）回線が使用される。イーサネット（登録商標）を用いる通信プロトコルとしては、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）とＵＤＰ（User Datagram Protocol）が知られている。

ＴＣＰは、通信速度よりも信頼性を重視した転送方式である。ＴＣＰでは、例えば、何らかの障害が発生してパケット欠落が生じた場合でも、欠落したパケットを再転送するなどの、信頼性を高めるための仕組みが設けられている。ＴＣＰは、通信の信頼性が高い一方で、プロトコル処理のオーバーヘッドが大きいため通信速度は比較的低い。

ＵＤＰは、通信の信頼性よりも通信速度を重視した転送方式である。ＵＤＰでは、例えば、パケットが欠落した場合、欠落したパケットを再転送しない。従って、ＵＤＰでは、プロトコル処理が単純でオーバーヘッドが小さいため、高速通信が可能である。

特許文献１では、通信ネットワーク回線の容量が変化する電子顕微鏡において、転送方式を切り替える。これにより、特許文献１では、回線容量が大きい場合でも小さい場合でも、画像の更新レートを早くできる。

特開２００４−１７１９３６号公報

本願発明者が、通信の耐障害性を高めつつ、ステージ移動に対する追従性も向上させる画像転送について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。

イーサネット（登録商標）を用いた画像転送を行う荷電粒子線装置では、通信の耐障害性を高めるため、信頼性の高いＴＣＰを用いるのが一般的である。しかし、ＴＣＰはプロトコル処理のオーバーヘッドが大きいため、拡大画像の転送に必要な転送速度を得るのが難しい。

もしも必要な転送速度が得られない場合は、例えば、試料ステージの移動に対して端末での画像表示が十分に追従することができず、荷電粒子線装置の信頼性や使い勝手が低下する。より高速な規格に適合したハードウェアを用いれば、転送速度を高めることもできるが、高速な規格に適合したハードウェアは高価であるため、荷電粒子線装置のコストが増大する。

ＴＣＰの代わりにＵＤＰを用いれば、高い転送速度を得ることができるが、通信の耐障害性が低いため、操作性が低下するおそれがある。例えば、試料を精密に調べるべくスキャン速度を非常に遅く設定し、１枚の画像をゆっくりと、数分間かけてスキャンする場合を検討する。この場合、もしもユーザの端末で画像を表示している間に何らかの通信障害が発生して一部のパケットが欠落したとすると、完全な画像を得るために新たに撮影し直さなければならない。ＵＤＰでは、欠落したパケットを再送信せず、欠落したパケットに含まれる画像データは端末画面に表示できないためである。

本発明の目的は、ステージ移動に対する追従性と、通信の耐障害性を向上させることに関する。

本発明は、ステージの状態に応じて、複数の画像転送部を切換使用することに関する。本発明の一つの観点に従う荷電粒子線装置は、ステージ上の試料へ荷電粒子線を照射する電子線源と、前記ステージを駆動するステージ駆動部と、前記試料から放出される荷電粒子を検出する検出器と、前記検出器からの信号を画像データとして、第１画像転送プロトコルを用いて転送する第１画像転送部と、前記検出器からの信号を画像データとして、第２画像転送プロトコルを用いて転送する第２画像転送部と、前記ステージの状態に基づいて、前記第１画像転送部と前記第２画像転送部を切り換えて使用する切換部と、前記第１画像転送部または前記第２画像転送部のいずれかから通信ネットワークを介して受信する画像データを表示する端末と、を備える。

第１画像転送プロトコルは第２画像転送プロトコルよりも信頼性の高いプロトコルであり、切換部は、ステージの状態が停止中であると判定した場合、第１画像転送部を選択してもよい。

第２画像転送プロトコルは第１画像転送プロトコルよりも転送速度の速いプロトコルであり、切換部は、ステージの状態が移動中であると判定した場合、第２画像転送部を選択してもよい。

本発明によれば、ステージの状態に基づいて第１画像転送部と第２画像転送部を切り換えて使用するため、第１画像転送プロトコルの特性と第２画像転送プロトコルの特性とを活かして画像を転送することができる。

ステージが停止中に、信頼性の高い第１画像転送プロトコルを用いる第１画像転送部を選択すれば、スキャン速度の遅い精密な画像を高い信頼性で操作端末へ転送することができる。ステージ移動中に、転送速度の速い第２画像転送プロトコルを用いる第２画像転送部を選択すれば、ステージの移動に追従して画像を操作端末へ転送できる。

