WO2020129150A1 - 測定装置、及び信号処理方法 - Google Patents

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WO2020129150A1
WO2020129150A1 PCT/JP2018/046514 JP2018046514W WO2020129150A1 WO 2020129150 A1 WO2020129150 A1 WO 2020129150A1 JP 2018046514 W JP2018046514 W JP 2018046514W WO 2020129150 A1 WO2020129150 A1 WO 2020129150A1
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pulse
amplitude
signal processing
measuring device
dark
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山本　昭夫
一樹 池田
李　ウェン
俊介 水谷
弘之 高橋
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株式会社日立ハイテク
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    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
    • H01J2237/281—Bottom of trenches or holes

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device, and more specifically, a charged particle beam device (a kind of measuring device) that irradiates a charged particle beam, detects a generated second charged particle or the like to obtain an image, and measures the image. ) Signal processing technology.
  • Charged particle beam devices such as scanning electron microscopes and mass spectrometers are used as evaluation and measurement devices for semiconductor devices.
  • the structure of semiconductor devices has become finer and 3D, and the evaluation values required by customers who are semiconductor device manufacturers are diversifying.
  • the device structure becomes 3D there is a need to measure the bottom dimensions of holes and groove shapes on a semiconductor substrate with high accuracy in order to improve the yield.
  • the signal electrons emitted with an energy of 50 eV or less are called secondary electrons, and the signal electrons emitted with an energy larger than that and close to the energy of the primary electron beam are called reflected electrons, and the signal electrons are distinguished.
  • the secondary electrons are sensitive to the surface shape and potential potential of the sample and are effective for measuring the size of the surface structure such as the pattern width of the semiconductor device structure, but are absorbed by the side wall for 3D structures such as holes and grooves. It cannot be escaped from the hole/groove due to damage, and cannot be detected or measured.
  • backscattered electrons include information on the composition and three-dimensional shape of the sample, and can obtain information such as the 3D structure and the difference in the composition between the surface and the bottom, and also have high energy. Therefore, it is possible to escape from the hole/groove through the side wall, and it is possible to detect and measure the signal from the bottom of the hole/groove structure.
  • Patent Document 1 discloses an example in which a semiconductor element such as a silicon photomultiplier (hereinafter, SiPM) is used for detecting backscattered electrons.
  • SiPM silicon photomultiplier
  • a semiconductor element such as a photodiode or SiPM capable of capturing backscattered electrons in the vicinity of the sample, or an optical/electrical conversion element such as Photomal is suitable for high precision shape measurement.
  • SiPM is characterized in that the detection signal amplitude changes linearly in proportion to the number of input photons (photons), and photon counting by amplitude discrimination is possible.
  • SiPM outputs a current according to the number of photons of incident light by combining avalanche photodiodes (APDs), which are basic elements, in an array and applying a bias voltage to enter Geiger mode.
  • APDs avalanche photodiodes
  • An object of the present invention is to solve the above problems and provide a charged particle beam device and a signal processing method that enable highly accurate measurement. Other objects will be apparent from the modes for carrying out the invention.
  • the present invention provides a signal processing for receiving a detection pulse including a dark pulse and a signal pulse output according to an input photon from an optical/electrical conversion element.
  • the signal processing unit provides a measurement device configured to discriminate the amplitude of the detection pulse based on the amplitude distribution of the dark pulse of the photoelectric conversion element acquired in advance.
  • An example of the measuring device is a charged particle beam device.
  • the present invention is a signal processing method, wherein an amplitude distribution of a dark pulse of an optical/electrical conversion element installed in the device is acquired in advance and A signal processing method for receiving a detection pulse including a signal pulse output according to a dark pulse and an input photon, and discriminating the amplitude of the received detection pulse based on the amplitude distribution of the dark pulse.
  • high-accuracy measurement can be performed by performing threshold setting and amplitude discrimination value setting using the dark pulse amplitude distribution.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a scanning electron microscope according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a dark pulse histogram according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation flowchart of the scanning electron microscope according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a photon distribution at the time of measurement by the scanning electron microscope according to the first embodiment.
  • 6 is a schematic diagram of a scanning electron microscope according to Example 2.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing an operation flowchart of the scanning electron microscope according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the dark pulse amplitude distribution for a certain time according to the second embodiment.
  • 6 is a schematic diagram of a scanning electron microscope according to Example 3.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a table of threshold values and amplitude discrimination values according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an operation flowchart of the scanning electron microscope
  • the first embodiment includes an optical/electrical conversion element, and a signal processing unit that receives a detection pulse including both a dark pulse and a signal pulse output according to an input photon from the optical/electrical conversion element.
  • the section is an example of a scanning electron microscope capable of discriminating the amplitude of the detection pulse based on the amplitude distribution of the dark pulse of the photoelectric conversion element acquired in advance.
  • the first embodiment is a signal processing method, in which the amplitude distribution of the dark pulse of the optical/electrical conversion element installed in the scanning electron microscope is acquired in advance, and the dark pulse and the input photon are converted from the optical/electrical conversion element. It is an embodiment of a signal processing method that receives a detection pulse including a signal pulse that is output in response to the detection pulse, and discriminates the amplitude of the received detection pulse based on the amplitude distribution of the dark pulse.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of the scanning electron microscope of the first embodiment.
  • An electron gun 101 is arranged inside an electron microscope column 100, which is a vacuum environment, and a primary electron beam 102 emitted from the electron gun 101 flies along the optical axis of the primary electron beam.
  • the trajectory of the primary electron beam 102 is adjusted by the deflector 105, and is converged on the sample 109 by the objective lens 107.
  • the material 109 is placed on a stage provided in the electron microscope.
  • a negative voltage is applied to the sample 109, and the primary electrons 102 collide with the sample 109 with energy smaller than the energy generated in the electron gun 101.
  • the backscattered electrons 108 and the secondary electrons 103 generated from the sample due to the collision of the primary electrons 102 fly in the electron microscope column 100 according to the respective emission energy and emission angle.
  • the backscattered electrons 108 collide with the scintillator 136, the backscattered electrons 108 are converted into light, and the light is converted into a detection current by a semiconductor element such as a photodiode or SiPM, or an optical/electrical conversion element 106a such as Photomal, and a detection signal 111.
