WO2016199271A1 - 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の制御方法 - Google Patents

荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の制御方法 Download PDF

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章 唐鎌
典夫 佐藤
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    • H01J2237/30405—Details
    • H01J2237/30416—Handling of data

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus and a method for controlling the charged particle beam apparatus.
  • a charged particle beam device such as a scanning electron microscope (SEM) that can obtain a high-magnification image scans a sample with a focused electron beam, and thereby detects secondary electrons emitted from the sample.
  • SEM scanning electron microscope
  • Detected secondary electrons are supplied as a video signal to a display synchronized with two-dimensional scanning of an electron beam. If a conventional charged particle beam apparatus is used, the state of the surface structure of the sample can be observed at a high magnification. Therefore, it is used in a wide range of industrial fields.
  • a user When observing an image with a charged particle beam apparatus, a user first transmits a command for operating the apparatus main body from a terminal such as a personal computer to the apparatus main body.
  • the main body of the charged particle beam apparatus receives a command from the terminal.
  • the main unit moves the stage on which the sample is placed, changes the posture of the stage, and switches the scan mode for irradiating a charged particle beam from the electron beam source. (Enlarged image) is detected.
  • the apparatus main body converts an enlarged image of the sample into image data such as a video signal, and transfers the image data from the apparatus main body to the user terminal via a communication network line.
  • the user observes an image displayed on the terminal screen.
  • Ethernet (registered trademark) line is used as a communication network line for connecting the apparatus main body and the user terminal.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • TCP is a transfer method that emphasizes reliability over communication speed.
  • a mechanism for improving reliability such as retransmitting the lost packet, is provided. While TCP has high communication reliability, the communication speed is relatively low due to large protocol processing overhead.
  • UDP is a transfer method in which communication speed is more important than communication reliability.
  • communication speed is more important than communication reliability.
  • protocol processing is simple and overhead is small, so that high-speed communication is possible.
  • Patent Document 1 the transfer method is switched in an electron microscope in which the capacity of a communication network line changes.
  • the image update rate can be increased regardless of whether the line capacity is large or small.
  • the inventor of the present application has earnestly studied the image transfer for improving the fault tolerance of communication and improving the followability to the stage movement. As a result, the following knowledge has been obtained.
  • TCP In charged particle beam apparatuses that perform image transfer using Ethernet (registered trademark), it is common to use highly reliable TCP in order to improve communication fault tolerance. However, since TCP has a large protocol processing overhead, it is difficult to obtain a transfer rate necessary for transferring an enlarged image.
  • the transfer speed can be increased.
  • hardware conforming to the higher speed standard is expensive, the cost of the charged particle beam apparatus increases.
  • UDP is used instead of TCP, a high transfer rate can be obtained, but operability may be lowered because communication fault tolerance is low. For example, consider a case in which the scanning speed is set very slow in order to examine the sample precisely, and one image is scanned slowly over several minutes. In this case, if some communication failure occurs while an image is displayed on the user's terminal and some packets are lost, a new image must be taken again to obtain a complete image. This is because in UDP, the lost packet is not retransmitted, and the image data included in the lost packet cannot be displayed on the terminal screen.
  • An object of the present invention relates to improving the followability to the stage movement and the fault tolerance of communication.
  • a charged particle beam apparatus detects an electron beam source that irradiates a sample on a stage with a charged particle beam, a stage driving unit that drives the stage, and charged particles emitted from the sample.
  • a detector a first image transfer unit that transfers a signal from the detector as image data using a first image transfer protocol, and a second image transfer protocol that uses a signal from the detector as image data
  • a second image transfer unit that transfers the image, a switching unit that switches between the first image transfer unit and the second image transfer unit based on the state of the stage, and the first image transfer unit or the second image transfer unit.
  • a terminal that displays image data received from any of the image transfer units via the communication network.
  • the first image transfer protocol is a protocol with higher reliability than the second image transfer protocol, and the switching unit may select the first image transfer unit when it is determined that the stage state is stopped.
