JP7061192B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線装置に関する。

荷電粒子線装置では、観察に用いられる荷電粒子線の散乱を防ぐため試料台を真空の試料室内に設置する必要がある。密閉された試料室の内部の状態を確認するため、試料室の内部に光学カメラを設置し、外部モニタにより観察可能とした荷電粒子線装置が知られている。

しかし、試料室の内部を光学カメラで撮像し外部モニタに表示させてオペレータに確認させる場合、オペレータは、荷電粒子線の照射に基づく試料の観察画像（本来観察すべき画像）と、光学カメラにより撮像された試料室の内部の画像とを同時に観察し、試料台の位置を調整することが必要となる。このため、検査のスループットが低下したり、オペレータが誤って試料にダメージを与えたりする虞がある。

このため、試料を載置する試料台の位置を自動で検出し、試料台（可動ステージ）の位置を自動調整する装置も、例えば特許文献１により知られている。この特許文献１の装置では、試料室の反射率と、検出対象としての試料台の反射率とを異ならせることにより、試料台の位置を自動検出することが可能とされている。しかし、この特許文献１の技術では、試料台と試料室との反射率を異ならせることが必要であり、汎用性に欠けるという問題がある。その他、試料台を自動で検出する装置は、特許文献２や特許文献３等によっても知られているが、いずれも、カメラと試料台との間の相対的な位置関係、試料の性状などに関し制約があり、やはり汎用性に欠けるという問題がある。

また、特許文献１～３のような公知の装置は、試料台の位置を自動的に判別・特定することが可能ではあるが、荷電粒子線の収束点の位置は検出対象である試料台の表面に設定される。このため、試料の表面の位置を考慮して可動ステージ等の制御を行うことが容易ではないという問題がある。また、ユーザも、試料の表面の位置が明確に把握できないことから、カメラの画像を見た場合において、可動ステージをどの程度移動可能であるかを正確に把握することが必ずしも容易ではなかった。

国際公開第２０１６／０８８２６０号 特開２０１１－１３４９７４号公報 特開２０１０－２２５８２５号公報

本発明は、試料の表面への荷電粒子線の収束点の移動を的確に行うことを可能するとともに、ユーザが試料表面と荷電粒子線の収束点との位置関係を把握することを容易にした荷電粒子線装置を提供することを目的とする。

本発明に係る荷電粒子線装置は、試料台に対し荷電粒子線を照射する電子光学系と、
前記試料台を載置する可動ステージと、前記可動ステージを収容する試料室と、前記試料台に載置された試料からの信号を検出する検出器と、前記試料台及び前記試料を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像から前記試料台及び前記試料の外形に関する外形情報を抽出する抽出手段と、前記外形情報に基づいて前記可動ステージを制御する制御部と、前記外形情報に関する画像を、前記カメラにより撮像された画像とともに表示する表示部とを備える。

本発明によれば、カメラが撮像した画像から、抽出手段により試料台及び試料の外形に関する情報が抽出され、それがカメラで撮像された画像と共に表示部に表示される。このため、試料の表面へ荷電粒子線の収束位置を調整することが可能になる。また、試料の外形に関する外形情報が、カメラの撮影画像とともに表示部に表示されるため、ユーザにおいて試料の外形と荷電粒子線の収束位置との関係を把握することを容易にすることができる。