  • a semiconductor element such as a photodiode or SiPM, or an optical/electrical conversion element 106a such as Photomal
  • a detection signal 111 is transmitted from the in-vacuum wiring 110 to the signal processing unit 115 through the hermetic structure and the signal preprocessing unit 114.
  • the signal preprocessing unit 114 generates the amplitude distribution 117 and the bias voltage 112 of the optical/electrical conversion element 106a based on the dark pulse for a certain period.
  • the dark pulse is a pulse generated by multiplying thermally generated dark current carriers.
  • the signal processing unit 115 includes a dark pulse removal unit 119, an image generation unit 121, a photon counting unit 134, and a control unit 123.
  • the detection signal 111 at the time of measurement is converted into a digital signal by an analog-digital converter (ADC) in the signal preprocessing unit 114 and input to the signal processing unit 115.
  • ADC analog-digital converter
  • the signal processing unit 115 can be realized by executing a program of a central processing unit (CPU).
  • the photon counting unit 134 of the signal processing unit 115 discriminates the signal amplitude of the digitized detection signal 111 based on the amplitude discrimination value 140 from the control unit 123 and counts the number of photons. Further, the dark pulse removing unit 119 removes the dark pulse of the detection signal 111 based on the threshold value 141 from the control unit 123. Further, the image generation unit 121 generates an image based on the detection signal 111. The image from the image generation unit 121 is adjusted by the brightness contrast adjustment unit 120, and then displayed on the user interface 132 of the display unit of the computer 131 as a measurement observation inspection image.
  • the signal preprocessing unit 114 and the signal processing unit 115 that previously acquire the amplitude distribution of the dark pulse may be collectively referred to as a signal processing unit.
  • the analog detector 122 will be described later.
  • the primary electron beam 102 is blocked, photons (photons) are blocked (S2), and the standard bias voltage (Vs) 112 is applied to the photoelectric conversion element 106a. Yes (S3).
  • a dark pulse is output from the photoelectric conversion element 106a by applying a bias. Based on the output dark pulse, an amplitude distribution of the dark pulse, that is, a dark pulse histogram as shown in FIG. 2 is generated (S4).
  • the horizontal axis of the dark pulse histogram shows the dark pulse level (mV), and the vertical axis shows the frequency (times).
  • the control unit 123 of the signal processing unit 115 receives such an amplitude distribution 117 from the signal preprocessing unit 114 and sets a threshold value (T1) 141 for one dark pulse and a plurality of amplitude discrimination values (Dn) 140 (S5). ).
  • the control unit 123 generates a control signal 142 for controlling the bias voltage 112 of the photoelectric conversion element 106a, and outputs the control signal 142 to the signal preprocessing unit 114.
  • the dark pulse removing unit 119 removes pulses below the dark pulse (S7) based on the threshold value T1 calculated previously. Further, the photon counting unit 134 discriminates the amplitudes of the detection pulses based on the previously calculated amplitude discrimination values D1 to Dn, and performs photon counting on how many photons the detection pulse corresponds to (S8). Further, the image generation unit 121 generates an image based on the photon count value, and performs brightness/contrast adjustment on the generated image by program processing (S9). This adjustment can be performed by digital signal processing so that the brightness contrast distribution of the obtained image matches the reference brightness contrast distribution generated and stored in advance. After that, the adjusted image is displayed on the user interface 132 on the screen of the computer 131 (S10).
  • the computer 131 may be configured to execute the functions of the brightness contrast adjusting unit 120 and further the signal processing unit 115.
  • the operation main body of the operation flow described above with reference to FIG. 3A is the signal preprocessing unit 114 including the amplitude distribution generation unit and the signal processing unit 115 including the control unit 123.
  • the program may be, for example, a storage medium in the control unit 123, a storage unit in the computer 131, or a server of an external network to which the computer 131 is connected. It can be stored in a storage device or the like.
  • the image brightness/contrast adjustment may be performed using the output of the analog detector 122 to which the analog detection signal 111 is input, in addition to the digital brightness contrast adjustment described above.
  • the analog detector 122 performs analog detection with the standard bias voltage Vs (U1), creates a brightness contrast distribution from the detection result, and compares the brightness contrast distribution with the reference brightness contrast distribution. Then, adjust the brightness and contrast (U2). That is, the sequence returns to the sequence S3 so that the brightness contrast distribution and the reference brightness contrast distribution match, and the bias voltage 112 is adjusted from Vs to Vt to perform the brightness contrast adjustment, and thereafter, the sequence of S6, S7, S8, and S10 described above is performed. I do.
  • the amplitude distribution of the dark pulse is measured in the state where no photons are input, and the threshold setting and the amplitude discrimination value setting are performed to obtain a stable threshold and amplitude discrimination value that do not depend on the DUT. Obtainable.
  • the SN improvement of the generated image can be obtained by performing the dark pulse removal. Further, by performing photon counting on the pulse output amplitude output from the optical/electrical conversion element based on the amplitude discrimination value, SN improvement of the generated image can be obtained.
  • FIG. 4 shows a general schematic configuration of the scanning electron microscope of this embodiment. The description of the same components as those in FIG. 1 for explaining the first embodiment will be omitted.
  • This embodiment is an embodiment in which a plurality of optical/electrical conversion elements 106, that is, four optical/electrical conversion elements are used (only two of the optical/electrical conversion elements 106a/b are shown in the relationship shown in the drawing). Available).
  • four signal pre-processing units 114a/b and bias voltage generation units 113a/b are also provided.
  • FIG. 4 shows two systems each. However, the number of systems is not limited to this, and the number of systems corresponding to the number of the photoelectric conversion elements 106 is installed.
  • Outputs corresponding to the detection signals 111a/b are input to the signal preprocessing unit 114c from the signal preprocessing units 114a and /b.
  • the signal preprocessing unit 114c includes an ADC 116 and an amplitude distribution generation unit 135.
  • the amplitude distribution generation unit 135 of the signal preprocessing unit 114c is a block that previously generates the dark pulse amplitude distribution 117 for a certain period of time, and outputs the generated amplitude distribution 117 to the control unit 123 of the signal processing unit 115.
  • the control unit 123 compares the amplitude distribution 117 with the stored reference distribution, and outputs the control signal 142 for controlling the bias voltage 112a/b generated by the SiPM bias generation unit 113a/b.
  • the detection signals 111a and 111b converted into digital signals by the ADC 116 are input to the signal processing unit 115.