  • the second image transfer protocol is a protocol having a higher transfer speed than the first image transfer protocol, and the switching unit may select the second image transfer unit when it is determined that the stage state is moving.
  • the image is obtained by utilizing the characteristics of the first image transfer protocol and the characteristics of the second image transfer protocol. Can be transferred.
  • first image transfer unit using the first image transfer protocol with high reliability is selected while the stage is stopped, a precise image with a low scan speed can be transferred to the operation terminal with high reliability. If the second image transfer unit using the second image transfer protocol having a high transfer speed is selected during the stage movement, the image can be transferred to the operation terminal following the movement of the stage.
  • 1 is an overall configuration diagram of a charged particle beam apparatus according to a first embodiment. It is a flowchart of the process which determines a stage state. It is a flowchart of the process which switches an image transfer system. It is a flowchart of the process which selects a scan mode. It is a flowchart of the process which determines a stage state in the charged particle beam apparatus which concerns on 2nd Example. It is a flowchart of the process which switches an image transfer system in the charged particle beam apparatus which concerns on 3rd Example. It is a whole block diagram of the charged particle beam apparatus which concerns on 4th Example. It is a flowchart of a stage state determination process. It is a whole block diagram of the charged particle beam apparatus which concerns on 5th Example. It is a flowchart of the process which determines a stage state. It is a whole block diagram of the charged particle beam apparatus which concerns on 6th Example. It is a flowchart of a stage state determination process.
  • the charged particle beam apparatus 1 of the present embodiment includes a first image transfer unit 20 that performs image transfer using a reliability-priority image transfer method (for example, TCP), and a speed-priority image transfer method. And a second image transfer unit 21 that performs image transfer using (for example, UDP). Furthermore, the charged particle beam apparatus 1 includes a switching unit 23 that switches the image transfer units 20 and 21 according to a predetermined condition set in advance.
  • a reliability-priority image transfer method for example, TCP
  • a speed-priority image transfer method for example, UDP
  • UDP ultra-priority image transfer method
  • the charged particle beam apparatus 1 includes a switching unit 23 that switches the image transfer units 20 and 21 according to a predetermined condition set in advance.
  • the switching unit 23 determines the state of the stage 13 and selects one of the first image transfer unit 20 and the second image transfer unit 21 based on the determination result. Furthermore, the switching unit 23 can also switch the image transfer units 20 and 21 in consideration of the scan mode update frequency (scan speed) and the scan control command.
  • this embodiment configured as described above, it is possible to increase the fault tolerance at the time of image transfer by selecting the first image transfer unit 20, and it is possible to select the stage 13 by selecting the second image transfer unit 21.
  • the followability to the movement of can be improved.
  • reliability and usability can be improved at a relatively low cost without using expensive hardware.
  • the charged particle beam apparatus 1 includes, for example, an apparatus main body 10 and a client personal computer 50.
  • the apparatus main body 1 and the client personal computer 50 include, for example, a communication network line 30 such as Ethernet (registered trademark). Connected by.
  • the client personal computer 50 is a terminal that operates the apparatus main body 10 and is an example of an “operation terminal”.
  • the client personal computer 50 may be installed next to the apparatus main body 10 or may be installed at a location away from the apparatus main body 10.
  • the personal computer is abbreviated as “PC”. First, the configuration of the client PC 50 will be described.
  • the client PC 50 includes, for example, a communication interface 51, a PC main body 52, an information input unit 53, an information output unit 54, and an external storage device 55.
  • the communication interface 51 is a circuit for communicating via the communication network line 30.
  • the PC main body 52 is a computer device including a microprocessor, a cache memory, a main memory, an input / output interface, and the like.
  • the information input unit 53 is a device for giving an instruction or the like to the device main body 10.
  • the information input unit 53 can be configured from, for example, a keyboard, a touch panel, a mouse, a trackball, a voice input device, and the like.
  • the information output unit 54 is an apparatus for outputting image data received from the apparatus main body 10.
  • the information output unit 54 can be constituted by, for example, a display, a printer, or the like.