第１実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。 ステージ状態を判定する処理のフローチャートである。 画像転送方式を切り換える処理のフローチャートである。 スキャンモードを選択する処理のフローチャートである。 第２実施例に係る荷電粒子線装置において、ステージ状態を判定する処理のフローチャートである。 第３実施例に係る荷電粒子線装置において、画像転送方式を切り換える処理のフローチャートである。 第４実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。 ステージ状態判定処理のフローチャートである。 第５実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。 ステージ状態を判定する処理のフローチャートである。 第６実施例に係る荷電粒子線装置の全体構成図である。 ステージ状態判定処理のフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の荷電粒子線装置１は、以下に詳述する通り、信頼性優先の画像転送方式（例えばＴＣＰ）を用いた画像転送を行う第１画像転送部２０と、速度優先の画像転送方式（例えばＵＤＰ）を用いた画像転送を行う第２画像転送部２１とを備える。さらに、荷電粒子線装置１は、予め設定される所定条件に従って画像転送部２０，２１を切り換える切換部２３を有する。

切換部２３は、ステージ１３の状態を判定し、その判定結果に基づいて第１画像転送部２０または第２画像転送部２１のいずれか一つを選択する。さらに、切換部２３は、スキャンモードの更新頻度（スキャン速度）やスキャン制御指令を考慮して、画像転送部２０，２１を切り換えることもできる。

このように構成される本実施形態によれば、第１画像転送部２０を選択することで画像転送時の耐障害性を高くでき、かつ、第２画像転送部２１を選択することでステージ１３の移動に対する追従性を向上できる。この結果、本実施形態では、高価なハードウェアを用いずに比較的低コストで、信頼性と使い勝手を向上できる。

図１〜図４を用いて第１実施例を説明する。まず、図１を用いて荷電粒子線装置１の全体構成を説明する。

荷電粒子線装置１は、例えば、装置本体１０と、クライアント用パーソナルコンピュータ５０とから構成されており、装置本体１とクライアント用パーソナルコンピュータ５０は、例えばイーサネット（登録商標）のような通信ネットワーク回線３０により接続されている。

クライアント用パーソナルコンピュータ５０は、装置本体１０を操作する端末であり、「操作端末」の一例である。クライアント用パーソナルコンピュータ５０は、装置本体１０の隣に設置してもよいし、あるいは装置本体１０から離れた場所に設置してもよい。以下、パーソナルコンピュータを「ＰＣ」と略記する。先にクライアントＰＣ５０の構成を説明する。

クライアントＰＣ５０は、例えば、通信インターフェース５１、ＰＣ本体５２、情報入力部５３、情報出力部５４、外部記憶装置５５を備えている。

通信インターフェース５１は、通信ネットワーク回線３０を介して通信するための回路である。ＰＣ本体５２は、例えば、マイクロプロセッサ、キャッシュメモリ、主記憶、入出力インターフェースなどを含むコンピュータ装置である。

情報入力部５３は、装置本体１０へ指示等を与えるための装置である。情報入力部５３は、例えば、キーボード、タッチパネル、マウス、トラックボール、音声入力装置などから構成することができる。情報出力部５４は、装置本体１０から受領した画像データを出力するための装置である。情報出力部５４は、例えば、ディスプレイ、プリンタなどから構成することができる。

外部記憶装置５５は、装置本体１０で撮影した画像データを保存するための装置であり、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリデバイスから構成される。

装置本体１０の構成を説明する。装置本体１０は、例えば、電子銃１１、鏡体１２、ステージ１３、ステージ駆動部１４、制御部１５、検出器１６、ステージ速度測定器１７、第１画像転送部２０、第２画像転送部２１、通信インターフェース２２、画像転送方式切換部２３、スキャンモード切換部２４を含んで構成されている。

図１に示す構成には、ハードウェアとして実現される装置と、ソフトウェアとして実現される機能とが含まれている。例えば、電子銃１１、鏡体１２、ステージ１３、ステージ駆動部１４、検出器１６、ステージ速度測定器１７はハードウェアである。これに対し、例えば、第１画像転送部２０、第２画像転送部２１、画像転送方式切換部２３、スキャンモード切換部２４は、主にソフトウェアで実現される機能である。制御部１５や通信インターフェース２２は、ハードウェアとソフトウェアの協働で実現される。ただし以上の説明は例示であり、ハードウェアとして実現される装置をソフトウェアとして実現したり、逆に、ソフトウェアで実現する機能をハードウェア回路で実現してもよい。

電子銃１１は、「電子線源」の一例であり、ステージ１３に載った試料ＳＡＭＰへ向けて、「荷電粒子線」の一例としての電子ビームを照射する。鏡体１２は、電子ビームの照射方向や焦点などを制御する。

ステージ１３は、各種の試料を載せるための可動式の台である。例えば、ステージ１３は、Ｘ方向、Ｙ方向に所定量ずつ移動することができ、さらに、ＸＹ平面に対して傾動することもできる。ステージ駆動部１４は、ステージ１３の移動（姿勢変化を含む）を制御する装置である。