  • the photon counting unit 134, the dark pulse removing unit 119, the image generation block 121, and the control unit 123 of the signal processing unit 115 also have a function of processing the detection signals 111a/b of the plurality of photoelectric conversion elements 106a/b.
  • the amplitude distribution generation unit 135 and the signal processing unit 115 installed in the latter stage of the ADC 116 can be realized by executing the program of the CPU, as in the first embodiment.
  • the operation of the scanning electron microscope including the plurality of ch optical/electrical conversion elements shown in FIG. 4 will be described in detail using the flowchart of FIG. 5A.
  • the primary electron beam 102 is blocked (S2), and one of the plurality of photoelectric conversion elements 106 is selected (S3).
  • the photoelectric conversion element 106 has four systems (four channels, hereinafter, ch), but the present invention is not limited to this, as described above.
  • the amplitude distribution 117 shows a pulse amplitude peak P1 corresponding to one photon input, a pulse amplitude peak P2 corresponding to two photon input, and a circuit noise peak generated in the signal preprocessing unit 114. At least K1 is observed.
  • the above sequence of S3 to S7 is performed for each of the four channels, and the threshold value and the amplitude discrimination value of each channel are obtained (S8).
  • the primary beam 102 is irradiated for actual measurement by a scanning electron microscope, and photons having information of the sample 109, which is an object to be measured such as a semiconductor wafer, are input to the optical/electrical conversion element 106 of each channel.
  • S9 An example of photon distribution of each channel at the time of measurement is as shown in FIG. 3B.
  • the dark pulse or less pulse is removed based on the threshold value T1 shown above (S10), and the amplitude discrimination of the detection pulse is performed based on the amplitude discrimination value Dn, and the detected pulse corresponds to how many photons.
  • Photon counting is performed (S11).
  • the photon count results of each channel are combined (S12), and the image generation unit 121 performs image generation, brightness/contrast adjustment (S13), and image display (S14). Also in this embodiment, the brightness contrast adjustment may be performed using the analog detection unit 122 provided for each channel as in the first embodiment.
  • the threshold value T1 and the amplitude discrimination value Dn of each channel of the plurality of optical/electrical conversion elements 106 are obtained using the reference amplitude distribution, the variation of the optical/electrical conversion elements 106 of each channel and the signal before signal are detected. There is an effect that it is not affected by variations in the processing unit 114 and DC offset. Further, by setting the threshold value and the amplitude discriminant value using the dark pulse, it is possible to obtain a stable threshold value and amplitude discriminant value independent of the object to be measured. In addition, the SN improvement of the generated image can be obtained by performing the dark pulse removal.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the scanning electron microscope of this embodiment. The description of the same components as those in FIG. 1 for explaining the first embodiment will be omitted.
  • the signal pre-processing unit 114 of the present embodiment sets the bias voltage 112 from the SiPM bias generation unit as described in FIG. 4 to a plurality of voltages, generates the dark pulse amplitude distribution 117 at each bias voltage 112, and A LUT 118 having a threshold value 141 and an amplitude discrimination value 140 is created based on the above. Also in this embodiment, the amplitude distribution generation unit 135, the LUT 118, and the signal processing unit 115 can be realized by executing the program of the CPU, as in the first and second embodiments.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the LUT 118.
  • the primary electron beam 102 is cut off (S2), and the standard bias voltage (Vs) 112 is applied to the photoelectric conversion element 106 (S3).
  • a dark pulse is output from the optical/electrical conversion element 106 by applying a bias, and an amplitude distribution of the dark pulse at a constant time as shown in FIG. 2 is generated (S4).
  • the amplitude distribution shows a peak P1 of pulse amplitude corresponding to one photon input, a peak P2 of pulse amplitude corresponding to two photon input, and a peak K1 of circuit noise generated in the signal preprocessing unit 114. Is at least observed.
  • a dark pulse threshold (T1) 141 and an amplitude discrimination value (Dn) 140 are set (S5).
  • the SiPM bias voltage 112 is changed within the range of Vl to Vs to Vh (S6).
  • the process returns to the sequence S4 to generate the amplitude distribution 117, the threshold value and the amplitude discrimination value are calculated in S5, and the bias voltage 112 is further changed in S6.
  • the sequence S8 the LUT 118 of the threshold value and the amplitude discrimination value for the bias voltage 112 is created.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the LUT 118.
  • the bias voltage 112 is changed a preset number of times (S7), one photon peak level A1 (V) and two photon peak levels are corresponding to a plurality of control voltages (bias voltages 55 to 65).
  • A2(V) is stored, and the threshold value and amplitude discrimination value corresponding to each bias voltage can be obtained (S8).
  • the primary beam 102 is irradiated, and photons having information of the sample 109, which is an object to be measured such as a semiconductor wafer, are input to the optical/electrical conversion element 106 (S9).
  • the bias voltage of the photoelectric conversion element 106 is set to the standard voltage Vs (S10).
  • An example of photon distribution during measurement as shown in FIG. 3 is obtained. In this distribution, the dark pulse or less pulse is removed based on the threshold value T1 determined in advance according to the stored content of the LUT 118 (S11), and the amplitude discrimination of the detection pulse is performed based on the amplitude discrimination value Dn.
  • the photon count of how many photons is equivalent is performed for each channel (S12).
  • the bias voltage 112 is adjusted by the control signal from the control unit 123. (S15), the threshold value and the amplitude discrimination value corresponding to the adjusted bias voltage 112 are derived from the LUT 118 (S16), and the sequence S11 and the subsequent flow are performed again. If the bias voltage does not exist in the LUT 118, the threshold value and the amplitude discrimination value may be derived by linear interpolation or the like. If the luminance histogram distributions match (Yes) in S14, wafer measurement is started (S17).
  • the present embodiment by creating a table of threshold values and amplitude discrimination values using dark pulses in advance, it is possible to easily read the threshold values when the bias voltage value is changed. By using this, for example, the brightness histogram adjustment becomes easy. If a table of threshold values and amplitude discrimination values is prepared for each temperature of the optical/electrical conversion element 106, this table is used when the optical/electrical conversion element 160 and the signal preprocessing unit 114 change due to temperature. Stable measurement can be performed by resetting the discrimination value.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, but includes various modifications.
  • the embodiments described above have been described in detail for better understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those including all the configurations of the description.