  • the external storage device 55 is a device for storing image data photographed by the device body 10, and is composed of, for example, a hard disk drive or a flash memory device.
  • the apparatus main body 10 includes, for example, an electron gun 11, a mirror body 12, a stage 13, a stage driving unit 14, a control unit 15, a detector 16, a stage speed measuring device 17, a first image transfer unit 20, and a second image transfer unit 21. , A communication interface 22, an image transfer method switching unit 23, and a scan mode switching unit 24.
  • the configuration shown in FIG. 1 includes a device realized as hardware and a function realized as software.
  • the electron gun 11, the mirror body 12, the stage 13, the stage driving unit 14, the detector 16, and the stage speed measuring device 17 are hardware.
  • the first image transfer unit 20, the second image transfer unit 21, the image transfer method switching unit 23, and the scan mode switching unit 24 are functions mainly realized by software.
  • the control unit 15 and the communication interface 22 are realized by cooperation of hardware and software.
  • a device realized as hardware may be realized as software, or conversely, a function realized by software may be realized by a hardware circuit.
  • the electron gun 11 is an example of an “electron beam source”, and irradiates the sample SAMP mounted on the stage 13 with an electron beam as an example of a “charged particle beam”.
  • the mirror 12 controls the irradiation direction and focus of the electron beam.
  • the stage 13 is a movable table on which various samples are placed.
  • the stage 13 can move by a predetermined amount in the X direction and the Y direction, and can be tilted with respect to the XY plane.
  • the stage drive unit 14 is a device that controls the movement (including change in posture) of the stage 13.
  • the control unit 15 is a device for controlling the overall operation of the device main body 10.
  • the control unit 15 changes the scan mode and controls the movement of the stage 13 in accordance with an instruction (command) from the client PC 50.
  • the controller 15 includes, for example, a microprocessor, a memory, an input / output circuit, and an auxiliary storage device (all not shown).
  • the detector 16 is a device for detecting secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample when irradiated with an electron beam.
  • the stage speed measuring device 17 is an apparatus that measures the moving speed of the stage 13. In the figure, it is abbreviated as “speed measuring device 17”.
  • the first image transfer unit 20 transfers image data using TCP, which is an example of “first image transfer protocol”.
  • TCP is a connection-type protocol.
  • the second image transfer unit 21 transfers image data using UDP, which is an example of a “second image transfer protocol”.
  • the second image transfer unit 21 transfers the image data obtained from the detection signal of the detector 16 to the client PC 50 via the communication interface 22 and the communication network line 30.
  • UDP is a connectionless protocol.
  • connection type protocol establishes a communication path with a communication partner before starting communication, and receives an acknowledgment from the communication partner every time data is transmitted to the communication partner. Therefore, TCP, which is a connection type protocol, is more reliable than UDP, which is a connectionless type protocol.
  • connectionless protocol does not establish a communication path with a communication partner before starting communication, but transmits data unilaterally to the communication partner.
  • the connectionless protocol does not receive an acknowledgment from the communication partner. Therefore, UDP, which is a connectionless protocol, has less overhead than the TCP, which is a connection protocol, and can consequently increase the communication speed.
  • TCP transmits image data with a large amount of data per communication, such as image data with a high magnification or image data with a low scanning speed. This is because TCP can retransmit only the lost packets (missing packets) even if some packets are lost due to some kind of failure.
  • TCP can retransmit only the lost packets (missing packets) even if some packets are lost due to some kind of failure.
  • UDP cannot retransmit only lost packets. Therefore, UDP is suitable for transmitting image data having a relatively small amount of data per time in a short time.
  • the communication interface 22 is a circuit for communicating via the communication network line 30.
  • the switching unit 23 selects the first image transfer unit 20 when highly reliable communication is required, and selects the second image transfer unit 21 when high speed communication is required. .
  • the scan mode switching unit 24 selects a scan mode to be actually used from the scan mode output from the control unit 15 and the stage speed measured by the stage speed measuring device 17. An example of the scan mode selection method will be described later.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a process for determining the stage state. This process is executed by the switching unit 23 periodically or at a predetermined timing, for example.