制御部１５は、装置本体１０の全体動作を制御するための装置である。制御部１５は、クライアントＰＣ５０からの指示（コマンド）に従って、スキャンモードを変更したり、ステージ１３の移動を制御したりする。制御部１５は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力回路、補助記憶装置（いずれも不図示）を備えて構成される。

検出器１６は、電子ビームが照射されることで試料から放出される２次電子や反射電子を検出するための装置である。ステージ速度測定器１７は、ステージ１３の移動速度を測定する装置である。なお、図中では「速度測定器１７」と略記している。

第１画像転送部２０は、「第１画像転送プロトコル」の一例であるＴＣＰを用いて、画像データを転送する。第１画像転送部２０は、検出器１６の検出信号から得られる画像データを、通信インターフェース２２および通信ネットワーク回線３０等を介して、クライアントＰＣ５０へ転送する。ＴＣＰは、コネクション型プロトコルである。

第２画像転送部２１は、「第２画像転送プロトコル」の一例であるＵＤＰを用いて、画像データを転送する。第２画像転送部２１は、検出器１６の検出信号から得られる画像データを、通信インターフェース２２および通信ネットワーク回線３０等を介して、クライアントＰＣ５０へ転送する。ＵＤＰは、コネクションレス型プロトコルである。

ここで、コネクション型プロトコルは、通信開始前に通信相手との間に通信経路を確立し、通信相手にデータを送信するたびに通信相手から確認応答を受領する。従って、コネクション型プロトコルであるＴＣＰは、コネクションレス型プロトコルであるＵＤＰよりも信頼性は高い。

これに対し、コネクションレス型プロトコルは、通信開始前に通信相手との間に通信経路を確立せず、通信相手に向けて一方的にデータを送信する。コネクションレス型プロトコルでは、通信相手からの確認応答を受領しない。従って、コネクションレス型プロトコルであるＵＤＰは、コネクション型プロトコルであるＴＣＰに比べて、オーバーヘッドが少なく、結果的に通信速度を速くすることができる。

倍率の高い画像データや、スキャン速度の遅い画像データのように、通信一回あたりのデータ量が大きい画像データは、ＴＣＰを使って送信するのが好ましい。ＴＣＰは、一部のパケットが何らかの障害で失われた場合でも、その消失したパケット（欠落したパケット）だけを再送信できるためである。これに対しもしも、一回あたりのデータ量の大きい通信をＵＤＰを用いて行う場合、通信障害などで一部のパケットが消失すると、データ全体を再送信する必要がある。ＵＤＰでは、消失したパケットだけを再送信することはできないためである。従って、ＵＤＰは、一回あたりのデータ量が比較的小さい画像データを短時間で送信するのに適している。

通信インターフェース２２は、通信ネットワーク回線３０を介して通信するための回路である。「切換部」の一例である画像転送方式切換部２３は、ステージ１３の状態に基づいて、第１画像転送部２０または第２画像転送部２１のいずれか一つを選択する。以下の説明では、画像転送方式切換部２３を切換部２３と呼ぶ場合がある。なお、第１画像転送部２０と第２画像転送部２１を切り換えることを、画像転送部を選択すると表現する場合がある。

選択基準は後述するが、例えば切換部２３は、信頼性の高い通信が必要な場合は第１画像転送部２０を選択し、高速な通信が必要な場合は第２画像転送部２１を選択する。

スキャンモード切換部２４は、制御部１５から出力されるスキャンモードと、ステージ速度測定器１７で測定されるステージ速度とから、実際に使用するスキャンモードを選択する。スキャンモードの選択方法の例は後述する。

図２は、ステージ状態を判定する処理を示すフローチャートである。本処理は、例えば切換部２３が周期的にまたは所定の契機で、実行する。

切換部２３は、ステージ速度測定器１７からステージ速度を取得する（Ｓ１０）。ステージ速度とは、ステージ駆動部１４によって位置や姿勢が変化するステージ１３の速度である。

切換部２３は、ステージ速度が０であるか判定する（Ｓ１１）。切換部２３は、ステージ速度が０であると判定すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステージ１３の状態は”ステージ停止中”であると判定する（Ｓ１２）。これに対し、切換部２３は、ステージ速度が０ではないと判定すると（Ｓ１１：ＮＯ）、ステージ１３の状態は”ステージ移動中”であると判定する（Ｓ１３）。

後述のように、ステージ状態の判定結果に応じて、画像転送部の選択やスキャンモードの切り換えが行われる。頻繁な選択や切り換えが発生するのを抑制するために、例えば所定の場合には、判定結果を変更しないようにしてもよい。例えば、”ステージ移動中”から”ステージ停止中”への切換後は、たとえステージ速度が０ではない場合であっても、クライアントＰＣ５０からステージ駆動指令が入力されるまで”ステージ移動中”に戻さない。