  • the first, second and third embodiments have been described with respect to the example applied to the charged particle beam apparatus represented by the scanning electron microscope, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to a photoelectric conversion element used in an inspection apparatus that irradiates or uses X-rays (electromagnetic waves if broadly considered) such as a CT apparatus or a PET apparatus which is an example of a measuring apparatus.
  • these measuring devices include an irradiation unit (corresponding to the electron gun 101 in the above-described embodiment) that irradiates X-rays (broadly, electromagnetic waves), and a measurement target or a measurement target (sample 109 in the above-described embodiment). (Corresponding to the above) and some or all of the above embodiments.
  • the signal preprocessing unit 114 may include a CPU in addition to the above-described ADC, and may realize the above-mentioned “unit” by executing a program.
  • the analog detection unit 122 and the brightness contrast adjustment unit 120 may be realized by a computer having a CPU.
  • the signal preprocessing unit 114, the signal processing unit 115, the analog detection unit 112, the brightness contrast adjustment unit 120, and the computer 131 may be collectively referred to as a processing subsystem.
  • the subsystem does not have to include all of them) and may be mounted on the same substrate or may be mounted separately on a plurality of substrates. Also, it goes without saying that each component having a CPU may have a memory.

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Abstract

測定装置は、光／電気変換素子と、前記光／電気変換素子から、ダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信する信号処理部と、を備える。なお、前記信号処理部は、予め取得した前記光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスの振幅弁別を行う。

Description

測定装置、及び信号処理方法
　本発明は、測定装置に関し、より具体的には荷電粒子線を照射し、発生する第二の荷電粒子等を検出して画像を得、計測を行う荷電粒子ビーム装置（測定装置の一種である）の信号処理技術に関する。
　走査電子顕微鏡や質量分析装置などの荷電粒子ビーム装置は半導体デバイスの評価・計測装置として用いられている。近年、半導体デバイスの構造は微細化、３Ｄ化が進んでおり、半導体デバイスメーカーである顧客が求める評価値が多様化している。特に、デバイス構造の３Ｄ化に伴い、歩留まり向上のために半導体基板上の穴や溝形状の底部寸法を高精度に計測したいというニーズがある。
　走査電子顕微鏡を用いた上記計測において、試料に一次電子線を照射すると、電子と試料の相互作用によって様々なエネルギーをもった信号電子が様々な方向に出射する。第二の荷電粒子としての信号電子は、出射エネルギーと出射角度に応じて試料に関する異なる情報を持っており、信号電子の弁別検出が、多様な計測に不可欠である。
　一般に、５０ｅＶ以下のエネルギーで出射する信号電子を二次電子、それよりも大きく、一次電子線のエネルギーに近いエネルギーで出射する信号電子を反射電子と呼び、信号電子は区別される。二次電子は試料の表面形状や電位ポテンシャルに敏感であり、半導体デバイス構造のパターン幅などの表面構造の寸法計測に有効であるが、穴・溝などの３Ｄ構造に対しては側壁に吸収されるなどして穴・溝から脱出できず、検出および計測ができない。一方、特許文献１に開示されるように反射電子は試料の組成や立体形状の情報を含んでおり、３Ｄ構造や、表面と底部の組成の違いなどの情報が得られるとともに、高いエネルギーをもつため、穴・溝から側壁を貫通して脱出でき、穴・溝構造の底部からの信号検出および計測が可能となる。特許文献１に、反射電子の検出用にシリコンフォトマルチプライア(以下、SiPM)などの半導体素子を用いる例が開示されている。
特表２０１３－５４１７９９号号公報
　上述のように、荷電粒子ビーム装置において，試料近傍で反射電子を補足できるフォトダイオードやSiPMなどの半導体素子、フォトマルなどの光／電気変換素子は高精度形状計測に好適である。特に、SiPMは入力する光子（フォトン：photon)数に比例して検出信号振幅はリニアに変化するという特徴があり、振幅弁別によるフォトンカウントが可能である。SiPMは、基本素子のアバランシェフォトダイオード（APD）を複数アレイ状に組み合わせ、バイアス電圧を印加してガイガーモードとすることで入射光のフォトン数に応じた電流を出力する。
　このようなSiPMに、ほぼ同時に複数のピクセルにフォトンが入射した場合は、出力パルスはフォトン数に応じて重ね合わさってその振幅が大きくなる。また、SiPMは入射フォトンがない場合でもS/Nを劣化させる、熱的に発生した暗電流のキャリアに起因するダークパルスが発生し、その振幅値はAPDにフォトン１個が入力したときに発生する電流の振幅と同等のものが大部分を占める。そのため、SiPMの出力信号のS/Nを向上して良好なSEM画像を得るためには、これらSiPMの特徴を考慮した出力パルスの処理が必要となる。また、SN向上のために多数のSiPMを装置内に配置するためSiPM素子間ばらつきや検出回路のDCオフセットを考慮する必要がある。