  • the switching unit 23 acquires the stage speed from the stage speed measuring device 17 (S10).
  • the stage speed is the speed of the stage 13 whose position and posture are changed by the stage driving unit 14.
  • the switching unit 23 determines whether the stage speed is 0 (S11). If the switching unit 23 determines that the stage speed is 0 (S11: YES), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage stopped” (S12). On the other hand, when the switching unit 23 determines that the stage speed is not 0 (S11: NO), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage moving” (S13).
  • the image transfer unit is selected and the scan mode is switched according to the determination result of the stage state.
  • the determination result may not be changed. For example, after switching from “Stage Moving” to “Stage Stopped”, even if the stage speed is not 0, it is returned to “Stage Moving” until a stage drive command is input from the client PC 50. Absent.
  • stage speed measured by the stage speed measuring device 17 it is determined not only when the stage speed measured by the stage speed measuring device 17 is 0, but when it is determined that the stage is stopped. May be. This is because the time required for switching between the image transfer units 20 and 21 and the scan mode is anticipated and it is determined early that “the stage is stopped”. As a result, the switching of the image transfer unit and the like can be completed before the stage 13 actually stops or almost simultaneously with the stop. Therefore, it is possible to continue photographing the sample relatively smoothly, and usability of the charged particle beam apparatus 1 is improved.
  • the stop threshold is a reference value prepared for determining that the stage 13 has stopped. For example, a value of about 10% of the maximum moving speed of the stage 13 by the stage driving unit 14 may be set as the stop threshold value. 10% is an example and is not limited to this.
  • the time from when it is determined that “Stage is stopped” until the stage 13 is actually stopped is the time from when it is determined that “Stage is stopped” until the switching of the image transfer units 20 and 21 and the scan mode is completed. If substantially the same, the waiting time from the determination of the stage state to the end of the switching of the image transfer unit or the like can be eliminated. Even if the waiting time cannot be completely eliminated, the usability of the user is improved simply by reducing the waiting time.
  • FIG. 3 is a flowchart showing processing for switching the image transfer units 20 and 21. This process is executed by the switching unit 23 periodically or at a predetermined timing.
  • the switching unit 23 acquires the determination result of the stage state determination process described in FIG. 2 (S20), and determines whether the state of the stage 13 is “Stage Stopped” (S21). When the determination result of the stage state is “Stage stopped” (S21: YES), the switching unit 23 selects the first image transfer unit 20 (S22). On the other hand, the switching unit 23 selects the second image transfer unit 21 when the determination result of the stage state is not “Stage Stopped” (S21: NO), that is, “Stage is moving” (S23). .
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process for selecting a scan mode. This process is executed by the scan mode switching unit 24 periodically or at a predetermined timing. As shown in FIG. 1, the scan mode switching unit 24 receives inputs from the control unit 15 and the stage speed measuring device 17, determines the scan mode, and transmits the determined scan mode to the electron gun 11. The electron gun 11 irradiates the sample with an electron beam according to the received scan mode.
  • the scan mode switching unit 24 obtains the determination result of the stage state determination process described above (S30), and determines whether the state of the stage 13 is “stage stopped” (S31).
  • the scan mode switching unit 24 selects the scan mode output from the control unit 15 when the determination result of the stage state is “Stage stopped” (S31: YES) (S32). On the other hand, when the determination result of the stage state is not “Stage Stopped” (S31: NO), that is, when the stage 13 is moving, the scan mode switching unit 24 prepares a stage movement scan mode prepared in advance. Is selected (S33).
  • the stage moving scan mode is a scan mode suitable for the user to search for the observation target portion of the sample while moving the stage 13 via the client PC 50.
  • the stage movement scan mode is preferably a mode in which an image displayed on the display is updated with a predetermined value such that the image is visible to the observer (user) eyes. That is, the stage moving scan mode is a mode in which the user can update the image relatively smoothly so that the user can find the observation target portion in a short time.