なお、ステージ速度測定器１７の検出するステージ速度が０である場合に”ステージ停止中”と判定する場合に限らず、ステージ速度が停止用閾値に低下した場合に、”ステージ停止中”と判定してもよい。画像転送部２０，２１やスキャンモードの切り換えに必要な時間を見越して、早めに”ステージ停止中”と判定するためである。これにより、実際にステージ１３が停止するよりも前に、あるいは停止とほぼ同時に、画像転送部等の切り換えを終了することができる。従って、比較的滑らかに試料の撮影を続けることができ、荷電粒子線装置１の使い勝手が向上する。

ここで、停止用閾値とは、ステージ１３が停止したと判定するために用意された基準値である。例えば、ステージ駆動部１４によるステージ１３の最高移動速度の１０％程度の値を、停止用閾値として設定してもよい。１０％は例であり、これに限定しない。
”ステージ停止中”と判断してから実際にステージ１３が停止するまでの時間が、”ステージ停止中”と判断してから画像転送部２０，２１やスキャンモードの切り換えを終了するまでの時間とほぼ同じであれば、ステージ状態の判定から画像転送部等の切り換えを終えるまでの待ち時間を解消できる。待ち時間を完全に解消できなくても、待ち時間が短縮されるだけでユーザの使い勝手は向上する。

図３は、画像転送部２０，２１を切り換える処理を示すフローチャートである。本処理は切換部２３が周期的にまたは所定の契機で、実行する。

切換部２３は、図２で述べたステージ状態判定処理の判定結果を取得し（Ｓ２０）、ステージ１３の状態が”ステージ停止中”であるか判定する（Ｓ２１）。切換部２３は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第１画像転送部２０を選択する（Ｓ２２）。これに対し、切換部２３は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”ではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、つまり”ステージ移動中”の場合、第２画像転送部２１を選択する（Ｓ２３）。

図４は、スキャンモードを選択する処理を示すフローチャートである。本処理は、スキャンモード切換部２４が周期的にまたは所定の契機で、実行する。スキャンモード切換部２４は、図１に示すように、制御部１５およびステージ速度測定器１７からの入力をそれぞれ受け付けてスキャンモードを決定し、決定したスキャンモードを電子銃１１に送信する。電子銃１１は、受領したスキャンモードに従って電子ビームを試料に照射する。

スキャンモード切換部２４は、上述したステージ状態判定処理の判定結果を取得し（Ｓ３０）、ステージ１３の状態が”ステージ停止中”であるか判定する（Ｓ３１）。

スキャンモード切換部２４は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”の場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、制御部１５から出力されたスキャンモードを選択する（Ｓ３２）。これに対し、スキャンモード切換部２４は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”ではない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、すなわちステージ１３が移動中の場合、予め用意されているステージ移動用スキャンモードを選択する（Ｓ３３）。

ステージ移動用スキャンモードとは、ユーザがクライアントＰＣ５０を介してステージ１３を移動させながら試料の観察対象箇所を探すのに適したスキャンモードである。ステージ移動用スキャンモードは、ディスプレイに表示される画像が観察者（ユーザ）の目にとって動画として見える程度の所定値で更新されるモードであることが好ましい。つまり、ステージ移動用スキャンモードとは、ユーザが観察対象箇所を短時間で見つけることができるように、比較的滑らかに画像を更新できるモードである。

スキャン速度を遅くして精密な画像を作ると、画像１枚あたりの生成所要時間が長くなるため、ユーザが試料中の観察対象箇所を発見するまでに長い時間を要する。そこで、本実施例では、ステージ１３が移動中の場合は、制御部１５からの出力にかかわらず、ステージ移動用スキャンモードを選択し、ユーザが観察対象箇所を発見し易くする。

もしもステージ１３が移動中の場合にスキャン速度を遅くすると、画像の生成が完了する前にステージ１３が移動してしまうため、その画像を完成できない。ユーザは、不完全な画像を見て、観察対象箇所を見つけなければならず、使い勝手が低下する。そこで、本実施例では、ステージ移動用スキャンモードを用意し、ステージ１３が移動中の場合は、制御部１５からの出力を無視して、ステージ移動用スキャンモードを選択する。

このように構成される本実施例では、ステージ１３の状態（停止中／移動中）に適した画像転送部２０，２１を選択するため、信頼性とステージ移動の追従性との両方を向上することができる。

さらに本実施例では、ステージ１３の状態に応じて、画像転送部２０，２１を選択するだけでなく、スキャンモードも切り換えるようになっている。本実施例では、ステージ移動中の場合に、ステージ１３の移動に追従して画像を更新すべく、ステージ移動用スキャンモードを選択すると共に（Ｓ３３）、第２画像転送部２１を選択する。ステージ移動用スキャンモードはスキャン速度が速いため、ステージ移動用スキャンモード下で得た画像をクライアントＰＣ５０へ転送するには高い転送速度が求められる。装置本体１０からクライアントＰＣ５０へ画像データを短時間で送信する必要があるためである。