　本発明の目的は、上記の課題を解決し、高精度の計測を可能とする荷電粒子ビーム装置、及び信号処理方法を提供することにある。その他の目的は、発明を実施するための形態にて明らかになるであろう。
　上記の目的を達成するため、本発明においては、光／電気変換素子と、光／電気変換素子から、ダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信する信号処理部とを備え、信号処理部は、予め取得した光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布に基づき、検出パルスの振幅弁別を行う構成の測定装置を提供する。なお、測定装置の例は荷電粒子ビーム装置である。
　また、上記の目的を達成するため、本発明においては、信号処理方法であって、装置内に設置された光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布を予め取得し、光／電気変換素子からダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信し、ダークパルスの振幅分布に基づき、受信した検出パルスの振幅弁別を行う信号処理方法を提供する。
　本発明によれば、ダークパルスの振幅分布を用いて閾値設定と振幅弁別値設定を行うことで高精度の計測が可能となる。
実施例１に係る走査電子顕微鏡の概略図。 実施例１に係るダークパルスヒストグラムの一例を示す図。 実施例１に係る走査電子顕微鏡の動作フローチャートを示す図。 実施例１に係る走査電子顕微鏡の測定時のフォトン分布の一例を示す図。 実施例２に係る走査電子顕微鏡の概略図。 実施例２に係る走査電子顕微鏡の動作フローチャートを示す図。 実施例２に係る、一定時間におけるダークパルスの振幅分布の一例を示す図。 実施例３に係る走査電子顕微鏡の概略図。 実施例３に係る閾値と振幅弁別値のテーブルの一例を示す図。 実施例３に係る走査電子顕微鏡の動作フローチャートを示す図。
　以下の実施例は、本発明を特に荷電粒子ビーム装置の一つである走査型電子顕微鏡へ適用した場合について説明するが、本発明は走査型電子顕微鏡に限定されず、他の荷電粒子ビーム装置にも適用できる。
　実施例１は、光／電気変換素子と、光／電気変換素子からダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスの双方を含んだ検出パルスを受信する信号処理部とを備え、信号処理部は、予め取得した光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布に基づき、検出パルスの振幅弁別を行うことが可能な走査型電子顕微鏡の実施例である。
　また、実施例１は、信号処理方法であって、走査型電子顕微鏡に設置された光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布を予め取得し、光／電気変換素子からダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信し、ダークパルスの振幅分布に基づき、受信した検出パルスの振幅弁別を行う信号処理方法の実施例である。
　実施例１の構成、動作を図１、図２、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。
  図１は実施例１の走査型電子顕微鏡の一構成例を示すものである。真空環境である電子顕微鏡カラム１００の内部に、電子銃１０１が配置されており、電子銃１０１から放出された一次電子線１０２は、一次電子線光軸に沿って飛行する。一次電子線１０２は偏向器１０５で軌道が調整され、対物レンズ１０７により試料１０９上に収束される。なお、資料１０９は電子顕微鏡に備えられるステージに置かれる。試料１０９には負電圧が印加されており、一次電子１０２は電子銃１０１で発生したときのエネルギーよりも小さいエネルギーで試料１０９に衝突する。一次電子１０２の衝突により試料から発生した反射電子１０８と二次電子１０３はそれぞれの出射エネルギー、出射角度に応じて電子顕微鏡カラム１００内を飛行する。
　シンチレータ１３６に反射電子１０８が衝突すると反射電子１０８は光に変換され、その光がフォトダイオードやSiPMなどの半導体素子、フォトマルなどの光／電気変換素子１０６ａで検出電流に変換され、検出信号１１１となる。検出信号１１１は真空内配線１１０からハーメチックを通って信号前処理部１１４を経由して信号処理部１１５に伝送される。後で説明するように、信号前処理部１１４は、一定期間のダークパルスに基づき、振幅分布１１７を生成すると共に、光／電気変換素子１０６ａのバイアス電圧１１２を生成する。ダークパルスは、熱的に発生した暗電流のキャリアが増倍されて発生するパルスである。
　信号処理部１１５は、ダークパルス除去部１１９、画像生成部１２１、フォトンカウント部１３４、制御部１２３を含む。測定時の検出信号１１１は信号前処理部１１４内のアナログデジタル変換器（ADC）でデジタル信号化され、信号処理部１１５に入力される。信号処理部１１５は中央処理部（CPU）のプログラム実行により実現可能である。
　信号処理部１１５のフォトンカウント部１３４で、制御部１２３からの振幅弁別値１４０に基づきデジタル化された検出信号１１１の信号振幅を弁別してフォトン数をカウントする。また、ダークパルス除去部１１９で制御部１２３からの閾値１４１に基づき検出信号１１１のダークパルスを除去する。更に、画像生成部１２１で検出信号１１１に基づく画像を生成する。画像生成部１２１からの画像は、輝度コントラスト調整部１２０にて調整後、コンピュータ１３１の表示部のユーザインタフェース１３２に計測観察検査画像として表示される。本明細書において、予めダークパルスの振幅分布を取得する信号前処理部１１４と、信号処理部１１５を総称して信号処理部と呼ぶ場合がある。アナログ検出器１２２については後述する。
　図１に示した走査型電子顕微鏡における反射電子の計測動作手順について、図２のダークパルスヒストグラム、図３Ａの動作フローチャート、図３Ｂの測定時のフォトン分布例を用いて説明する。
　図３Ａのフローで動作が開始(S1)されると、一次電子線１０２を遮断してフォトン（光子）を遮断し(S2)、光／電気変換素子１０６ａに標準バイアス電圧(Vs)１１２を印加する(S3)。バイアス印加により光／電気変換素子１０６ａからダークパルスが出力される。その出力されるダークパルスに基づき、図２に示すような一定時間におけるダークパルスの振幅分布、すなわちダークパルスヒストグラムを生成する(S4)。ダークパルスヒストグラムの横軸は、ダークパルスのレベル（ｍV）、縦軸は頻度（回）を示す。