第１の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００の概略構成を示す概略図である。 図１のプロセッサ１１０における画像処理の詳細を説明する概略図である。 データベース１１１に格納されるデータの一例を説明する表である。 第１の実施の形態において、試料１０４の交換から、交換の完了後の試料１０４の観察の開始までの動作を説明するフローチャートである。 第１の実施の形態における真空引き動作の実行中において、ユーザインタフェースとしてモニタ１０９に表示される画面の一例である。 第１の実施の形態における真空引き動作の実行中において、ユーザインタフェースとしてモニタ１０９に表示される画面の一例である。 第２の実施の形態において、試料１０４の検出領域の高さ（Ｚ座標）が変動した時のモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第２の実施の形態において、試料１０４の検出領域の高さ（Ｚ座標）が変動した時のモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第２の実施の形態において、試料１０４の検出領域の高さ（Ｚ座標）が変動した時のモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第３の実施の形態において、可動ステージ１０６において傾斜動作が行われた場合におけるモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第３の実施の形態において、可動ステージ１０６において傾斜動作が行われた場合におけるモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第３の実施の形態において、可動ステージ１０６において傾斜動作が行われた場合におけるモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。 第４の実施の形態の動作を説明する概略図である。 第５の実施の形態の動作を説明する概略図である。 第６の実施の形態を説明する概略図である。 第６の実施の形態のモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００の概略構成を、図１を参照して説明する。この荷電粒子線装置１００は、荷電粒子線を試料に照射するための電子光学系１０１と、その内部を真空状態に設定可能とされた試料室１０２と、試料から得られる信号（２次電子、１次電子、Ｘ線等）を検出する検出器１０３と、観察対象の試料１０４を載置するための試料台１０５と、試料台１０５を移動させ観察位置を変更するための可動ステージ１０６と、試料室１０２の内部を撮像するためのカメラ１０７と、カメラ１０７の画像を表示するモニタ１０９と、カメラ１０７の撮影画像を画像処理するためのプロセッサ１１０と、撮影画像データを管理するデータベース１１１と、制御部１１２とを有している。

電子光学系１０１は、図示は省略するが、荷電粒子源の他、集束レンズ、偏向器、対物レンズなどを備え、荷電粒子線を偏向させて試料１０４付近において収束させることが可能なよう構成されている。検出器１０３は、図１では一例として１つの検出器のみが図示されているが、荷電粒子線装置１００は、２次電子検出器の他、１次電子検出器、Ｘ線検出器など複数種類の検出器を備えることができる。複数種類の検出器は、必要に応じて試料室内において挿入又は離脱可能に構成され得る。

試料台１０５は、可動ステージ１０６から着脱可能に構成されている。また、可動ステージ１０６は、電子光学系１０１の光軸の方向をＺ方向、可動ステージ１０６の表面に平行な方向をＸ方向、Ｙ方向とした場合において、直交するＸ方向、Ｙ方向又はＺ方向に移動可能とされる。可動ステージ１０６は、ＸＹＺ全方向に移動可能とされていてもよいし、一方向、例えばＺ方向のみに移動可能な構成とされていてもよい。また、可動ステージ１０６は、その傾斜角Ｔを調整可能に構成されてもよい。また、可動ステージ１０６は、光軸方向を中心として少なくとも１８０°回転可能とされ、その回転角Ｒを調整可能に構成されてもよい。

カメラ１０７は、試料室１０２の内部の状態を撮像可能に、具体的には、撮像視野１０８に含まれる電子光学系１０１、検出器１０３、試料１０４及び試料台１０５を撮像する。プロセッサ１１０は、撮像されたカメラ１０７の画像に対し画像処理を実行し、モニタ１０９（表示部）に画像処理後の画像データを表示する。また、詳しくは後述するが、プロセッサ１１０は、データベース１１１に格納された画像データ（第２の画像）に従い、第１の画像から試料１０４及び試料台１０５の画像を抽出し、抽出された画像の外形又は輪郭をモニタ１０９上で強調表示する。また、プロセッサ１１０は、その試料１０４と試料台１０５の位置情報をこの外形情報に従い特定する。

制御部１１２は、電子光学系１０１、可動ステージ１０６、及びモニタ１０９に対する試料１０４の観察のための制御を司る。また、制御部１１２は、プロセッサ１１０が特定した試料１０４と試料台１０５の位置情報に従い、可動ステージ１０６の位置を制御する。

プロセッサ１１０における画像処理の詳細を、図２及び図３を参照して説明する。図２において、左側の画像２０１は、荷電粒子線装置１００の試料室１０２内に、試料１０４を載置した試料台１０５を挿入した状態の画像を示している。この画像を、以下では、第１の画像２０１と称する。

加えて、この荷電粒子線装置１００は、試料１０４と試料台１０５が試料室１０２から取り除かれた状態での試料室１０２内の画像を、データベース１１１に格納されている。このデータベース１１１に格納されている画像を、以下では第２の画像２０２と称する。