  • the stage moving scan mode is selected regardless of the output from the control unit 15 so that the user can easily find the observation target portion.
  • a stage moving scan mode is prepared, and when the stage 13 is moving, the output from the control unit 15 is ignored and the stage moving scan mode is selected.
  • the scan mode is switched according to the state of the stage 13.
  • the stage moving scan mode is selected (S33) and the second image transfer unit 21 is selected to update the image following the movement of the stage 13 (S33). Since the stage moving scan mode has a high scanning speed, a high transfer speed is required to transfer an image obtained in the stage moving scan mode to the client PC 50. This is because it is necessary to transmit image data from the apparatus main body 10 to the client PC 50 in a short time.
  • the latest image is overwritten one after another, so there is little need to retransmit the missing packet. Therefore, in this embodiment, when the stage is moving, priority is given to the communication speed (following performance with respect to the stage movement) over communication reliability (image quality).
  • the stage 13 when the stage 13 is stopped, there is a high possibility that the user is observing the observation target portion over time.
  • the user stops the stage 13 and displays a precise image on the display of the client PC 50.
  • the user tries to obtain a precise image of the observation target portion by reducing the scanning speed (by reducing the frame update rate).
  • a large amount of image data is sent from the apparatus body 10 to the client PC 50 via the communication network line 30. If some packets of the large-capacity image data are lost, the image in the area corresponding to the lost packet is lost, and the user may not be able to sufficiently observe the observation target portion. In the case of a communication protocol that does not have a function of retransmitting a lost packet, it is necessary to transmit all large-capacity image data again from the apparatus main body 10 to the client PC 50, which reduces usability.
  • the image transfer unit 20 having excellent communication reliability is selected. As a result, even if some packets are lost during precise observation, only the lost packets need only be retransmitted from the apparatus main body 10 to the client PC 50, thereby improving the usability of the user.
  • the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • Each of the following embodiments including this embodiment corresponds to a modification of the first embodiment. Therefore, the difference from the first embodiment will be mainly described.
  • the state of the stage 13 is determined based on a stage drive command output from either the control unit 15 or the client PC.
  • FIG. 5 is a flowchart of the stage state determination process according to this embodiment.
  • the switching unit 23 detects a stage drive command output from the control unit 15 to the stage drive unit 14 or a stage drive command output from the client PC 50 to the stage drive unit 14 via the communication interface 22 or the like. It can be done.
  • the switching unit 23 of the present embodiment executes the processing of FIG. 5 periodically or with a predetermined trigger.
  • the switching unit 23 acquires the stage speed based on the detected stage drive command (S40). For example, when the stage drive command instructs some movement, it can be determined that the stage 13 is moving. Therefore, step S40 may be rephrased as “detecting the presence or absence of stage movement based on the stage drive command”.
  • the switching unit 23 determines whether the stage speed is 0 (S41). Similarly to the processing described in FIG. 2, when the switching unit 23 determines that the stage speed is 0 (S41: YES), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage stopped” (S42). When the switching unit 23 determines that the stage speed is not 0 (S41: NO), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage moving” (S13).
  • This embodiment which is configured in this way, also has the same function and effect as the first embodiment. Further, in the present embodiment, the state of the stage 13 is estimated based on the stage drive command issued from either the control unit 15 or the client PC 50, so that it is not necessary to receive the stage speed detected by the stage speed measuring device 17. . Therefore, if only the mechanism for determining the stage state is described, the stage speed measuring device 17 is unnecessary.
  • the image transfer unit is switched based on the determination result of the stage state, the scan speed, and the operation command from the client PC 50.
  • the switching unit 23 executes the process shown in FIG. 6 periodically or at a predetermined opportunity.
  • the switching unit 23 acquires the determination result of the stage state determination process (S50), and determines whether the state of the stage 13 is “Stage stopped” (S51). When the determination result of the stage state is “Stage Stopped” (S51: YES), the switching unit 23 determines whether the scan speed requested by the scan mode output from the control unit 15 is equal to or higher than a predetermined value (S52). . When the scanning speed requested by the control unit 15 is less than the predetermined value (S52: NO), the switching unit 23 selects the first image transfer unit 20 (S53).