　図２に示すように、一定時間のダークパルスの振幅分布の観察により、振幅分布には１フォトン入力に相当するパルス振幅の山P1と、２フォトン入力に相当するパルス振幅の山P2と、及び信号前処理部１１４で発生する回路ノイズの山K1が少なくとも観察される。信号処理部１１５の制御部１２３は、信号前処理部１１４からこのような振幅分布１１７を受け、１ダークパルスの閾値(T1)１４１と、複数の振幅弁別値(Dn)１４０を設定する(S5)。本実施例においては、閾値１４１はP1のピークA1とP2のピークA2から、T1=(A1+A2)/2により設定される。また振幅弁別値１４０はフォトン数n個の山と(n+1)個の山の振幅弁別値Dn={A1×(3-2n)+A2×(2n-1)}/2 (n≧2)で計算する。なお、制御部１２３は光／電気変換素子１０６ａのバイアス電圧１１２を制御するための制御信号１４２を生成し、信号前処理部１１４に出力する。
　次に走査型電子顕微鏡で実際に測定時の1次ビームを照射し、半導体ウエハなどの被測定物の情報を持つ光子を光／電気変換素子１０６ａに入力する(S6)。測定時のフォトン分布の一例を図３Ｂに示した。
　図３Ｂに示すフォトン分布において、先に計算した閾値T1に基づいて、ダークパルス除去部１１９はダークパルス以下のパルスを除去(S7)する。また、フォトンカウント部１３４は先に計算した振幅弁別値D1～Dnに基づいて検出パルスの振幅弁別を行い、検出パルスが何フォトン分に相当するかのフォトンカウントを行う(S8)。更に、画像生成部１２１はフォトンカウント値に基づき画像を生成し、生成した画像に対しプログラム処理により輝度・コントラスト調整を行う(S9)。この調整は、得られた画像の輝度コントラスト分布が予め生成して記憶した基準の輝度コントラスト分布に合うようにデジタル的な信号処理により実行可能である。その後、コンピュータ１３１の画面のユーザインタフェース１３２に調整後の画像が表示される(S10)。コンピュータ１３１は、輝度コントラスト調整部１２０、更には信号処理部１１５の機能を実行する構成であっても良い。
　以上、図３Ａを用いて説明した動作フローの動作主体は、振幅分布生成部を含む信号前処理部１１４や、制御部１２３を含む信号処理部１１５である。この動作フローをプログラムによるデジタル的な信号処理によって実行する場合、そのプログラムは、例えば制御部１２３内の記憶媒体や、コンピュータ１３１内の記憶部、更にはコンピュータ１３１が接続される外部ネットワークのサーバの記憶装置等に記憶しておくことができる。
　なお、画像の輝度・コントラスト調整は、上述したデジタル的な輝度コントラスト調整の他、アナログの検出信号１１１が入力されるアナログ検出器１２２の出力を用いて行っても良い。この場合は、シーケンスS6の後に、アナログ検出器１２２で標準バイアス電圧Vsでのアナログ検出を行い(U1)、その検出結果から輝度コントラスト分布を作成し、その輝度コントラスト分布と基準輝度コントラスト分布を比較し、輝度・コントラス調整を行う(U2)。すなわち、輝度コントラスト分布と基準輝度コントラスト分布が一致するようにシーケンスS3に戻ってバイアス電圧１１２をVsからVtに調整して輝度コントラスト調整を行い、その後は上述したS6,S7,S8,S10のシーケンスを行う。
　また以上説明した動作手順に限らず、図３Ａのフローの開始（S1）の次に、S6⇒U1⇒U2⇒S2⇒S3⇒S4⇒S5⇒S6⇒S7⇒S8⇒S10のように実施しても良い。
　以上説明した実施例１によれば、フォトンが入力されない状態でダークパルスの振幅分布を計測し、閾値設定と振幅弁別値設定を行うことで被測定物によらない安定な閾値と振幅弁別値を得ることができる。また、ダークパルス除去を行うことで、生成画像のSN向上が得られる。また、光／電気変換素子から出力されるパルス出力振幅を振幅弁別値に基づいてフォトンカウントを行うことで、生成画像のSN向上が得られる。
　実施例２の複数chの光／電気変換素子を備えた走査型電子顕微鏡の構成と動作を図４、図５Ａ、図５Ｂを用いて説明する。図４は本実施例の走査電子顕微鏡の一般的な概略構成を示すものである。実施例１を説明した図１と同じ構成部については説明を省略する。
　本実施例は複数の光／電気変換素子１０６、すなわち、４つの光／電気変換素子を用いる場合の実施例である（なお、図示の関係で光／電気変換素子１０６ａ／ｂの２つのみ示してある）。信号前処理部１１４ａ／ｂ、バイアス電圧生成部１１３ａ／ｂも本実施例においては４つ備えている。図示の関係上、図４ではそれぞれ２系統を示している。しかし、これに限ることは無く、光／電気変換素子１０６の数に対応した数の系統を設置する。信号前処理部１１４ａ、／ｂから検出信号１１１ａ／ｂに対応する出力が信号前処理部１１４ｃに入力される。信号前処理部１１４ｃは、ADC１１６と振幅分布生成部１３５を備える。
　信号前処理部１１４ｃの振幅分布生成部１３５は一定時間のダークパルスの振幅分布１１７を予め生成するブロックであり、生成した振幅分布１１７を信号処理部１１５の制御部１２３に出力する。制御部１２３において振幅分布１１７を記憶してある基準分布と比較し、SiPMバイアス生成部１１３ａ／ｂが生成するバイアス電圧１１２a／ｂを制御する制御信号１４２を出力する。
　ADC１１６でデジタル信号に変換された検出信号１１１ａ、ｂは、信号処理部１１５に入力される。信号処理部１１５のフォトンカウント部１３４、ダークパルス除去部１１９、画像生成ブロック１２１、制御部１２３も複数の光／電気変換素子１０６a／bの検出信号１１１ａ／ｂそれぞれを処理する機能を有する。本実施例の構成において、ADC１１６の後段に設置された振幅分布生成部１３５や信号処理部１１５は、実施例１同様、CPUのプログラム実行によって実現可能である。
　図５Ａのフローチャートを用いて図４に示した複数chの光／電気変換素子を備える走査電子顕微鏡の動作を詳述する。一次電子線１０２を遮断し(S2)、複数ある光／電気変換素子１０６の一つを選択する(S3)。ここでは例として光／電気変換素子１０６は４系統(４チャネル、以下、ch)あるとしているが、これに限るものではないことは上述の通りである。
　まずはch1を選択し、選択したchの光／電気変換素子１０６に標準バイアス電圧(Vs)１１２を印加する(S4)。バイアス印加により選択したchの光／電気変換素子１０６からダークパルスが出力され、図２に示したような一定時間におけるダークパルスの振幅分布を生成する(S5)。一定時間の振幅分布観察により、振幅分布１１７には1フォトン入力に相当するパルス振幅の山P1と2フォトン入力に相当するパルス振幅の山P2、および信号前処理部１１４で発生する回路ノイズの山K1が少なくとも観察される。この振幅分布と図５Ｂに示す基準振幅分布の1フォトンと２フォトンのそれぞれのピーク位置S1とS2と比較し、ピーク位置間のそれぞれの振幅差(A2-A1=S2-S1)が等しくなるようにバイアス電圧１１２を調整する(S4)。
　ここでA1=S1やA2=S2となるようにバイアス電圧１１２を調整しない理由は、各chの出力パルスを処理する信号前処理部１１４には素子のばらつきや温度特性によりDCオフセットが発生するために、A1=S1やA2=S2となるように調整すると閾値T1や振幅弁別値DnにDCオフセット起因の誤差が発生するためである。なお、あらかじめ信号前処理部１１４などで発生するDCオフセットを除去する機能を備えていれば、バイアス電圧１１２はA1=S1やA2=S2となるように調整しても良い。ダークパルスの分布が基準分布に一致したら、閾値T1と振幅弁別値Dnを閾値１４１はP1のピークA1とP2のピークA2から、T1=(A1+A2)/2により設定される。また振幅弁別値１４０はフォトン数n個の山と(n+1)個の山の振幅弁別値Dn={A1×(3-2n)+A2×(2n-1)}/2 (n≧2) にて計算できる(S7)。以上のS3～S7のシーケンスを４つのchごとに行い、各chの閾値と振幅弁別値をそれぞれ求める(S8)。