プロセッサ１１０は、所定の画像処理を実行することにより、第１の画像２０１と第２の画像２０２とを対比し、その差分である第３の画像２０３を生成する。第３の画像２０３は、試料１０４の画像２０４と、試料台１０５の画像２０５とを含む。

図３は、データベース１１１に格納される画像データの一例を示す。図３の表において、横方向に一列に並ぶデータが、1枚の画像データに関するデータを示している。データベース１１１は、複数の第２の画像２０２のデータを格納している。この複数の第２の画像２０２は、可動ステージ１０６の位置座標（直交座標系のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）、傾斜角Ｔ、回転角Ｒ、及び試料室１０２内で可動とされる装置（例えば、検出器１０３）の挿入の有無の組合せが互いに異なる。この図３の例は、検出器１０３として、３種類の検出器（例えば、二次電子検出器Ａ、一次電子検出器Ｂ、Ｘ線検出器Ｃ）が備えられる場合における第２の画像２０２を示している。検出器Ａ、Ｂ、Ｃの試料室１０２内への挿入の有無（○又は×）の組合せ毎に第２の画像２０２が撮像され、データベース１１１に格納されている。

プロセッサ１１０は、可動ステージ１０６の位置情報（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ、Ｒ）、及び検出器１０３の挿入の有無を、可動ステージ１０６及び検出器１０３の制御情報に従って判定し、この判定結果に合致する第２の画像２０２をデータベース１１１から選択し、読み出す。そして、撮像された第１の画像２０１と、選択・読み出された第２の画像２０２との間の差分を演算して第３の画像２０３を生成する（図２参照）。第３の画像２０３には、試料１０４及び試料台１０５の外形に関する情報が含まれる。従って、プロセッサ１１０は、試料１０４及び試料台１０５の外形に関する情報を抽出する抽出手段として機能する。

なお、上述の説明では、データベース１１１に格納される第２の画像２０２は、試料室１０２から試料１０４及び試料台１０５が取り除かれた状態における、試料室１０２内の様子を撮像した画像であるとして説明した。ただし、これは第３の画像２０３において試料１０４と試料台１０５の外形情報が得るための一例であり、第２の画像２０２の形態は、図２に示す場合に限定されるものではない。

図４は、試料１０４の交換から、交換の完了後の試料１０４の観察の開始までの動作を説明するフローチャートである。ステップ４０１では、試料１０４を試料台１０５と共に新たに試料室１０２に挿入するため、試料室１０２を真空状態から大気状態に切り替える。続くステップ４０２では、新たな試料１０４を載置した試料台１０５を可動ステージ１０６に取り付け、試料室１０２内に載置する。

ステップ４０３では、試料室１０２を再度真空状態にするため、空気を外部へ排出する動作（真空引き）を開始する。この真空引きが完了するまでに、試料台１０５に載置した試料１０４の観察に適した位置へ可動ステージ１０６の位置を調整する手順を開始する。可動ステージ１０６の調整がされると、ステップ４０４において、試料１０４の検出すべき領域（検出領域）が電子光学系１０１の光軸に沿って得られる。試料１０４の検出領域のデータは、カメラ１０７が撮像した画像データに基づいて、図２で説明した手順が実行されることにより得られる。すなわち、カメラ１０７で撮像された試料室１０２内の現在の状態の第１の画像２０１と、データベース１１１から読み出された対応する第２の画像２０２との差分により第３の画像２０３が生成され、この第３の画像２０３中の試料１０４及び試料台１０５の画像から、検出領域のデータが特定される。

ステップ４０５では、光軸上にある試料１０４の検出領域の表面が、荷電粒子線の収束点と一致しているか否かが判定される。具体的には、第３の画像２０３から抽出された検出領域の位置の座標と、荷電粒子線の収束点の座標とをプロセッサ１１０において比較し、その差分が所定値以内か否かが判定される。一致していない場合はステップ４０６に移動し、一致する場合はステップ４０７へ進む。なお、荷電粒子線の収束点の位置情報は、制御部１１２における電子光学系１０１に対する制御信号に基づいて特定することができる。