  • the switching unit 23 is the second image transfer unit when the scanning speed requested by the control unit 15 is a predetermined value or more (S52: YES). 21 is selected (S54). Even when the determination result of the stage state is not “Stage Stopped” (S51: NO), that is, “Stage is moving”, the switching unit 23 performs the second image transfer as described in the first embodiment. The unit 21 is selected (S54).
  • the switching unit 23 determines whether the scan stop is instructed from the client PC 50 (S55). When the scan stop is not instructed (S55: NO), this process is terminated. After the elapse of a predetermined time or when a predetermined opportunity arrives, the switching unit 23 executes this process again.
  • the switching unit 23 selects the second image transfer unit 21 and detects that scan stop is instructed from the client PC 50 (S55: YES), the switching unit 23 proceeds to step S53, and from the second image transfer unit 21. Switch to the first image transfer unit 20.
  • step S52 When the scan speed instructed by the control unit 15 is a predetermined value or more, that is, when the frame update rate is a predetermined value or more, the necessary transfer speed cannot be obtained by using the first image transfer unit 20.
  • the predetermined value in step S52 is a value with which it is possible to determine that the necessary communication speed cannot be obtained by using the first image transfer unit 20.
  • the second image transfer unit 21 is selected to ensure a communication speed commensurate with the scan speed (S54).
  • the switching unit 23 selects the first image transfer unit 20 that can retransmit only the missing packet and can transfer the image from the apparatus main body 10 to the client PC 50 with high reliability.
  • This embodiment which is configured in this way, also has the same function and effect as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, even when the stage 13 is stopped, if the scan speed is equal to or higher than a predetermined value, the second image transfer unit 21 is selected, and the image can be displayed on the display following the update frequency of the image. it can.
  • the last image at the time of the scan stop is transmitted to the client PC using the first image transfer unit 20 with high reliability. . Therefore, in this embodiment, it is possible to cope with a high frame update rate while maintaining the reliability of image transfer, and the usability is improved.
  • the switching unit 23 determines the stage state based on a stage drive command input from the control unit 15 to the stage drive unit 14.
  • the stage state is determined based on the stage drive command issued from either the control unit 15 or the client PC 50 has been described.
  • the state of the stage 13 is determined based on the stage acceleration command or deceleration command output from the control unit 15 and the constant speed movement state of the stage 13.
  • FIG. 7 shows the overall configuration of the charged particle beam apparatus 1A according to the present embodiment. Comparing the configuration of FIG. 7 with the configuration of FIG. 1, in this embodiment shown in FIG. 7, a stage drive command input from the control unit 15 to the stage drive unit 14 is also input to the switching unit 23. Further, in this embodiment shown in FIG. 7, the stage speed measuring device 17 described in FIG. 1 is removed.
  • FIG. 8 is a flowchart showing stage state determination processing according to the present embodiment. This process is executed by the switching unit 23 periodically or with a predetermined trigger.
  • the switching unit 23 monitors the stage drive command input from the control unit 15 to the stage drive unit 14 (S60), and determines whether neither an acceleration command nor a deceleration command is issued from the control unit 15 (S61). If the control unit 15 determines that neither the acceleration command nor the deceleration command is output (S61: YES), the switching unit 23 determines whether the stage 13 is moving at a constant speed (S62). The switching unit 23 can estimate whether or not the stage 13 is moving at a constant speed based on the type and output timing of the stage drive command output from the control unit 15.
  • the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage stopped” (S63).
  • the switching unit 23 receives either an acceleration command or a deceleration command from the control unit 15 to the stage driving unit 14 (S61: NO), or when the stage 13 is moving at a constant speed (S62: NO). ), It is determined that the state of the stage 13 is “stage moving” (S64). Configuring this embodiment like this also achieves the same operational effects as the first embodiment.