その一方、ステージ移動用スキャンモード下で得た画像の転送に際しては、信頼性はあまり要求されない。つまり、ステージ移動用スキャンモード下で得た画像データの転送時に、一部のパケットが欠落した場合であっても、その欠落パケットを再送信する必要性はほとんどない。なぜなら、一部のパケットが欠落したために画像が完成しなかったとしても、すぐに次の画像データがクライアントＰＣ５０へ送られてくるためである。

クライアントＰＣ５０のディスプレイ上では、最新の画像で次々に上書きされていくため、欠落パケットを再送信する必要性に乏しい。従って、本実施例では、ステージ移動中の場合に、通信の信頼性（画像品質）よりも、通信速度（ステージ移動に対する追従性）を優先する。

一方、ステージ１３が停止中の場合、ユーザが、観察対象箇所について時間をかけて観察している可能性が高い。逆に言えば、ユーザは観察対象箇所を発見すると、ステージ１３を停止させて、精密な画像をクライアントＰＣ５０のディスプレイに表示させる。ユーザは、スキャン速度を遅くすることで（フレーム更新レートを低くすることで）、観察対象箇所についての精緻な画像を得ようとする。

この場合、大きなデータ量の画像データが通信ネットワーク回線３０を経由して装置本体１０からクライアントＰＣ５０へ送られる。大容量画像データの一部のパケットがもしも欠落すると、欠落パケットに対応する領域の画像が欠けてしまうため、ユーザは観察対象箇所を十分に観察できないおそれがある。欠落したパケットを再送信する機能を持たない通信プロトコルの場合は、大容量画像データをもう一度すべて装置本体１０からクライアントＰＣ５０へ送信する必要があり、使い勝手が低下する。

そこで、本実施例では、ステージ１３が停止中の場合は、通信の信頼性に優れた画像転送部２０を選択する。これにより、精密な観察中に、一部のパケットが欠落した場合でも、その欠落したパケットのみを装置本体１０からクライアントＰＣ５０へ再送信するだけでよいため、ユーザの使い勝手が向上する。

図５を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に相当する。そこで、第１実施例との相違を中心に説明する。

第１実施例では、ステージ速度測定器１７の検出したステージ速度に基づいて、ステージ１３の状態が停止中であるか否か（ステージ停止中であるかステージ移動中であるか）を判別した。これに対し本実施例では、制御部１５またはクライアントＰＣのいずれかから出力されるステージ駆動指令に基づいて、ステージ１３の状態を判定する。

図５は、本実施例によるステージ状態判定処理のフローチャートである。本実施例において切換部２３は、制御部１５からステージ駆動部１４へ出力されるステージ駆動指令、または、クライアントＰＣ５０から通信インターフェース２２などを介してステージ駆動部１４へ出力されるステージ駆動指令を検出できるようになっている。

本実施例の切換部２３は、図５の処理を周期的にまたは所定の契機で、実行する。切換部２３は、検出したステージ駆動指令に基づいてステージ速度を取得する（Ｓ４０）。例えば、ステージ駆動指令が何らかの移動を指示する場合、ステージ１３は移動していると判断することができる。したがって、ステップＳ４０は、「ステージ駆動指令に基づいて、ステージの移動の有無を検出する」と言い換えてもよい。

切換部２３は、ステージ速度が０であるか判定する（Ｓ４１）。図２で述べた処理と同様に、切換部２３は、ステージ速度が０であると判定すると（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ステージ１３の状態は”ステージ停止中”であると判定する（Ｓ４２）。切換部２３は、ステージ速度が０ではないと判定すると（Ｓ４１：ＮＯ）、ステージ１３の状態は”ステージ移動中”であると判定する（Ｓ１３）。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、制御部１５またはクライアントＰＣ５０のいずれかから発行されるステージ駆動指令に基づいてステージ１３の状態を推定するため、ステージ速度測定器１７で検出したステージ速度を受信する必要がない。したがって、ステージ状態を判別する機構のみについて言えば、ステージ速度測定器１７は不要である。

図６を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、ステージ状態の判別結果と、スキャン速度と、クライアントＰＣ５０からの操作コマンドとに基づいて、画像転送部を切り換える。切換部２３は、図６に示す処理を周期的にまたは所定の契機で、実行する。