　次に走査電子顕微鏡による実際の測定のために1次ビーム１０２を照射して、半導体ウエハなどの被測定物である試料１０９の情報を持つ光子を各chの光／電気変換素子１０６に入力する(S9)。測定時の各chのフォトン分布例は図３Ｂに示した通りである。本分布において、先に示した閾値T1に基づいてダークパルス以下のパルスを除去(S10)するとともに、振幅弁別値Dnに基づいて検出パルスの振幅弁別を行い、検出パルスが何フォトン分に相当するかのフォトンカウントを行う(S11)。この後、各chのフォトンカウント結果を合成し(S12)、画像生成部１２１で画像の生成、輝度・コントラスト調整を行い(S13)、画像表示する(S14)。なお本実施例においても、輝度コントラスト調整は実施例１と同様に各chに設けられたアナログ検出部１２２を用いて実施しても良い。
　本実施例によれば、基準振幅分布を用いて複数の光／電気変換素子１０６の各chの閾値T1と振幅弁別値Dnを求めるため、各chの光／電気変換素子１０６のばらつきや信号前処理部１１４のばらつきとDCオフセットの影響を受けない効果がある。またダークパルスを用いて閾値設定と振幅弁別値設定を行うことで被測定物によらない安定な閾値と振幅弁別値を得ることができる。また、ダークパルス除去を行うことで、生成画像のSN向上が得られる。また、光／電気変換素子から出力されるパルス出力振幅を振幅弁別値に基づいてフォトンカウントを行うことで、生成画像のSN向上が得られる。また、複数配置された各SiPM素子のダークパルス分布を基準値に合うように各素子のバイアス電圧調整することで、素子間ばらつきや検出信号処理回路のDCオフセットの影響低減を実現する。
　実施例３のテーブル(LUT)を利用する走査電子顕微鏡の構成と動作を図６から図８を用いて説明する。図６は本実施例の走査電子顕微鏡の概略構成を示す図である。実施例１を説明した図１と同じ構成部については説明を省略する。
　本実施例の信号前処理部１１４は、図４で説明したようなSiPMバイアス生成部からのバイアス電圧１１２を複数電圧に設定し、各バイアス電圧１１２におけるダークパルスの振幅分布１１７を生成し、それをもとに閾値１４１と振幅弁別値１４０のLUT１１８を作成する。本実施例においても、振幅分布生成部１３５、LUT１１８、信号処理部１１５は、実施例１、２同様、CPUのプログラム実行によって実現可能である。図７にLUT１１８の一構成例を示した。
　まず、図８のフローチャートを用いて実施例３の走査電子顕微鏡の動作手順について詳述する。最初に一次電子線１０２を遮断し(S2)、光／電気変換素子１０６に標準バイアス電圧(Vｓ)１１２を印加する(S3)。バイアス印加により光／電気変換素子１０６からダークパルスが出力され、図２に示したような一定時間におけるダークパルスの振幅分布を生成する(S4)。一定時間の振幅分布観察により、振幅分布には1フォトン入力に相当するパルス振幅の山P1と2フォトン入力に相当するパルス振幅の山P2、および信号前処理部１１４で発生する回路ノイズの山K1が少なくとも観察される。これらの振幅分布からダークパルスの閾値(T1)１４１と振幅弁別値(Dn)１４０を設定する(S5)。ここで閾値１４１はP1のピークA1とP2のピークA2から、T1=(A1+A2)/2により設定される。また振幅弁別値１４０はフォトン数n個の山と(n+1)個の山の振幅弁別値Dn={A1×(3-2n)+A2×(2n-1)}/2 (n≧2) にて計算できる。
　次にSiPMのバイアス電圧１１２をVl～Vs～Vhの範囲で変更する(S6)。変更した後にシーケンスS4に戻って振幅分布１１７を生成し、S5にて閾値と振幅弁別値を計算し、S6にてさらにバイアス電圧１１２を変更する。その後シーケンスS8にてバイアス電圧１１２に対する閾値と振幅弁別値のLUT１１８を作成する。
　図７にLUT１１８の一構成例を示した。同図に示すよう、バイアス電圧１１２を予め設定した所定回数変更したら(S7)、複数の制御電圧（バイアス電圧55～65）に対応して、１フォトンピークレベルA1(V)、２フォトンピークレベルA2(V)が記憶され、各々のバイアス電圧に対応する閾値、振幅弁別値を得ることができる（S8)。
　次に本実施例の走査電子顕微鏡の実際の計測時に1次ビーム１０２を照射し、半導体ウエハなど被測定物である試料１０９の情報を持つ光子を光／電気変換素子１０６に入力し(S9)、光／電気変換素子１０６のバイアス電圧を標準電圧Vsに設定する(S10)。図３に示したような測定時のフォトン分布例を得る。本分布において、先にLUT１１８の記憶内容に従い決定される閾値T1に基づいてダークパルス以下のパルスを除去(S11)するとともに、振幅弁別値Dnに基づいて検出パルスの振幅弁別を行い、検出パルスが何フォトン分に相当するかのフォトンカウントを各ch毎に行う(S12)。
　この後、画像の生成、輝度・コントラスト調整を行う(S13)。この調整では、生成された画像の輝度コントラスト分布が基準の輝度コントラストに一致しているかを判定し(S14)、一致していない場合は、制御部１２３からの制御信号によりバイアス電圧１１２を調整して(S15)、調整後のバイアス電圧１１２に相当する閾値および振幅弁別値をLUT１１８から導出し(S16)、再びシーケンスS11から順次フローを行う。なお、LUT１１８にないバイアス電圧の場合は、直線補間などにより閾値、振幅弁別値を導出すれば良い。S14にて輝度ヒストグラム分布が一致（Yes）したら、ウエハ計測を開始する(S17)。
　本実施例によれば、ダークパルスを用いて閾値と振幅弁別値のテーブルを予め作成することで、バイアス電圧の値を変えた場合の閾値を簡便に読み出すことができる。これを利用することで、例えば輝度ヒストグラム調整が容易となる。また閾値と振幅弁別値のテーブルを光／電気変換素子１０６の温度毎に準備しておけば、温度による光／電気変換素子１６０や信号前処理部１１４の変化時にこのテーブルを用いて閾値や振幅弁別値を再設定することで、安定な計測を行うことができる。
　本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。第１、第２および第３の実施例は走査型電子顕微鏡を代表とする荷電粒子ビーム装置に適用した例について述べたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、測定装置の一例であるＣＴ装置又はＰＥＴ装置などのＸ線（より広くとらえるとすれば電磁波)を照射又は用いる検査装置に用いる光／電気変換素子にも、本発明は適用可能である。当然ではあるが、これら測定装置にはＸ線（より広くは電磁波）を照射する照射部（上記実施例の電子銃１０１に相当）と、測定対象物又は測定対象者（上記実施例の試料１０９に相当）を置くステージ等、上記実施例の一部またはすべてを有する。