ステップ４０６では、可動ステージ１０６を移動させて、試料１０４の検出領域の表面が荷電粒子線の収束点と一致するよう制御する。以下、ステップ４０５で一致が確認されるまで、ステップ４０４～４０６の手順が繰り返される。

試料１０４の検出領域と荷電粒子線の収束点の一致が確認されると、その後ステップ４０３から開始された真空引き動作がステップ４０７において完了する。その後、ステップ４０８において荷電粒子線の照射が開始され、試料１０４の観察が開始される。このように、この第１の実施の形態によれば、試料１０４及び試料台１０５の形状及び位置情報が第１の画像２０１及び第２の画像２０２に基づいて生成された第３の画像２０３に従って特定される。そして、特定された試料１０４の表面に対し、荷電粒子線の収束位置が調整される。このため、この第１の実施の形態によれば、プロセッサ１１０において試料１０４及び試料台１０５の外形に関する情報が第１の画像２０１及び第２の画像２０２に基づいて抽出され、それがカメラ１０７で撮像された画像と共にモニタ１０９に表示される。この外形に関する情報は、荷電粒子線の収束位置の調整にも用いられる。このため、試料１０４の表面へ荷電粒子線の収束位置を調整することが可能になる。また、試料の外形に関する情報が、カメラ１０７の撮影画像とともにモニタ１０９に表示されるため、ユーザにおいて試料１０４の外形と荷電粒子線の収束位置との関係を把握することが可能になる。すなわち、荷電粒子線が試料１０４の表面に収束した光学条件で観察することが容易になる。

図５Ａは、真空引き動作の実行中において、ユーザインタフェースとしてモニタ１０９に表示される画面の一例である。この画面は、一例として、真空引き動作が実行中であること（例：「真空引き中です。」）を示すメッセージ５０１と、真空引き動作の進捗状況を示すプログレスバー５０２とを含むことができる。真空引き動作が完了した際は、図５Ａの画面は閉じられる。また、真空引き動作自体を停止させたい場合には、画面右下の「キャンセル」がクリックされる。

また、調整シーケンスの実行中には、モニタ１０９は、図５Ａのメッセージ画面とともに、図５Ｂに示すような試料室１０２の内部の様子を確認するための第１の画像２０１も表示される。第１の画像２０１においては、ステップ４０４にて得られる試料１０４の外形又は輪郭が枠線５０３で囲い強調表示される。枠線５０３は、第３の画像２０３（図２）で抽出された試料１０４と試料台１０５の外形データに対応する。更にステップ４０８で設定される光学条件に従い、荷電粒子線の収束点の位置がマーカ５０４で表示される。制御部１１２により実行される調整シーケンスにより、枠線５０３とマーカ５０４が一致するように自動制御がなされるが（図４のステップ４０４～４０６）、この調整シーケンスの進捗がモニタ１０９上で観察され得る。このようなユーザインタフェースとしての画面（図５Ｂ）がモニタ１０９に表示されることにより、ユーザは、試料１０４、電子光学系１０１、及び検出器１０３の位置関係を視覚的に把握することができる。可動ステージ１０６の位置制御を行う調整シーケンスが完了すると、枠線５０３とマーカ５０４が重畳してモニタ１０９の表示画面上で表示される。

図４で説明した調整シーケンスの手順では、試料室１０２の真空引き動作の開始から完了までの間において調整シーケンスが実行される例を説明した。ただし、調整シーケンスは必ずしも真空引き動作の実行中に完了される必要はなく、調整シーケンスは、真空引き動作の開始前において実行されていてもよい。逆に、真空引き動作が完了した後に調整シーケンスが開始されてもよい。また、調整シーケンスと真空引き動作とが、時間的に部分的に重複しているようにすることも可能である。

なお、ＦＩＢ-ＳＥＭのように複数の光源を備えた荷電粒子線装置においても、複数の光軸の交点を収束点とみなし、枠線とマーカが重なるよう自動的に制御することで、試料に対して複数の光源を同時に作用させることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００を、図６Ａ～図６Ｃを参照して説明する。この第２の実施の形態の荷電粒子線装置１００の基本構成（図１～図３）は、第１の実施の形態と略同一であるので、以下では重複する説明は省略する。また、調整シーケンスの実行の基本的な手順も、第１の実施の形態（図４）と略同一である。この第２の実施の形態は、試料１０４の観察動作の途中において、試料１０４の検出領域が変わり、これにより観察すべき検出領域の高さ（Ｚ方向の位置）が変わった場合の動作が第１の実施の形態と相違している。以下では、その相違点に関し説明する。