切換部２３は、ステージ状態判定処理の判定結果を取得し（Ｓ５０）、ステージ１３の状態が”ステージ停止中”であるか判定する（Ｓ５１）。切換部２３は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”である場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、制御部１５の出力するスキャンモードが要求するスキャン速度が所定値以上であるか判定する（Ｓ５２）。制御部１５が要求するスキャン速度が所定値未満の場合（Ｓ５２：ＮＯ）、切換部２３は、第１画像転送部２０を選択する（Ｓ５３）。

これに対し、切換部２３は、ステージ１３が停止中であっても（Ｓ５１：ＹＥＳ）、制御部１５の要求するスキャン速度が所定値以上である場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、第２画像転送部２１を選択する（Ｓ５４）。切換部２３は、ステージ状態の判定結果が”ステージ停止中”ではない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、つまり”ステージ移動中”である場合も、第１実施例で述べたと同様に、第２画像転送部２１を選択する（Ｓ５４）。

切換部２３は、第２画像転送部２１を選択している場合において、クライアントＰＣ５０からスキャン停止が指示されたか判定する（Ｓ５５）。スキャン停止が指示されていない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、本処理を終了する。所定時間の経過後、または所定の契機が到来すると、切換部２３は本処理を再び実行する。

切換部２３は、第２画像転送部２１を選択している場合において、クライアントＰＣ５０からスキャン停止が指示されたことを検出すると（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ステップＳ５３に移り、第２画像転送部２１から第１画像転送部２０へ切り換える。

ここで、ステップＳ５２で分岐する理由を説明する。制御部１５の指示するスキャン速度が所定値以上の場合、すなわちフレーム更新レートが所定値以上の場合、第１画像転送部２０を用いたのでは必要な転送速度を得ることができない。換言すれば、ステップＳ５２での所定値とは、第１画像転送部２０を用いたのでは必要な通信速度を得られないと判定できる値である。この場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、スキャン速度に見合った通信速度を確保するために、第２画像転送部２１が選択される（Ｓ５４）。

スキャン停止時には、第２画像転送部２１から第１画像転送部２０へ切り換える理由を説明する。クライアントＰＣ５０からの操作コマンドがスキャン停止コマンドである場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、停止前の最後の画像転送を成功させるために、パケット再送信機能を持つ第１画像転送部２０を選択する。スキャン停止前の最後の画像データの転送時に、一部のパケットが欠落した場合は、完全な画像をクライアントＰＣ５０のディスプレイに表示することができず、ユーザは試料を十分に観察できないおそれがある。そこで、切換部２３は、欠落パケットだけを再送信することができ、装置本体１０からクライアントＰＣ５０へ高い信頼性で画像を転送できる第１画像転送部２０を選択する。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、ステージ１３が停止中であってもスキャン速度が所定値以上の場合は、第２画像転送部２１を選択するため、画像の更新頻度に追従してディスプレイに表示することができる。

さらに本実施例では、第２画像転送部２１を使用している場合であっても、スキャン停止時の最後の画像は、信頼性の高い第１画像転送部２０を用いてクライアントＰＣへ送信する。従って、本実施例では、画像転送の信頼性を維持しつつ、高いフレーム更新レートに対応することができ、使い勝手が向上する。

図７，図８を用いて第４実施例を説明する。本実施例では、切換部２３は、制御部１５からステージ駆動部１４に入力されるステージ駆動指令に基づいて、ステージ状態を判定する。第２実施例では、制御部１５またはクライアントＰＣ５０のいずれかから発行されるステージ駆動指令に基づいて、ステージ状態を判定する場合を述べた。これに対し、本実施例では、制御部１５から出力されるステージ加速指令または減速指令と、ステージ１３の等速移動状態とに基づいて、ステージ１３の状態を判定する。

図７は、本実施例による荷電粒子線装置１Ａの全体構成を示す。図７の構成と図１の構成とを比較すると、図７に示す本実施例では、制御部１５からステージ駆動部１４へ入力されるステージ駆動指令が、切換部２３にも入力される。さらに図７に示す本実施例では、図１で述べたステージ速度測定器１７が取り除かれている。

図８は、本実施例によるステージ状態判定処理を示すフローチャートである。本処理は、切換部２３により、周期的にまたは所定の契機で、実行される。切換部２３は、制御部１５からステージ駆動部１４へ入力されるステージ駆動指令を監視しており（Ｓ６０）、加速指令も減速指令も制御部１５から出されていないか判定する（Ｓ６１）。切換部２３は、制御部１５が加速指令も減速指令も出力していないと判定すると（Ｓ６１：ＹＥＳ）、ステージ１３が等速移動していないか判定する（Ｓ６２）。切換部２３は、制御部１５から出力されるステージ駆動指令の種類および出力タイミングなどに基づいて、ステージ１３が等速移動しているか否か推定することができる。