　また、信号前処理部１１４は前述のADC以外にもCPUを備え、プログラムを実行することで前述の「部」を実現してもよい。また、アナログ検出部１２２と、輝度コントラスト調整部１２０と、はCPUを有するコンピュータで実現してもよい。また、信号前処理部１１４、信号処理部１１５、アナログ検出部１１２、輝度コントラスト調整部１２０、及びコンピュータ１３１（以後、まとめて処理サブシステムと呼ぶことがある。ただし、これまでの説明の通り処理サブシステムはこれら全てを備える必要はない）とは、同じ基板上に実装してもよく、複数の基板上に分けて実装してもよい。また、CPUを有する各構成物はメモリを有してもよいことは当然のことである。
　更に、上述した各構成、機能、コンピュータ等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を中心に説明したが、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良いことは言うまでもない。すなわち、信号処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field Programmable Gate Array）などの集積回路などにより実現してもよい。
１００　電子顕微鏡カラム
１０１　電子銃
１０２　一次電子
１０５　偏向器
１０６、１０６ａ、１０６ｂ　光／電気変換素子
１０７　対物レンズ
１０８　反射電子
１０９　試料
１１０　真空内配線
１１１　検出信号
１１２　バイアス電圧
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ　信号前処理部
１１５　信号処理部
１１６　アナログデジタル変換器（ADC）
１１７　振幅分布
１１９　ダークパルス除去部
１２１　画像生成ブロック
１２０　輝度コントラスト調整部
１３１　コンピュータ
１２３　制御部
１３２　ユーザインタフェース
１３３　計測観察検査画像
１３４　フォトンカウント部
１３５　振幅分布生成部
１１８　テーブル（LUT）
１４０　振幅弁別値
１４１　閾値
１４２　制御信号

Claims (15)

  1. 光／電気変換素子と、前記光／電気変換素子から、ダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信する信号処理部と、を備え、
    前記信号処理部は、予め取得した前記光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスの振幅弁別を行う、
    ことを特徴とする測定装置。
  2. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    前記光／電気変換素子に光を入射しない状態で前記ダークパルスの振幅分布を取得する、
    ことを特徴とする測定装置。
  3. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    前記ダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスに含まれる前記ダークパルスを除去する閾値を設定する、
    ことを特徴とする測定装置。
  4. 請求項３に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    前記ダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスの振幅弁別値を設定する、
    ことを特徴とする測定装置。
  5. 請求項４に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    前記ダークパルスの振幅分布における、前記ダークパルスの１フォトンに相当する振幅A1、２フォトンに相当する振幅A2に基づき、
    前記閾値T1を概略(A1+A2)/2にフォトン数nとn+1間の前記振幅弁別値Dnを概略Dn={A1*(3-2n)+A2*(2n-1)}/2 (n≧2) とする、
    ことを特徴とする測定装置。
  6. 請求項５記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    前記光／電気変換素子を駆動するバイアス電圧を複数設定し、それぞれの前記バイアス電圧に対して前記閾値T1と前記振幅弁別値Dnを設定し、テーブル（LUT）に記憶する、
    ことを特徴とする測定装置。
  7. 請求項１に記載の測定装置であって、
    前記光／電気変換素子として、シリコンフォトマルチプライア(SiPM)を用いる、ことを特徴とする測定装置。
  8. 請求項１に記載の測定装置であって、
    複数の前記光／電気変換素子を備え、
    前記信号処理部は、
    複数の前記光／電気変換素子をそれぞれ駆動する複数のバイアス電圧生成部を有する、
    ことを特徴とする測定装置。
  9. 請求項８に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    複数の前記光／電気変換素子各々の前記ダークパルスの振幅分布を予め取得し、基準分布と取得した前記ダークパルスの振幅分布が一致するよう前記バイアス電圧生成部が生成する各バイアス電圧を調整し、調整後の前記ダークパルスの振幅分布に基づいて、前記検出パルスの振幅弁別を行い、前記検出パルスに含まれる前記ダークパルスを除去する、
    ことを特徴とする測定装置。
  10. 請求項９に記載の測定装置であって、
    前記信号処理部は、
    複数の前記光／電気変換素子各々に対応する前記ダークパルスが除去され、振幅弁別された前記検出パルスをカウントし、各カウント結果を合成して画像を生成する、
    ことを特徴とする測定装置。
  11. 信号処理方法であって、
    装置内に設置された光／電気変換素子のダークパルスの振幅分布を予め取得し、前記光／電気変換素子からダークパルスと入力フォトンに応じて出力される信号パルスを含んだ検出パルスを受信し、前記ダークパルスの振幅分布に基づき、受信した前記検出パルスの振幅弁別を行う信号処理方法。
  12. 請求項１１に記載の信号処理方法であって、
    前記光／電気変換素子に光を入射しない状態で前記ダークパルスの振幅分布を取得する、
    ことを特徴とする信号処理方法。
  13. 請求項１１に記載の信号処理方法であって、
    前記ダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスに含まれる前記ダークパルスを除去する閾値を設定する、
    ことを特徴とする信号処理方法。
  14. 請求項１３に記載の信号処理方法であって、
    前記ダークパルスの振幅分布に基づき、前記検出パルスの振幅弁別値を設定する、
    ことを特徴とする信号処理方法。
  15. 請求項１４に記載の信号処理方法であって、
    前記ダークパルスの振幅分布における、前記ダークパルスの１フォトンに相当する振幅A1、２フォトンに相当する振幅A2に基づき、
    前記閾値T1を概略(A1+A2)/2にフォトン数nとn+1間の前記振幅弁別値Dnを概略Dn={A1*(3-2n)+A2*(2n-1)}/2 (n≧2) とする、
    ことを特徴とする信号処理方法。
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