図６Ａ～図６Ｃは、試料１０４の検出領域の高さ（Ｚ座標）が変動した時のモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。図６Ａに示すように、試料台１０５上に２つの試料、例えば第１の試料６０１と、第２の試料６０２が載置されている場合を考える。第２の試料６０２は、第１の試料６０１よりもその表面の高さ位置が高い。ここでは一例として、図６Ａに示すように、第１の試料６０１が電子光学系１０１の光軸Ｏ２上に位置し、第２の試料６０２は光軸Ｏ２から外れた位置に載置されているものとする。なお、第１の試料６０１と第２の試料６０２とは、物理的に分離した別々の試料であってもよいし、第１の試料６０１と第２の試料６０２とが物理的に接続され一体をなすものであってもよい。

この場合、第１の実施の形態と同様に、モニタ１０９において、第１の試料６０１及び第２の試料６０２の検出領域が枠線５０３により強調表示され、荷電粒子線の収束点はマーカ５０４により表示される。第１の試料６０１が光軸Ｏ２上に位置する場合、第１の試料６０１の検出領域と、荷電粒子線の収束点との一致が検出される。

この状態から、可動ステージ１０６が移動することによって、光軸Ｏ２上に位置する試料が、第１の試料６０１から第２の試料６０２に切り替わる。可動ステージ１０６の移動によって枠線５０３からマーカ５０４が離れ、第２の試料６０２側に近づくと、図６Ｂに示すような画面６０５が表示され、ユーザに対し、第１の試料６０１から第２の試料６０２に検出対象が代わり、これにより検出対象の高さ（Ｚ方向の位置）が変わったことがユーザに向けて報知される（例えば、「試料の高さが変わりました。」）。ユーザは、この画面６０５を確認して、そのまま第２の試料６０２の観察を継続したい場合には、選択ボタン６０７の「閉じる」を選択し、これにより画面６０５を閉じる。第２の試料６０２の観察が選択される場合には、図４の手順に従って、第２の試料６０２の検出対象に対する調整シーケンスが続けられる。

一方、再度第１の試料６０１の観察を再開したい場合には、選択ボタン６０７の「元に戻す」を選択する。なお、以後において画面６０５を表示させたくない場合には、表示６０６（「試料」の高さ自動切換え））のボックスをクリックすることで、以後は図６Ｂのような画面の表示がされないようにすることもできる。

図６Ｂの画面において、第２の試料６０２に対する観察が選択された場合には、第２の試料６０２の検出対象に対する位置合わせが継続され、結果として図６Ｃに示すように、第２の試料６０２が光軸Ｏ２上に移動した状態が得られる。このように、この第２の実施の形態によると、高さ方向の位置が異なる２種類の試料があり、観察対象が変化した場合であっても、その変化後の試料に対し、第１の実施の形態と同様の動作を実行することができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００を、図７Ａ～図７Ｃを参照して説明する。この第３の実施の形態の荷電粒子線装置１００の基本構成（図１～図３）は、第１の実施の形態と略同一であるので、以下では重複する説明は省略する。また、調整シーケンスの実行の基本的な手順も、第１の実施の形態（図４）と略同一でよい。この第３の実施の形態は、可動ステージ１０６が傾斜動作（チルト）を実行可能に構成され、その傾斜角Ｔが変更可能な荷電粒子線装置に関するものである。そして、この第３の実施の形態では、傾斜動作が行われた場合においても可動ステージ１０６の調整シーケンスを実行可能に構成されている点で、前述の実施の形態と異なっている。また、モニタ１０９における表示も前述の実施の形態とは異なっている。