切換部２３は、ステージ１３が等速移動していないと判定すると（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ステージ１３の状態は”ステージ停止中”であると判定する（Ｓ６３）。切換部２３は、制御部１５からステージ駆動部１４へ加速指令または減速指令のいずれかが入力されている場合（Ｓ６１：ＮＯ）、または、ステージ１３が等速移動している場合（Ｓ６２：ＮＯ）、ステージ１３の状態は”ステージ移動中”であると判定する（Ｓ６４）。このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。

図９，図１０を用いて、第５実施例を説明する。本実施例の荷電粒子線装置１Ｂでは、クライアントＰＣ５０から入力されるステージ駆動指令に基づいて、ステージ状態を判定する。第２実施例では、制御部１５またはクライアントＰＣ５０のいずれかから発行されるステージ駆動指令に基づいて、ステージ状態を判定する場合を述べた。第４実施例では、制御部１５から出力されるステージ加速指令または減速指令と、ステージ１３の等速移動状態とに基づいて、ステージ１３の状態を判定する場合を述べた。本実施例では、クライアントＰＣ５０からの操作コマンドに基づいて、ステージ１３の状態を判定する場合を説明する。

図９は、本実施例の荷電粒子線装置１Ｂの全体構成を示す。本実施例において切換部２３は、通信インターフェース２２に接続されている。切換部２３は、クライアントＰＣ５０から通信インターフェース２２を介して制御部１５に入力されるコマンドを監視することができる。

図１０は、本実施例によるステージ状態判定処理を示すフローチャートである。切換部２３は、通信インターフェース２２を介して、クライアントＰＣ５０から装置本体１０へ入力される操作コマンド（操作入力とも呼ぶ）を監視している（Ｓ７０）。操作コマンドとは、ステージ１３の移動を指示するコマンドであり、ステージ駆動指令である。

切換部２３は、クライアントＰＣ５０から操作コマンドが入力されていないか判定する（Ｓ７１）。操作コマンドが入力されていない場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、切換部２３は、ステージ１３の状態が”ステージ停止中”であると判定する（Ｓ７２）。切換部２３は、クライアントＰＣ５０から操作コマンドが入力された場合（Ｓ７１：ＮＯ）、ステージ１３の状態は”ステージ移動中”であると判定する。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。本実施例では、クライアントＰＣ５０から入力される操作コマンドに基づいてステージ状態を判定するため、ステージ１３の実際の移動速度に基づいてステージ状態を判定する場合よりも早期に、ステージ１３の状態を判定することができる。これにより、画像転送部２０，２１の切換を早期に指示することができ、切換完了までの待ち時間を短縮して使い勝手を向上することができる。

図１１，図１２を用いて第６実施例を説明する。本実施例は、第４実施例と第５実施例を結合させたものである。すなわち、本実施例の荷電粒子線装置１Ｃでは、制御部１５から出力されるステージ駆動指令と、クライアントＰＣ５０から入力される操作コマンド（クライアントＰＣからのステージ駆動指令）の両方に基づいて、ステージ１３の状態を判定する。

図１２は、本実施例によるステージ状態判定処理を示すフローチャートである。本処理は、切換部２３により、周期的にまたは所定の契機で、実行される。

切換部２３は、クライアントＰＣ５０から装置本体１０へ入力される操作コマンドを監視している（Ｓ８０）。切換部２３は、クライアントＰＣ５０から操作コマンドが入力されていないか判定する（Ｓ８１）。

操作コマンドが入力されていない場合（Ｓ８１：ＹＥＳ）、切換部２３は、制御部１５からステージ駆動部１４へ入力されるステージ駆動指令を監視し（Ｓ８２）、加速指令も減速指令も制御部１５から出されていないか判定する（Ｓ８３）。

切換部２３は、制御部１５が加速指令も減速指令も出力していないと判定すると（Ｓ８３：ＹＥＳ）、ステージ１３が等速移動していないか判定する（Ｓ８４）。切換部２３は、ステージ１３が等速移動していないと判定すると（Ｓ８４：ＹＥＳ）、ステージ１３の状態は”ステージ停止中”であると判定する（Ｓ８５）。

切換部２３は、クライアントＰＣ５０から操作コマンドが入力された場合（Ｓ８１：ＮＯ）、制御部１５からステージ駆動部１４へ加速指令または減速指令のいずれかが入力されている場合（Ｓ８３：ＮＯ）、または、ステージ１３が等速移動している場合（Ｓ８４：ＮＯ）のいずれかである場合、ステージ１３の状態は”ステージ移動中”であると判定する（Ｓ８６）。このように構成される本実施例も第１実施例、第４実施例、第５実施例と同様の作用効果を奏する。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、荷電粒子線装置は走査型電子顕微鏡に限らず、他の装置にも適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：荷電粒子線装置、１０：装置本体、１１：電子銃、１２：鏡体、１３：ステージ、１４：ステージ駆動部、１５：制御部、１６：検出器、１７：ステージ速度測定器、２０：第１画像転送部、２１：第２画像転送部、２２：通信インターフェース、２３：画像転送方式切換部、２４：スキャンモード切換部、３０：通信ネットワーク回線、５０：クライアントＰＣ