  • the stage state is determined based on the stage drive command input from the client PC 50.
  • the case where the stage state is determined based on the stage drive command issued from either the control unit 15 or the client PC 50 has been described.
  • the case where the state of the stage 13 is determined based on the stage acceleration command or deceleration command output from the control unit 15 and the constant speed movement state of the stage 13 has been described.
  • a case where the state of the stage 13 is determined based on an operation command from the client PC 50 will be described.
  • FIG. 9 shows the overall configuration of the charged particle beam apparatus 1B of the present embodiment.
  • the switching unit 23 is connected to the communication interface 22.
  • the switching unit 23 can monitor commands input from the client PC 50 to the control unit 15 via the communication interface 22.
  • FIG. 10 is a flowchart showing stage state determination processing according to the present embodiment.
  • the switching unit 23 monitors an operation command (also referred to as an operation input) input from the client PC 50 to the apparatus main body 10 via the communication interface 22 (S70).
  • the operation command is a command for instructing movement of the stage 13 and is a stage drive command.
  • the switching unit 23 determines whether an operation command is input from the client PC 50 (S71). When the operation command is not input (S71: YES), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage stopped” (S72). When the operation command is input from the client PC 50 (S71: NO), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is “stage moving”.
  • This embodiment which is configured in this way, also has the same function and effect as the first embodiment.
  • the stage state is determined based on the operation command input from the client PC 50, the stage 13 state is determined earlier than when the stage state is determined based on the actual moving speed of the stage 13. can do. Thereby, switching of the image transfer units 20 and 21 can be instructed at an early stage, and the waiting time until the switching is completed can be shortened to improve the usability.
  • a sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
  • This embodiment is a combination of the fourth embodiment and the fifth embodiment. That is, in the charged particle beam apparatus 1C of the present embodiment, the stage 13 is based on both the stage drive command output from the control unit 15 and the operation command input from the client PC 50 (stage drive command from the client PC). The state of is determined.
  • FIG. 12 is a flowchart showing stage state determination processing according to the present embodiment. This process is executed by the switching unit 23 periodically or with a predetermined trigger.
  • the switching unit 23 monitors an operation command input from the client PC 50 to the apparatus main body 10 (S80). The switching unit 23 determines whether an operation command is input from the client PC 50 (S81).
  • the switching unit 23 monitors the stage drive command input from the control unit 15 to the stage drive unit 14 (S82), and the control unit 15 controls both the acceleration command and the deceleration command. It is determined whether it is not issued from (S83).
  • the switching unit 23 determines whether the stage 13 is moving at a constant speed (S84). When the switching unit 23 determines that the stage 13 is not moving at a constant speed (S84: YES), the switching unit 23 determines that the state of the stage 13 is "Stage Stopped” (S85).
  • the switching unit 23 is when either the acceleration command or the deceleration command is input from the control unit 15 to the stage drive unit 14 (S83: NO).
  • the stage 13 is moving at a constant speed (S84: NO)
  • it is determined that the state of the stage 13 is “stage moving” (S86). Configuring this embodiment like this also achieves the same effects as the first embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment.
  • the charged particle beam apparatus is not limited to the scanning electron microscope but can be applied to other apparatuses.
  • 1, 1A, 1B, 1C charged particle beam device
  • 10 device main body
  • 11 electron gun
  • 12 mirror body
  • 13 stage
  • 14 stage drive unit
  • 15 control unit
  • 16 detector
  • 17 Stage speed measuring device
  • 20 first image transfer unit

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本発明の荷電粒子線装置（１）は、ステージ（１３）を駆動するステージ駆動部（１４）と、試料（ＳＡＭＰ）から放出される荷電粒子を検出する検出器（１６）と、前記検出器からの信号を第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（２０）と、前記検出器からの信号を第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（２１）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画像転送部とを切り換えて使用する切換部（２３）とを備える。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が高く、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が速い。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より、ステージ移動に対する追従性と、通信の耐障害性が向上する。

Description

荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の制御方法
　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画像通信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、前記操作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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