図７Ａ～図７Ｃは、可動ステージ１０６において傾斜動作が行われた場合におけるモニタ１０９の画面表示（ユーザーインターフェース）の一例である。ここでは、図７Ａに示すように、可動ステージ１０６が、図７Ａの紙面垂直方向（Ｙ軸方向）を長手方向とする傾斜回転軸７０１を回転中心として、半径Ｄの円弧上を回転移動することで可動ステージ１０６の表面が傾斜可能とされているものとする。このような傾斜角Ｔの調整がされると、試料１０４を斜め方向から観察可能となる一方で、回転前に光軸Ｏ２上に位置していた検出対象が光軸Ｏ２から外れた位置に移動する。このため、第３の実施の形態の荷電粒子線装置１００は、傾斜角Ｔの調整によって生じたズレを補正する制御を実行する。

このズレの補正する制御について、図７Ｂを参照して説明する。
ユーザの操作、又は制御プログラムの命令に従って、可動ステージ１０６が傾斜回転軸７０１を中心に傾斜角Ｔだけ回転すると（回転半径Ｄ）、回転開始前に光軸Ｏ２上に位置していた検出点Ｐｗは、回転後完了後には、光軸Ｏ２からは離れた検出点Ｐｗ'に移動する。この場合、回転前の検出点Ｐｗと回転後の検出点Ｐｗ'との間の距離Ｈは、Ｈ＝２Ｄ×ｓｉｎ（Ｔ／２）となる。

一方、検出点ＰｗとＰｗ'との間のＺ方向のズレ量Ｄｚは、Ｄｚ＝Ｈ×ｓｉｎ（９０－Ｔ／２）となる。更に、検出点ＰｗとＰｗ'との間のＸ方向のズレ量Ｄxは、Ｄｘ＝Ｈ×ｃｏｓ（９０－Ｔ／２）となる。このように、傾斜角Ｔの大きさが決まると、ズレ量Ｄｘ、Ｄｚも算出することができる。制御部１１２は、演算されたＤｘ、Ｄｚに基づいて可動ステージをＺ方向、及びＸ方向に移動させ、これにより、回転開始前に観察していた部分を引き続き観察することが可能になる。換言すれば、可動ステージ１０６が傾斜調整された場合であっても、観察位置が変わることを自動的に抑制することができる。

この第３の実施の形態では、可動ステージ１０６の傾斜角を調整可能とするとともに、その傾斜調整により生じたズレＤｘ及びＤｚを算出し、制御部１１２で可動ステージ１０６のＸ方向及びＹ方向の移動を指示することにより、このズレを補正することができる。このようなズレ量Ｄｘ及びＤｚの調整を行う一方で、前述の実施の形態（図４）と同様の調整シーケンスを実行することができる。

図７Ｃは、このような傾斜調整がされた場合における、カメラ１０７によって撮像される試料室１０２の内部の様子に関する第１の画像２０１の例である。このような第１の画像２０１が表示されることにより、ユーザは傾斜調整を行いつつも、第１の画像２０１を参照することにより、試料１０４、電子光学系１０１、及び検出器１０３の間の位置関係を視覚的に把握することができる。

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００を、図８を参照して説明する。この第４の実施の形態の荷電粒子線装置１００の基本構成（図１～図３）は、第１の実施の形態と略同一であるので、以下では重複する説明は省略する。また、調整シーケンスの実行の基本的な手順も、第１の実施の形態（図４）と略同一でよい。この第４の実施の形態は、可動ステージ１０６がＺ軸（可動ステージ１０６の鉛直方向）を中心として回転し、その回転角Ｒを調整可能に構成されている。

図８を参照して、第４の実施の形態の動作を説明する。例えば、図８の左側に示すように、試料１０４がその表面に高低差を有し、Ｚ方向の位置が高い第１領域８０１と、第１領域８０１よりもＺ方向の位置が低い第２領域８０２とを備えているものとする。このような試料１０４の第２領域８０２を観察しようとした場合において、検出対象としての第２領域８０２と検出器１０３との間に第１領域８０１が存在し、２次電子等を遮蔽してしまうことが起こり得る（図８Ａ参照）。