Claims (19)

1. ステージ上の試料へ荷電粒子線を照射する電子線源と、
   前記ステージを駆動するステージ駆動部と、
   前記試料から放出される荷電粒子を検出する検出器と、
   前記検出器からの信号を画像データとして、第１画像転送プロトコルを用いて転送する第１画像転送部と、
   前記検出器からの信号を画像データとして、第２画像転送プロトコルを用いて転送する第２画像転送部と、
   前記ステージの状態に基づいて、前記第１画像転送部と前記第２画像転送部を切り換えて使用する切換部と、
   前記第１画像転送部または前記第２画像転送部のいずれかから通信ネットワークを介して受信する画像データを表示する端末と、
   を備える荷電粒子線装置。
2. 前記第１画像転送プロトコルは前記第２画像転送プロトコルよりも信頼性の高いプロトコルであり、
   前記切換部は、前記ステージの状態が停止中であると判定した場合、前記第１画像転送部を選択する、
   請求項１に記載の荷電粒子線装置。
3. 前記第２画像転送プロトコルは前記第１画像転送プロトコルよりも転送速度の速いプロトコルであり、
   前記切換部は、前記ステージの状態が移動中であると判定した場合、前記第２画像転送部を選択する、
   請求項２に記載の荷電粒子線装置。
4. 前記切換部は、スキャンモードのスキャン速度が所定値以上の場合は、前記ステージの状態が停止中であっても、前記第２画像転送部を選択する、
   請求項３に記載の荷電粒子線装置。
5. 前記切換部は、前記第２画像転送部を選択している間に、前記端末からスキャン停止が指示された場合、前記第２画像転送部から前記第１画像転送部に切り換える、
   請求項４に記載の荷電粒子線装置。
6. 前記ステージの状態は、前記ステージの移動速度から判定される、
   請求項１に記載の荷電粒子線装置。
7. 前記ステージの状態は、前記ステージ駆動部へ入力されるステージ駆動指令に基づいて判定される、
   請求項１に記載の荷電粒子線装置。
8. 前記ステージの状態は、前記ステージ駆動部へ入力される前記ステージ駆動指令としての加速指令または減速指令の有無と、前記ステージの加速度とに基づいて判定される、
   請求項７に記載の荷電粒子線装置。
9. 前記ステージの状態は、前記端末からの指示に基づいて判定される、
   請求項１に記載の荷電粒子線装置。
10. 前記ステージの状態は、前記ステージ駆動部へ入力されるステージ駆動指令と、前記端末からの指示とに基づいて判定される、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
11. 前記ステージの状態が停止中である場合は、前記端末から選択されたスキャンモードで動作し、
    前記ステージの状態が移動中である場合は、予め用意されている所定のスキャンモードで動作する、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
12. 前記所定のスキャンモードは、前記端末に表示される画像が観察者にとって動画として見える程度の間隔で更新されるモードである、
    請求項１１に記載の荷電粒子線装置。
13. 前記第１画像転送プロトコルは、コネクション型のプロトコルである、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
14. 前記第２画像転送プロトコルは、コネクションレス型のプロトコルである、
    請求項１に記載の荷電粒子線装置。
15. ステージ上の試料へ荷電粒子線を照射し、当該試料から放出される荷電粒子を検出して画像を表示する荷電粒子線装置の制御方法であって、
    切換部が、ステージの状態に基づいて、第１画像転送部と第２画像転送部を切り替え、
    検出器から出力された画像データが、前記第１画像転送部または前記第２画像転送部のうち選択された画像転送部から通信ネットワークを介して端末へ転送される、
    荷電粒子線装置の制御方法。
16. 前記第１画像転送部の使用する第１画像転送プロトコルは、前記第２画像転送部の使用する第２画像転送プロトコルよりも信頼性の高いプロトコルであり、
    前記ステージの状態が停止中であると判定された場合は、前記第１画像転送部が選択される、
    請求項１５に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
17. 前記第２画像転送部の使用する第２画像転送プロトコルは、前記第１画像転送プロトコルよりも転送速度の速いプロトコルであり、
    前記ステージの状態が移動中であると判定された場合は、前記第２画像転送部が選択される、
    請求項１６に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
18. スキャンモードの更新頻度が所定値以上の場合は、前記ステージの状態が停止中であっても、前記第２画像転送部を選択する、
    請求項１７に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
19. 前記第２画像転送部を選択している間に、前記端末からスキャン停止が指示された場合は、前記第２画像転送部から前記第１画像転送部に切り換える、
    請求項１８に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
    

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