ユーザは、第１の画像２０１をモニタ１０９上で確認することで、検出対象とされるべき第２領域８０２が第１領域８０１により遮蔽されていることを確認することができる。
ユーザは、第１の画像２０１を確認した後、可動ステージ１０６を回転させる指示を図示しない入力部から入力し、これにより、例えば可動ステージ１０６を回転角Ｒ（例えば１８０°）だけ回転させて、例えば図８Ｂの状態を得る。可動ステージ１０６の回転により、第１領域８０１は第２領域８０２と検出器１０３とを挟む位置から退避され、これにより第２領域８０２の観察が可能になる。このような可動ステージ１０６の回転動作により、第２領域８０２を観察可能な状態とする一方で、その後、前述の実施の形態と同様の調整シーケンスを実行することができる。

［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００を、図９を参照して説明する。この第５の実施の形態の荷電粒子線装置１００の基本構成（図１～図３）は、第１の実施の形態と略同一であるので、以下では重複する説明は省略する。また、調整シーケンスの実行の基本的な手順も、第１の実施の形態（図４）と略同一でよい。この第５の実施の形態は、図９に示すように、可動ステージ１０６の可動範囲を定義する可動範囲定義データ９０１を利用して可動ステージ１０６の制御を行うよう構成され、この点で前述の実施の形態と異なっている。可動範囲定義データ９０１は、例えばデータベース１１１に予め保持しておいてもよいし、第１の画像２０１又は第２の画像２０２から逐次演算により求めることも可能である。なお、可動範囲定義データ９０１は、検出器１０３の位置によっても変化し得る。

可動範囲定義データ９０１は、可動ステージ１０６が移動可能な領域を特定するものであり、可動ステージ１０６の移動により、電子光学系１０１、検出器１０３が可動範囲定義データ９０１が定義する領域に入った場合、又は入ろうとする場合には、可動ステージ１０６の移動が制御部１１２により制限又は禁止される。これにより、試料１０４や試料台１０５が電子光学系１０１や検出器１０３に衝突することが防止できる。

また、可動範囲定義データ９０１を示す画像を、カメラ１０７の画像と重ねて表示した画像９０２をモニタ１０９上に表示させることができる。可動範囲定義データ９０１がモニタ１０９上に表示されることで、ユーザは試料１０４及び試料１０５が、電子光学系１０１や検出器１０３に対し安全な距離にあるか否かを確認することができる。

［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態に従う荷電粒子線装置１００を、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。この第６の実施の形態の荷電粒子線装置１００の基本構成（図１～図３）は、第１の実施の形態と略同一であるので、以下では重複する説明は省略する。また、調整シーケンスの実行の基本的な手順も、第１の実施の形態（図４）と略同一である。この第６の実施の形態の荷電粒子線装置は、光学式のカメラ１０７に加え、図示しない別の光学式カメラにより、試料台１０５及び試料１０４を上方、すなわち電子光学系１０１の光軸と略平行な方向から撮像する。

上述の実施の形態では、真空引き動作が完了した段階で荷電粒子線の収束点に可動ステージ１０６を移動させ、これにより電子光学系１０１の光軸上にある試料１０４を観察可能な状態にする。この第６の実施の形態では、光学式のカメラ１０７により、試料室１０２を可動ステージ１０６の表面と略水平な方向から撮影するとともに、追加の光学式カメラにより、試料台１０５をその略直上から（可動ステージ１０６の表面に略垂直な方向から）撮影する。当該追加の光学式カメラによる撮影は、図４のステップ４０２の前に行うか、又はステップ４０３～４０７の間に行っても良い。

追加の光学式カメラにより試料台１０５の直上から撮影した画像１００１の一例を、図１０Ａに示す。この画像１００１では、試料台１０５の外径Ｒｔｂと、試料台１０５の境界の形状データＤｔｂとが設定される。この外形Ｒｔｂ、及び形状データＤｔｂは、可動ステージ１０６の座標データと制御部１１２において関連付けられる。

この第６の実施の形態では、図１０Ｂに示すように、第１の実施の形態と同様の画面に加え、図１０Ａの画像１００１が表示される。これにより、真空引き動作中に画像１００１を確認しつつ、Ｚ方向の位置合わせに加え、ＸＹ方向の位置合わせも実行することができる。一例として、図４のステップ４０７の終了までに、画像１００１上で観察したい視野を図示しない入力手段（マウス等）により指定する。指定した視野は観察位置インジケータ１００６で表示される。観察位置インジケータ１００６が設定及び更新された際に、制御部１１２における座標の関連付けの結果に従い、制御部１１２は観察位置インジケータ１００６の中心へ可動ステージ１０６を制御する。

さらに、電子光学系１０１の倍率が観察位置インジケータ１００６の幅と一致するよう制御部１１２による制御が行われる。これらにより、真空引き動作中に観察する位置（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を決定することができる。ステップ４０８では、観察位置インジケータ１００６内の光学像と同じ視野で、荷電粒子線による観察画像がモニタ１０９に表示され、真空引き完了後即座に観察を開始することができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。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、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)に記憶させることが可能である。非一時的なコンピュータ可読媒体としては、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、上記の実施例において、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。

１０１・・・電子光学系、 １０２・・・試料室、 １０３・・・検出器、 １０４・・・試料、 １０５・・・試料台、 １０６・・・可動ステージ、 １０７・・・カメラ、 １０８・・・撮像視野、 １０９・・・モニタ、 １１０・・・プロセッサ、 １１１・・・データベース、 １１２・・・制御部。

Claims (14)

1. 試料台に対し荷電粒子線を照射する電子光学系と、
   前記試料台を載置する可動ステージと、
   前記可動ステージを収容する試料室と、
   前記試料台に載置された試料からの信号を検出する検出器と、
   前記試料台及び前記試料を撮像するカメラと、
   前記カメラが撮像した画像から前記試料台及び前記試料の外形に関する外形情報を抽出する抽出手段と、
   前記外形情報に基づいて前記可動ステージを制御する制御部と、
   前記外形情報に関する画像を、前記カメラにより撮像された画像とともに表示する表示部と
   を備える荷電粒子線装置。
2. 前記表示部は、前記外形情報に関する画像、及び前記カメラにより撮像された画像と共に、前記荷電粒子線の収束点の位置に関する画像を重ねて表示する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。
3. 前記外形情報に関する画像は、前記カメラにより撮像された画像において強調表示される、請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置。
4. 前記制御部は、前記収束点の位置に関する画像と、前記外形情報に関する画像とに基づいて前記可動ステージを制御する、請求項２に記載の荷電粒子線装置。
5. 前記試料台は、前記可動ステージから着脱可能である、請求項１～４のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
6. 前記試料室の内部の画像を保持するデータベースを更に備え、
   前記抽出手段は、前記カメラの画像と前記データベースの画像とを対比して前記外形情報を抽出する、請求項１に記載の荷電粒子線装置。
7. 前記データベースは、前記試料と前記試料台が前記試料室に挿入されていない状態における前記試料室の画像を保持する、請求項６記載の荷電粒子線装置。
8. 前記データベースは、前記試料室の内部の画像を複数保持し、
   複数の前記試料室の内部の画像は、前記可動ステージの位置が互いに異なる、請求項６又は７に記載の荷電粒子線装置。
9. 前記データベースは、前記試料室の内部の画像を複数保持し、
   複数の前記試料室の内部の画像は、前記検出器の前記試料室への挿入の有無が互いに異なる、請求項６～８のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
10. 前記表示部は、前記試料の検出領域の高さが変動した場合に、その旨を示す情報を表示するよう構成された、請求項１～９のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
11. 前記可動ステージは、傾斜角を調整可能に構成され、
    前記制御部は、前記傾斜角の調整によって生じた検出位置のズレを補正する制御を実行するよう構成された、請求項１～９のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
12. 前記可動ステージは、その鉛直方向を中心として回転可能に構成される、請求項１～９のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
13. 前記制御部は、前記可動ステージの可動範囲を定義する可動範囲定義データに基づき、前記可動ステージの制御を実行する、請求項１～９のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。
14. 前記カメラは、前記試料室を前記可動ステージの表面に略水平な方向から撮影するとともに、前記可動ステージの表面に略垂直な方向から撮影する、請求項１～９のいずれか１項に記載の荷電粒子線装置。

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